充电桩剩余电流保护器的选用
一、简介
剩余电流动作保护装置(rcd)作为漏电保护器广泛应用于低压配电系统中，以防止触电事故、电气设备漏电损坏和电气火灾。同样在电动汽车充电领域，rcd作为基本的电气保护器件被广泛使用。2012年至2016年，全球新能源乘用车保有量从11.6万辆增长至75.1万辆，近5年保持75%的年均增速。中国新能源汽车市场自2014年开始高速增长，2014-2015年增速超过200%。2016年中国新能源汽车市场在补贴欺诈和政策冲击下仍保持63%的增速.
新能源汽车市场的增长离不开基础充电设施的建设。如何保证充电过程中的用电安全，尤其是防止漏电对生命财产造成危害，是需要关注的问题。
二、电动汽车的四种充电模式
gb/t 18487.1-2015《电动汽车传导充电系统第1部分：通用要求》中电动汽车充电方式有四种：
方式一 ： 剩余电流保护主要依靠楼宇配电箱中的剩余电流保护装置（rcd）。由于不能保证所有现有的建筑设备都装有rcd，这种方法非常危险，已被禁止。
方式二 ：充电连接线上安装线控保护装置（ic-cpd）。ic-cpd 具有检测剩余电流的功能。
方式三 ：采用专用供电设备将电动汽车直接接入交流电网，控制引导装置安装在专用供电设备上。专用供电设备为交流充电桩。
方式四 ：电动汽车接入交流或直流电网时，采用具有控制引导功能的直流供电设备，即直流充电桩。
这里主要讨论模式3和模式4充电桩剩余电流保护器的选择。
根据gb/t 18487.1-2015的要求，交流供电设备的剩余电流保护器应为a型或b型，满足gb 14084.2-2008、gb 16916.1-2014和gb 22794-2008的相关要求
什么是a型或b型剩余电流保护器？标准gb/z 6829-2008（iec/tr 60755:2008,mod），剩余电流动作保护器的通用要求，分为产品的基本结构、剩余电流类型和脱扣方式。根据剩余电流类型，rcd可分为ac型、a型和b型。交流型剩余电流保护器：保证在突然或缓慢上升的剩余正弦交流电流下脱扣的rcd。a型剩余电流保护器：具有交流型特性并叠加6ma平滑剩余电流以确保脱扣的rcd。b型剩余电流保护器：包含a型的保护功能，此外，还适用于1000赫兹的剩余电流和正弦波交流，剩余电流的交流叠加平滑直流剩余电流，脉冲直流剩余电流叠加平滑剩余电流，脉动直流剩余电流的两相或多相整流电路，平滑直流剩余电流确保rcd跳闸。目前，由于b型rcd价格较高，国内大部分交流充电桩都安装了a型剩余电流保护器。
交流充电桩内部结构，采用a型剩余电流保护装置。a型剩余电流保护器能否满足充电桩的漏电保护要求？让我们分析一下充电过程中可能产生的剩余电流的类型。
a型剩余电流保护器能否满足充电桩的漏电保护要求？让我们分析一下充电过程中可能产生的剩余电流的类型。 使用交流充电桩充电时，交流充电桩和车辆耦合器接入公共电网。如果电桩发生绝缘失效，可能会产生工频交流漏电流。在电动车部分，可能的漏电流主要来自车载充电机的漏电流，而充电机的一般拓扑结构主要是ac/dc和dc/dc。
下图为常见车载充电机的主电路图。
车载充电器主电路示意图
ac/dc单相输入的交流电先经过emi滤波，然后在boost apfc电路的作用下将85~265v的交流电整流成稳定输出的dc 400v电压，为后台。dc/dc部分采用移相全桥llc主电路，将400v的直流电压转换为电池可接受的电压。当电路板与设备外壳之间的绝缘损坏时，整流部分可能会产生脉动直流剩余电流，boost apfc电路中可能会产生纹波系数很小的直流剩余电流。
这里借用bender的图来详细说明直流剩余电流的产生和危害。
隔离式充电机直流漏电的产生
由此可见，dc/dc部分推挽全桥变换器可能会出现直流漏电。我国低压配电系统一般采用tn供电。设备金属外壳接工作零线。通过等效电路的仿真，发现整个系统的电流波形会发生变化，如下图所示。
充电机直流故障系统电流波形
可见，后端发生直流漏电后，前端电路也会受到影响。整流后的纹波直流波形会发生畸变，产生尖刺，一步步干扰后端电路，影响充电效果，甚至影响电池寿命。另一方面，由于tn系统的存在，这种故障不会在车体形成较大的电压，对人体的危害较小。但是，如果连接系统的地线缺失或pe线断开，这部分电压会对人体造成伤害。事实上，中国很多地方，特别是农村地区，pe线的连接都存在问题。
现有的a型rcd只能在6ma直流电流干扰下检测脉动直流漏电，不能检测dcd漏电和断路保护，当直流漏电大于6ma时，由于直流剩余电流会引起铁心磁化超前，使跳闸值增大，导致a型rcd不能正常动作，因此必须使用b型rcd保护！
三、结语
同样，在直流充电桩中，市电通过非车载充电机转换为高精度直流电，为电池充电。
直流充电桩漏电保护分为交流侧和直流侧。理论上交流侧应加b型rcd保护，直流侧加装直流绝缘监测装置检测cd正负绝缘检测。在可预见的未来，随着新能源汽车走进千家万户，充电桩将成为人们生活中不可或缺的一部分。因此，有必要对充电桩中的剩余电流保护装置进行升级。
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方式一 ： 剩余电流保护主要依靠楼宇配电箱中的剩余电流保护装置（rcd）。由于不能保证所有现有的建筑设备都装有rcd，这种方法非常危险，已被禁止。
方式二 ：充电连接线上安装线控保护装置（ic-cpd）。ic-cpd 具有检测剩余电流的功能。
方式三 ：采用专用供电设备将电动汽车直接接入交流电网，控制引导装置安装在专用供电设备上。专用供电设备为交流充电桩。
方式四 ：电动汽车接入交流或直流电网时，采用具有控制引导功能的直流供电设备，即直流充电桩。
这里主要讨论模式3和模式4充电桩剩余电流保护器的选择。
根据gb/t 18487.1-2015的要求，交流供电设备的剩余电流保护器应为a型或b型，满足gb 14084.2-2008、gb 16916.1-2014和gb 22794-2008的相关要求
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交流充电桩内部结构，采用a型剩余电流保护装置。a型剩余电流保护器能否满足充电桩的漏电保护要求？让我们分析一下充电过程中可能产生的剩余电流的类型。
a型剩余电流保护器能否满足充电桩的漏电保护要求？让我们分析一下充电过程中可能产生的剩余电流的类型。 使用交流充电桩充电时，交流充电桩和车辆耦合器接入公共电网。如果电桩发生绝缘失效，可能会产生工频交流漏电流。在电动车部分，可能的漏电流主要来自车载充电机的漏电流，而充电机的一般拓扑结构主要是ac/dc和dc/dc。
下图为常见车载充电机的主电路图。
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ac/dc单相输入的交流电先经过emi滤波，然后在boost apfc电路的作用下将85~265v的交流电整流成稳定输出的dc 400v电压，为后台。dc/dc部分采用移相全桥llc主电路，将400v的直流电压转换为电池可接受的电压。当电路板与设备外壳之间的绝缘损坏时，整流部分可能会产生脉动直流剩余电流，boost apfc电路中可能会产生纹波系数很小的直流剩余电流。
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