浅谈电动汽车V2G系统中的漏电问题
随着电动汽车的飞速发展,V2G的概念被不断提及,其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲,当电网负荷过高时,由电动汽车储能源向电网馈电,而当电网负荷过低时,用来存储电网过剩的发电量,避免造成浪费。
图2 车载电动机输入控制导引电路
上图是QC/T 895-2011《电动汽车用传导式车载充电机》中截取的,反映了电网和充电机连接的一般模型,通过充电线缆向电动汽车车载充电机供电,车载充电机将接入的交流电转换成直流电给蓄电池充电,在向电网馈电时,蓄电池通过车载充电机将直流电转换成交流电通过充电线缆反馈到电网端。供电设备(充电桩)内部安装漏电流保护器对整个电网和电动汽车的能量交换过程进行漏电保护,漏电流保护器又被称为剩余电流保护器(RCD)。RCD就是那个基本保护手段,所以它的可靠性至关重要。
我们都知道,供电系统有三相三线制和三相四线制,国际电工委员会(IEC)规定为TT系统、TN系统、IT系统。我国基本采用TN系统,电动汽车和电网的连接也是采用这种系统。在使用这种双向大功率充电机时,失去了DC/DC隔离变压器的限制,蓄电池率先获得自由,它不再和这个系统隔离。于是,蓄电池在长时间使用过程中,直流母线若发生绝缘故障,漏电就会通过车身接地PE线反馈到交流侧。以蓄电池直流母线正极漏电为例,漏电模型如下图所示。
图3 蓄电池正极对地短路漏电模型
可以看到,蓄电池直流母线正极漏电反馈到交流侧构成回路,这种意外的直流电会对整个系统造成影响,如果我们通过对等效电路进行仿真,就会发现整个充电电流发生畸变,导致充电效率降低,甚至减少蓄电池使用寿命。更严重的情况是,如果PE线断开并且接地线缺失,这部分电流就有可能通过人体,对人体造成伤害。如果直流电流入电网,后果更是不堪设想,会对整个配电网络造成危害。因而当发生直流漏电时,必须断开电路,对装置进行检查,检测漏电并断开电路的功能自然是交由剩余电流保护器(RCD)来完成。
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