据相关数据统计,截至2025年10月底,我国充电桩总数已达1864.5万个,同比增长54.0%。近日,国家发改委等四部门联合发文,大力发展大功率充电设施,随着800V高压系统和350kW超充技术逐渐普及,充电桩直流漏电也备受业界关注。传统的交流漏电保护器(RCD)无法检测平滑直流或脉动直流漏电,导致误动作或漏检。根据IEC 62955模式三的要求,充电桩必须具备DC6mA的直流漏电检测能力,而传统的霍尔传感器成本高、精度不足,难以满足需求。
在这种情况下,磁通门技术凭借其高精度、低温漂、宽频带响应等优势,成为直流漏电检测的优选解决方案。下文仅关于流漏电检测问题及其应用展开探讨。
一、磁通门技术:直流漏电检测的核心原理
1. 磁通门传感器的工作机制
原边电流Ip产生的磁场和输出电流Is在补偿线圈上产生的磁场大小相等,方向相反。由线圈和方波振荡电路产生方波,振荡电路的输出信号,通过解调滤波电路对零磁通产生的信号进行处理,再经过调零及放大电路对零点和输出信号幅度进行调整。由于磁芯工作在零磁通状态,磁芯的非线性和剩磁对传感器的精度没有影响,所以磁通门直流漏电流电流传感器的精度高,非线性失真小,主要用于直流小电流和漏电流的检测。
2. FR2V H00系列的技术特点
FR2V H00系列是芯森电子自主研发的一款基于磁通门技术的电流传感器,专为直流漏电检测设计,适用于充电桩、光伏逆变器、直流电源等场景。其核心参数如下:
型号 | 测量范围 | 理论增益 | 零点温漂 | 响应时间 | 典型应用场景 |
FR2V 0.01 H00 | ±15mA | 500V/A | ≤±1.5mV/°C | 500ms | 光伏逆变器、直流充电桩 |
FR2V 0.05 H00 | ±75mA | 100V/A | ≤±1.5mV/°C | 500ms | 快充桩、储能系统 |
FR2V 0.30 H00 | ±360mA | 16.67V/A | ≤±1.5mV/°C | 500ms | 高功率充电设备 |
关键优势:
· 高精度:线性误差≤±0.5%,满足IEC 62955对DC6mA的检测精度要求。
· 宽温度范围:-40℃~70℃工作温度,适应户外充电桩环境。
· 绝缘安全:隔离耐压3kV,爬电距离7.2mm,符合IEC 61800-5-1的加强绝缘标准。
二、充电桩应用:FR2V H00系列的典型解决方案
1. 直流快充桩的直流漏电检测
痛点: 800V高压直流快充桩的直流漏电难以检测,传统RCD失效,易导致绝缘故障或电弧风险。
解决方案:
采用FR2V 0.05 H00传感器,检测±75mA直流漏电,响应时间<500ms。
充电桩直流漏电检测系统:
动作逻辑:漏电流超过阈值(如6mA)时,传感器输出电压信号触发控制单元断电。
2. 光伏充电桩的复合漏电检测
挑战: 光伏逆变器产生的复合波漏电(交直流混合)易导致误动作或漏检。
对策:
· 使用FR2V 0.01 H00,检测±15mA微小漏电,结合宽频带响应(DC~kHz),实现全波形覆盖。
· 应用案例:某光伏充电桩厂商采用FR2V传感器后,漏电误报率降低90%。
3. 储能系统的绝缘故障监测
需求: 储能电池组的绝缘故障需实时监测,避免直流漏电累积导致火灾。
方案:
· FR2V 0.30 H00监测±360mA漏电流,配合温度补偿算法,确保长期稳定性。
· 远程监控:输出电压信号上传云平台,实现预测性维护。
三、产品优势与风险预警
1. 产品优势总结
优势 | 详细说明 |
直流漏电专用 | 专为直流系统设计,解决传统RCD无法检测直流漏电的问题。 |
高增益精度 | 理论增益高达500V/A(FR2V 0.01 H00),微小漏电也能精确捕捉。 |
低温漂 | 零点温漂≤±1.5mV/°C,长期无需校准。 |
快速响应 | 响应时间500ms,满足IEC 62955对直流漏电的断开时间要求。 |
易于集成 | 标准化输出接口(±5V),与充电桩控制系统无缝对接。 |
2. 风险预警与安装建议
· 安装注意事项:
o 传感器原边母排需绝缘处理,避免触电风险(参考IEC 61800-1标准)。
o 供电电压稳定性:±15V供电,纹波<5%,否则影响检测精度。
· 环境适应性:
o 极端高温(>70℃)或低温(<-10℃)可能影响响应时间,需加装散热或保温措施。
· 维护建议:
o 定期检查输出电压基准(零点电压≤±20mV),如偏移过大需重新校准。
四、行业趋势:充电桩安全技术的未来方向
1. 智能化漏电检测:
o 结合AI算法实时分析漏电波形,提前预警绝缘老化风险。
2. V2G(车网互动)安全:
o 充电桩需支持双向能量流,FR2V传感器将用于电网反馈电流的精确检测。
3. 国际标准演进:
o IEC 63053(新版)将进一步严格直流漏电检测要求,磁通门技术将成为主流解决方案。
五、结语:技术驱动安全,共建充电新生态
FR2V H00系列磁通门电流传感器凭借其高精度、低温漂、直流漏电专用的特性,为充电桩、光伏逆变器、储能系统提供了可靠的直流漏电检测解决方案。在充电桩安全升级的大趋势下,磁通门技术或将成为行业标准配置。
建议:
· 对充电桩厂商:在新品设计中优先集成FR2V系列传感器,确保符合IEC 62955等最新标准。
· 对运营商:定期更新漏电检测算法,结合远程监控系统,实现故障预测性维护。
· 对标准制定者:加快推动直流漏电检测的国际国内标准统一,推动行业健康发展。