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摘要：随着光伏及其它清洁能源的综合利用，新能源装机容量在整个电力供给中的占比逐年提升，新型电力系统光储充一体化系统在人们生活及工业中的应用越来越普遍。虽然光储充系统利用便利，但是因为电力本身属性也存在一定的潜在危险，文章基于光储充市场提升的趋势，分析光储充一体化系统在国家构建新能源为主体的新型电力系统中应用存在的漏电原因，梳理漏电标准化保护规定，探讨了当前检测工具的开发应用情况，为电力行业工作者提供参考。

关键词：新型电力系统；光储充一体化；漏电检测；保护

随着双碳战略的提出和推进，“十四五”期间，我国各行业对清洁新能源的利用非常重视，清洁发电、储能应用、光储充一体化、分布式光伏等成为农村、城市在闲置荒野地带、空中、海上等开展光伏电能利用的热点，光伏发电减少了对能源进口的依赖，从长远来看，能够提高能源供应的安全性，稳定发电成本，因此，是各地构建清洁能源供给体系，多元负荷高效灵活接入的重点发力方向。

电力是现代生活社会的基本生活条件与保障，已经在农村千家万户、城市众多闲置空间得到广泛发电利用，并正在走向储充一体化推广应用，尤其是电动交通工具得到了快速普及。因此对新型电力系统和负载，比如电气安装的设计、建造和验证等必须给予重视，避免对人身安全和财产造成潜在的风险隐患，对现有的居民电力装置要按标准要求进行改进，新建充电装置要严格按标准进行。按照我国双碳目标的推进时间，到2035年，我国的电动汽车充电（EV）、太阳能光伏发电（PV）、光储充一体化等应用在电力结构中的应用会得到显著提升，因此，研究新型电力系统光储充一体化系统漏电检测及保护有重要的安全意义。

1、光储充一体化等应用市场分析

近几年随着新能源电动汽车的爆发式的销量增长，充电保障布局深入社区甚至千家万户，导致大量负荷接入电网，给电网造成巨大的影响。分布式储能利用自然资源规律的有效利用与补充，可以解决城市扩容的增量电力需求，还可以商业综合体及智能楼宇提供备用电源，避免用电高峰慌的现象。随着双碳目标的推出，光伏与储能及充电桩系统已成为城市、城乡等构建清洁能源保障体系必不可少的组成部分。光伏（PV）发电是一种可再生能源利用，取之自然循环无限量；运行过程中不排放温室气体 （GHG） 或其他污染物，并且消耗很少，也不产生废水；发电时不会产生噪音，此外维护也方便，是应对全球气候恶化挑战，实现双碳战略制定目标的有效途径。在国家参与、可持续能源发展政策、技术开发和成本降低的推动下，今天的光伏装机容量正在快速增长。从图1可以看出未来随着储能市场容量以及新能源行业的快速发展，光储充一体化充电站必将成为充换电基础设施发展的主流方向。

2、光储充一体化系统漏电分析

2.1新能源为主体的新型电力系统构建布局

新型电力系统的设计布局过程因为涉及与国网之间的一个交换过程，因此使用了大量输变电路，整个电路为提高紧凑性和能源效率，选用开关模式电源 （SMPS）数量激增，但是同时也带来了开关模式转换器产生大量的高频“电容性漏地电流”的可能性，很容易造成漏电事故。就具体的工程电力应用分析，我们很多电力工具的应用都涉及交直流电的转换，这个功能的实现需要电子设备开关电源，一般需要在太阳能光伏发电、电动汽车充电、各种变频家用电器、LED 照明、USB插座、智能家居和数据网络等等中得到大量应用，这些开关的工作可能会导致脉动直流或高频谐波进入电源侧，导致漏电事故。

2.1.光储充一体化系统利用

光伏发电是国家降低火力发电装机容量，构建清洁能源供给体系的一个重要部分光储充一体化充电站是清洁能源的具体利用，通过以光养桩，实现新能源、储能、充电系统互相协调支撑的一种绿色充电模式。包含供配电系统、光伏系统、储能系统、充电系统。在充电站中，光伏并网发电系统由光伏板阵列、接线箱、逆变器等组成，其核心是光伏并网逆变器。清洁能源供电系统通过光伏发电以后储存电能。光伏、储能和充电设施形成一个微网，根据需求与公共电网智能互动，并可实现并网、离网两种运行模式。它利用夜间低谷电价进行储能，在充电高峰期间通过储能和市电一起为充电站供电，满足高峰期用电需求，既实现了削峰填谷，又节省了配电增容费用。

