新能源作為未來發展焦點被大家所關注。其中光伏具有使用范圍廣、使用方便、無污染等優點。光伏逆變器作為光伏系統的一個重要設備，其作用至關重要，市場競爭激烈，國內眾多光伏逆變器廠商均通過元器件國產化來降低生產制造成本，從而提高市場占有率。光伏逆變器的漏電流保護技術也是光伏的重要技術之一，同樣飽受國內外廠商和用戶的關注。

一、光伏系統中產生漏電的原因

光伏系統中的漏電流，本質上是一種共模電流。原因是光伏系統與大地之間存在寄生電容。當寄生電容-光伏系統-電網形成回路時，共模電壓會在寄生電容上產生共模電流。當光伏系統配備工頻變壓器時，由于回路中變壓器繞組之間的寄生電容相對較高，可在一定程度上抑制回路中共模電壓產生的共模電流。但是在沒有變壓器的光伏系統中，環路阻抗較低，共模電壓會形成較大的共模電流。但有變壓器型的逆變器，因為體積笨重、成本高、效率低等缺點，已經被市場淘汰。因此對光伏系統的漏電流問題需要格外關注。在PV對地交流電壓和PV對地電容的作用下，交流電壓會在對地電容上產生電流。該電流通過主線路和地線形成回路，這個電流即是系統漏電流，也稱之為系統共模電流，是光伏系統的固有特征之一。高頻共模電流不僅會增加系統損耗， 產生并網電流諧波，還會造成電磁干擾等問題， 甚至會威脅人身安全。光伏逆變器PV端子與大地之間由于共模電壓的存在而具有寄生電容。當逆變器通電運行時，共模電壓使PV -逆變器 -電網 -大地之間形成回路，從而產生漏電流，如圖2所示

圖2 PV -逆變器 -電網 -大地之間形成回路

在光伏逆變器中，晶硅組件為浮地系統，而組件的邊框做接地處理，這就導致組件表面對大地存在一定的電壓，一般為1/2 PV直流母線電壓。由于該電壓的存在，組件和大地之間就等效出現了一個寄生電容。

太陽能電池板的外形、 臟污程度以及內部結構等因素都會影響寄生電容的大小。在濕度較大的地區或是遭遇雨雪天氣， 電池板金屬外殼非常容易吸附導電水膜， 容易增大寄生電容的等效面積， 從而增大電容值。（如圖3所示）

若光伏系統出現了絕緣等故障，一根動力線和站在大地上的人接觸（如下圖4），此時會有一個額外的電流流過，這個電流也被稱為“殘余電流”。

殘余漏電流具有突變的特性，與系統漏電流具有明顯的差別。標準規定殘余電流不得大于30mA，否則會給人體帶來傷害。

系統漏電包括容性交流漏電流和阻性直流漏電流，標準規定系統必須直流量和交流量都檢測到；針對人意外觸電的保護，在工作中的光伏系統，若出現絕緣故障情況會導致人員觸電，會有殘余電流流過人體，逆變器也必須要準確檢測到這個突變量，及時保護，且保護時間需滿足標準要求。光伏系統的漏電檢測須同時滿足這兩部分的檢測。

為保證人員安全，一旦發生殘余電流大于等于30mA，除了絕緣保護外，電氣設備要在最短的時間內和電網斷開。那么接下來我們一起來看看國內外的一些相關標準對此的規定

二、光伏系統的漏電保護相關標準

根據國家能標NB/T 32004-2013標準7.10.2規定（如圖5），在逆變器接入交流電網且交流斷路器斷開的任何情況下，逆變器都應提供漏電流檢測功能。漏電流檢測應能檢測總包括直流和交流部分有效值的電流、連續剩余電流。如果連續剩余電流超過以下限值，應斷開逆變器并在0.3s內發出故障信號：

