隨著電動(dòng)汽車的普及，充電樁作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性能備受關(guān)注。漏電流的出現(xiàn)可能引發(fā)觸電事故和設(shè)備損壞，因此，選擇合適的漏電流保護(hù)方法對(duì)充電樁的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

充電樁漏電流產(chǎn)生的原因

設(shè)備老化與線路問題

充電樁長期使用后，電路可能因接觸不良、絕緣層破損或部件老化導(dǎo)致漏電。例如，內(nèi)部線纜的絕緣外皮在長期的電流熱效應(yīng)以及環(huán)境因素影響下，可能出現(xiàn)龜裂、破損，使得電流泄漏。部分充電樁存在接地不當(dāng)、絕緣異常等問題，無法在漏電時(shí)及時(shí)斷電，大大增加了觸電風(fēng)險(xiǎn)。潮濕環(huán)境或線纜受潮易引發(fā)短路，高溫或過載也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作。安裝不規(guī)范，如線纜拼接不當(dāng)、漏保選型錯(cuò)誤，可能引發(fā)虛接、電阻增大，進(jìn)而發(fā)熱甚至起火。直流快充樁電壓可達(dá) 750V，若地線失效或絕緣故障，漏電后果將更為嚴(yán)重。充電槍頭破損或鎖具失效時(shí)，高壓裸露部分可能直接導(dǎo)致電擊。

常見的漏電流保護(hù)方法及其原理

剩余電流保護(hù)裝置(RCD)

RCD 的核心功能是防止觸電、設(shè)備損壞及電氣火災(zāi)。其工作原理是通過檢測相線(L)與中性線(N)的電流差，當(dāng)差值超過閾值(如 30mA)時(shí)，在毫秒級(jí)內(nèi)切斷電路。交流回路中，電網(wǎng)交流輸入側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)與電網(wǎng)頻率相同的正弦交流剩余電流;交流 / 直流整流器部分發(fā)生接地故障，會(huì)導(dǎo)致脈動(dòng)直流剩余電流;直流 / 直流轉(zhuǎn)換器部分發(fā)生接地故障，則會(huì)出現(xiàn)平滑直流剩余電流。然而，傳統(tǒng)的 RCD 對(duì)平滑直流漏電無效，易遺漏隱患。

絕緣監(jiān)測裝置(IMD)

IMD 實(shí)時(shí)監(jiān)測直流母線對(duì)地絕緣電阻，通常要求絕緣電阻≥100Ω/V。當(dāng)絕緣電阻降低到一定程度，即表示可能存在漏電風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)裝置會(huì)發(fā)出警報(bào)并切斷充電。例如，在直流充電樁中，通過監(jiān)測直流母線與地之間的電阻值，一旦發(fā)現(xiàn)電阻值低于設(shè)定閾值，就立即采取保護(hù)措施，避免漏電事故發(fā)生。

分級(jí)保護(hù)

分級(jí)保護(hù)在不同位置采用不同的保護(hù)方式。在 AC 輸入側(cè)，使用 Type B RCD，它能夠覆蓋交流及脈動(dòng) / 平滑直流漏電;在 DC 輸出側(cè)，配備專用 DC 漏電傳感器，如滿足 ISO 6469 - 3 要求的絕緣監(jiān)測裝置 IMD。這種分級(jí)保護(hù)方式能夠針對(duì)不同階段的電流特性，更全面地實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)。

漏電流保護(hù)方法的選擇考量因素

保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與閾值

在 AC 側(cè)，遵循 IEC 62752 標(biāo)準(zhǔn)，可選擇 Type A 或 Type B RCD。Type A 僅檢測正弦波和脈動(dòng)直流漏電，閾值一般為 30mA;Type B 則額外檢測平滑直流漏電，適用于變頻器或整流器負(fù)載。在 DC 側(cè)，依據(jù) IEC 62955 標(biāo)準(zhǔn)，通常設(shè)定閾值≥6mA(防電擊)或≥60mA(防火)。

充電樁類型

交流樁(AC Charger)可采用 Type A RCD + 過流保護(hù)，滿足基本安全需求。而直流快充樁(DC Charger)則需要 Type B RCD + DC IMD + 主動(dòng)絕緣監(jiān)測，以應(yīng)對(duì)更高的電壓和復(fù)雜的電流情況。智能充電樁還需集成漏電保護(hù)模塊與 BMS 通信，實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)，如漏電時(shí) BMS 終止充電。

技術(shù)選型要點(diǎn)

兼容性方面，保護(hù)方法要適配充電樁拓?fù)?，例如?V2G 場景需雙向漏電保護(hù)。抗干擾能力也很關(guān)鍵，要避免 PWM 諧波或高頻噪聲導(dǎo)致誤動(dòng)作，可選用帶寬合適的傳感器。同時(shí)，漏電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)≤100ms，滿足 GB/T 18487.1 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

不同保護(hù)方法的應(yīng)用案例

某直流快充站的漏電監(jiān)測升級(jí)

某充電站直流快充樁頻繁出現(xiàn)絕緣老化導(dǎo)致的漏電，傳統(tǒng) RCD 無法檢測。通過在直流母排安裝磁通門傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測漏電流，并設(shè)定 6mA 預(yù)警閾值，超過時(shí)觸發(fā)繼電器斷電。升級(jí)后，漏電故障檢出率提升 95%，平均響應(yīng)時(shí)間縮短至 1s 內(nèi)。

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的絕緣監(jiān)測

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)直流側(cè)絕緣下降，導(dǎo)致對(duì)地漏電，存在安全隱患。在直流母排安裝磁通門傳感器，并結(jié)合絕緣監(jiān)測儀，實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)。絕緣故障預(yù)警時(shí)間提前 24 小時(shí)，成功避免了 3 起潛在觸電事故。

結(jié)論

電動(dòng)汽車充電樁的漏電流保護(hù)方法眾多，各有特點(diǎn)和適用范圍。在實(shí)際選擇時(shí)，需綜合考慮保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、充電樁類型以及技術(shù)選型要點(diǎn)等因素。通過合理選用漏電流保護(hù)方法，能夠有效提升充電樁的安全性，為電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用提供可靠保障。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，漏電流保護(hù)技術(shù)也將持續(xù)創(chuàng)新，為充電樁的安全運(yùn)行注入更強(qiáng)有力的保障。