光伏系统在发电的同时，也会产生漏电流，我们将其称为方阵残余电流，其漏电流的本质为共模电流，由于光伏系统和大地之间存在寄生电容，此时电网、光伏系统、寄生电容三者之间形成回路，共模电压将在寄生电容上产生共模电流。在新能源汽车充电、光储充一体化、光伏发电应用中，也存在大量交直流变换（整流/逆变）电路工作转换原理图如图2，在AC-DC转换电路工作期间，既有工频的AC正弦波剩余电流，也会有两相/三相整流滤波产生的直流剩余电流、平滑直流剩余电流等，还会有一些电容对地产生的剩余电流等。这些情况会导致RCD（剩余电流保护装置）的工作不再那么可靠，过载跳闸保护失灵就容易导致安全事故[1]。光伏系统中一旦产生漏电流，导致人体触电，会发生伤亡事故。当漏电增大至一定值时，会导致通电的金属部分发热，随时间的推移，热量增加，在易燃场所容易引起火灾。

3、漏电检测要求

目前针对清洁新能源建设利用过程中存在的可能漏电原因，国际和我国都采取了一定的保护要求。

3.1逆变器要求

在NBT32004-2018《光伏发电并网逆变器技术》中规定[2]：在逆变器接入交流电网、交流断路器闭合的情况下，逆变器都应提供参与电流检测。如果对于额定输出不大于30KVA的逆变器，连续残余电流超过300mA或是对于额定输出大于30KVA的逆变器，连续残余电流超过10mA/KVA，逆变器应当在0.3s内断开并发出故障发生信号。同时在标准中残余电流检测器保护中，有明确的规定，在逆变器与交流电网之间装配RCD来提供额外保护，RCD限制设置为30mA，必须是B型而不能是A或者AC型RCD。国际规范中不同漏保对于平滑直流抗性的要求：Type AC：不能在存有平滑直流漏电的环境下检测；Type A：只能在平滑直流漏电6mA以下环境中工作；Type B：对平滑直流漏电敏感，可以检测到平滑直流漏电。

3.2充电桩要求

充电桩既要做好接地以外，又要做好漏电保护器的选用。在国际电工委员会《IEC 61851-1 电动汽车传导充电系统》中对剩余电流保护设备有明确要求[3]：在电动汽车充电桩中要使用Type B型或者Type A漏电保护+直流6mA平滑直流剩余电流检测保护。在IEC 62752-2016 《In-cable control and protection device for mode 2 charging of electric road vehicles （IC-CPD）》中对于模式二IC-CPD要求剩余电流保护装置应检测到平滑直流6mA，并需要在要求的时间范围内断开电路[4]。DB31/T 1296-2021《电动汽车智能充电桩智能充电及互动响应技术要求》[5]，该标准由上电科牵头起草，是国内首个针对智能充电桩的适用场景、安全要求和智能化要求制定的技术标准。在该标准中，对于漏电保护功能，也提出了对于直流漏电保护功能的要求。智能交流充电桩宜满足A型+DC6mA平滑直流，或B型剩余电流保护功能。GB 18487.1《电动汽车传导充电系统 第一部分：通用要求》[6]中，明确了剩余电流保护器的选用——A型且具有6mA及以上平滑直流剩余电流保护的剩余电流保护单元或者B型的剩余电流保护器。

4、漏电检测保护

针对保护要求，行业及企业纷纷通过保护设计、技术提升等手段强化检测工具，在降低漏电能力情况下，提升检测与保护能力。目前基于mSafe漏电专用检测芯片的交、直流漏电保护模块开发的Megatron漏电流传感器以其高精度，量程可调，响应速度快，体积小、成本低等特点广泛适用于各领域。该技术利用磁通门传感技术，实现对交直流剩余电流的有效精准检测，确保在有漏电情况下及时反馈给主机，以便风电机组发出警报，切断电源，减少因漏电引起的火灾或者触电损失。同时通过自检功能，在传感器失灵或故障时，及时自我判断，保证器件测量的正确性。

文献参考：

[1]标准：IEC60364-4-41. Low-voltage electrical installations-Part 4-41： Protection for safety - Protection against electric shock[S].2017年

[2]标准：NBT32004-2018.光伏发电并网逆变器技术规范[S]. 2018年.

[3]标准：IEC61851. Electric vehicle conductive charging system - Part 1： General requirements [S]. 2001年

[4]标准：IEC 62752-2016. In-cable control and protection device for mode 2 charging of electric road vehicles （IC-CPD） [S].2018年.

[5]标准：DB31/T 1296-2021. 电动汽车智能充电桩智能充电及互动响应技术要求[S].2021年.

[6.]标准：GB/T 18487.1.电动汽车传导充电系统[S].2023年.