1.對于額定輸出不大于30KVA、300mA的逆變器。

2.適用于額定輸出大于30KVA、10mA/KVA的逆變器。

伏系統的漏電流表現為兩個特點，一是成份復雜，在直流轉化交流的逆變過程中，有直流部份，也有交流部份；二是所產生副邊漏電流的值很少，一般為毫安級別。這就對漏電流檢測精度要求較高，需要專用的漏電流傳感器。國內外的光伏標準均有規定：對于光伏漏電流的檢測須采用TypeB的RCD，也就是交直流漏電流均能測量的電流傳感器。根據IEC60364-7-712和NBT32004以及 GB/T 16895.32中對殘余電流RCD保護保護的要求都是使用Type B型RCD

RCMU在光伏逆變器中作為一個必不可缺的安規器件，國內外各相關標準都要求加裝B型漏電保護裝置。故國內外各大逆變器廠商都會對RCMU這一器件的功能進行必要性的聲明

四、光伏系統中的漏電保護故障原因

在正確安裝了漏電保護器后，依然存在一些因素會導致漏電保護誤動作或不動作。

1、光伏發電系統中的支架和逆變器外殼都有防雷安全接地，通常該漏保應該是可以正常運行的。但由于光伏電站的實際情況較復雜，雨水侵入匯流箱、配電箱等導致接線對地短路或漏電的現象，導線老化、線路和用電設備絕緣電阻低、泄漏大、甚至接地，會致使保護器頻繁動作。不僅影響光伏電站的正常發電，也會產生一些安全隱患。

2、對于在配電箱內配備防雷系統的，需要檢測相關防雷壓敏元件的質量和長期穩定性。特別是歷經嚴重雷擊后，會對一些防雷壓敏元件造成不可恢復的損傷，這種問題比較常見。發現有漏電故障的壓敏元件要及時更換，否則將導致漏保頻繁誤動作。

3、由于環境潮濕、進水等原因導致逆變器內部絕緣降低，也是引起漏保頻繁動作的原因之一，要注意將逆變器安裝在干燥、防水和通風的位置上。

五、RCMU在應用時應規避的方面

1、因每個廠商的計算邏輯都不一樣，在此之前需與逆變器廠商做充分的溝通。因為每一家逆變器廠家的動作閾值計算策略都不一樣，在設定這個動作限制之前，要了解廠商的漏電計算機制是Vout-V0或者是Vout-Vref。充分了解這個邏輯后再設置傳感器的相關參數，這個步驟是非常關鍵的。Vout-V0的邏輯可以有效消除零點的偏差值，而Vout-Vref的邏輯可以消除外界溫度所帶來的對Vref的影響，零點的輸出與Vref的差值要有所控制。例：要把動作閾值控制在某個動作限值公差的±1mA以內，若以Vout-Vref邏輯來做動作值判斷，因疊加了V0與Vref之間的差值，那么1mA所對應的電壓最大值不會按照傳感器的理論增益計算所得。

2、逆變器板端的電磁干擾較為嚴重。在PCBA上一些常規繼電器、電容電感等產生的干擾是容易被識別排查到的。然而有一些干擾源是不能在PCBA板端被發現的，比如一些逆變器廠商在做散熱結構的設計，不會用到散熱風扇而是考慮采用灌膠電感，灌膠后的電感作為一個整體安裝在逆變器PCBA板外部（如下圖12）。這種方案和把電感安裝在逆變器內部相比在散熱方面具有2大優勢：①空氣的導熱系數為0.023W/m·k，鋁導熱系數為是160 W/m·k，硅膠導熱系數約為1.2 W/m·k。采用灌膠工藝的電感，相當于散熱面積積擴大了3-4倍，散熱速度提高了10多倍，因此可以降低電感溫度。②由于電感是逆變器第二發熱元器件，電感和PCBA板分開安裝，熱量直接向外散發，不會提升逆變器內部溫度。然而這個時候安裝在PCBA板端的RCMU會容易受到下方逆變電感的干擾，引起RCD不能準確在規定的動作閾值內精準執行。為解決這個問題，可以從兩方面入手：①RCMU的擺放位置盡可能遠離干擾源；②擺放位置無法更改時，使RCMU盡可能做屏蔽處理。

審核編輯：湯梓紅