光伏RCMU 漏电流传感器
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2024-09-25
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浅谈并网光伏逆变器的漏电流保护
为了达成 2030 年碳达峰，2060 年前实现碳中和，光伏行业将成
为 长 期 高 速 发展 的 新 能 源 行业 之 一 。 预 期 2027 年 将 保 持 70-
120GW 左右的新增装机量，2027 年我国光伏发电行业累计装机量
可能在 827-938GW 之间。（见下图 1）
图1 我国光伏发电行业累计装机量预测
新能源作为未来发展焦点被大家所关注。其中光伏具有使用范围广、
使用方便、无污染等优点。光伏逆变器作为光伏系统的一个重要设
备，其作用至关重要，市场竞争激烈，国内众多光伏逆变器厂商均
通过元器件国产化来降低生产制造成本，从而提高市场占有率。光
伏逆变器的漏电流保护技术也是光伏的重要技术之一，同样饱受国
内外厂商和用户的关注。
一、光伏系统中产生漏电的原因
光伏系统中的漏电流，本质上是一种共模电流。原因是光伏系统与
大地之间存在寄生电容。当寄生电容-光伏系统-电网形成回路时，
共模电压会在寄生电容上产生共模电流。当光伏系统配备工频变压
器时，由于回路中变压器绕组之间的寄生电容相对较高，可在一定
程度上抑制回路中共模电压产生的共模电流。但是在没有变压器的
光伏系统中，环路阻抗较低，共模电压会形成较大的共模电流。但
有变压器型的逆变器，因为体积笨重、成本高、效率低等缺点，已
经被市场淘汰。因此对光伏系统的漏电流问题需要格外关注。
在PV 对地交流电压和PV 对地电容的作用下，交流电压会在对地电
容上产生电流。该电流通过主线路和地线形成回路，这个电流即是
系统漏电流，也称之为系统共模电流，是光伏系统的固有特征之一。
高频共模电流不仅会增加系统损耗， 产生并网电流谐波，还会造成
电磁干扰等问题， 甚至会威胁人身安全。光伏逆变器 PV 端子与大
地之间由于共模电压的存在而具有寄生电容。当逆变器通电运行时，
共模电压使 PV - 逆变器 - 电网 - 大地之间形成回路，从而产生漏电
流，如图 2所示
图2 PV - 逆变器 - 电网 - 大地之间形成回路
在光伏逆变器中，晶硅组件为浮地系统，而组件的边框做接地处理，
这就导致组件表面对大地存在一定的电压，一般为 1/2 PV 直流母线
电压。由于该电压的存在，组件和大地之间就等效出现了一个寄生
电容。
太阳能电池板的外形、 脏污程度以及内部结构等因素都会影响寄生
电容的大小。在湿度较大的地区或是遭遇雨雪天气， 电池板金属外
壳非常容易吸附导电水膜， 容易增大寄生电容的等效面积， 从而增
大电容值。（如图 3所示）
图3 C1：胶膜和玻璃上的水之间的寄生电容
C2：晶硅层和接地支架之间的寄生电容
C3：晶硅层和屋顶表面之间的寄生电容
若光伏系统出现了绝缘等故障，一根动力线和站在大地上的人接触
（如下图 4），此时会有一个额外的电流流过，这个电流也被称为
“残余电流”。
残余漏电流具有突变的特性，与系统漏电流具有明显的差别。标准
规定残余电流不得大于 30mA，否则会给人体带来伤害。
系统漏电包括容性交流漏电流和阻性直流漏电流，标准规定系统必
须直流量和交流量都检测到；针对人意外触电的保护，在工作中的
光伏系统，若出现绝缘故障情况会导致人员触电，会有残余电流流
过人体，逆变器也必须要准确检测到这个突变量，及时保护，且保
护时间需满足标准要求。光伏系统的漏电检测须同时满足这两部分
的检测
图4 光伏系统中需对残余电流的检测以保护人身安全
为保证人员安全，一旦发生残余电流大于等于 30mA，除了绝缘保
护外，电气设备要在最短的时间内和电网断开。那么接下来我们一
起来看看国内外的一些相关标准对此的规定。
二、光伏系统的漏电保护相关标准
根据国家能标NB/T 32004-2013 标准 7.10.2 规定（如图 5），在
逆变器接入交流电网且交流断路器断开的任何情况下，逆变器都应
提供漏电流检测功能。漏电流检测应能检测总包括直流和交流部分
有效值的电流、连续剩余电流。如果连续剩余电流超过以下限值，
应断开逆变器并在 0.3s 内发出故障信号：
摘要：
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浅谈并网光伏逆变器的漏电流保护为了达成2030年碳达峰，2060年前实现碳中和，光伏行业将成为长期高速发展的新能源行业之一。预期2027年将保持70-120GW左右的新增装机量，2027年我国光伏发电行业累计装机量可能在827-938GW之间。（见下图1）图1我国光伏发电行业累计装机量预测新能源作为未来发展焦点被大家所关注。其中光伏具有使用范围广、使用方便、无污染等优点。光伏逆变器作为光伏系统的一个重要设备，其作用至关重要，市场竞争激烈，国内众多光伏逆变器厂商均通过元器件国产化来降低生产制造成本，从而提高市场占有率。光伏逆变器的漏电流保护技术也是光伏的重要技术之一，同样饱受国内外厂商和用户的关...
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