240 V直流電源系統絕緣監察功能沖突隱患案例分析與解決方法

盧奕生，劉圣慶，羅振杰

（1.中國聯合網絡通信有限公司 廣州市分公司，廣東 廣州 510600；2.中國聯合網絡通信有限公司 廣東省分公司，廣東 廣州 510600）

1 現場情況介紹

2021年9月15日，廣東省廣州市黃埔區某通信機樓3樓增加了一套某品牌的高壓直流供電系統，查看系統監控面板發現系統檢測到正極、負極母排的對地電阻為31.6 kΩ和31.8 kΩ，如圖1所示。此外，在廣東省廣州市白云區的某通信機樓內，一臺已投入生產使用的同一品牌的高壓直流供電系統監控面板顯示正極、負極母排的對地電阻為45.5 kΩ和45.8 kΩ，如圖2所示。

圖1 廣州黃埔某高壓直流供電系統檢測的阻值

圖2 白云區高壓直流供電系統檢測的阻值

不同通信機樓的兩套高壓直流供電系統都發現正極、負極母排的對地電阻值與系統設置的對地絕緣告警阻值28 kΩ接近的情況，系統阻值稍有波動就可能發生告警。根據以往的維護經驗，判斷可能存在系統檢測出的對地電阻與實際對地電阻阻值不一致的情況。該情況將導致系統的告警信息不準確，現場操作人員也無法有效判斷高壓直流供電系統是否出現絕緣阻值下降的情況，存在引發人身安全事故的隱患[1]。

2 隱患原因分析

高壓直流供電系統主要由交流配電屏、直流配電屏、整流機架以及電池組組成，經研究發現高壓直流供電系統中常用的母排絕緣檢測方式為電壓平衡判定及非平衡電橋測量，出線的絕緣檢測常采用漏電霍爾傳感器。在檢測過程中，系統會實時測量正、負母排的對地電壓。當對地電壓不平衡達到一定值時，將啟動內部電橋，同時啟動對支路的巡檢，根據采集到的漏電流計算支路的對地絕緣阻值[2]。

經過檢查，現場存在其他品牌的交直流列頭柜。該列頭柜同樣具備絕緣監測功能，可以進線（母線）和支線（支路）的阻值。由此判斷，列頭柜開啟絕緣監測功能后，電橋在正極和負極不斷投入對地測量電阻，導致母線對地電壓出現波動。同時，高壓直流配電系統也開啟絕緣檢測功能，兩設備產生絕緣沖突，導致對地電阻的檢測結果與實際阻值存在出入。

3 隱患處理過程

根據上述分析，應先解決高壓直流配電系統與列頭柜絕緣沖突的問題，此時需要關閉列頭柜的絕緣監測功能。進入列頭柜系統設置界面后，發現進線絕緣監測設置為“電橋”項，本機投切電阻設置為“啟用”項，如圖3所示。如果需要關閉進線絕緣監測功能，需要將兩個功能項都設置為“關閉”，如圖4所示。

圖3 列頭柜進線絕緣監測投切電阻功能未關閉前顯示情況

圖4 關閉列頭柜進線絕緣監測投切電阻功能顯示情況

理論上，關閉列頭柜進線絕緣監測功能后，前端（高壓直流供電系統）與后端（直流列頭柜）已經不存在絕緣沖突情況，高壓直流供電系統顯示面板上的對地絕緣阻值應顯示為系統最大量程500 kΩ。但實際查看后，發現監控面板上顯示的正極、負極母排的對地阻值依然為之前的31.6 kΩ和31.8 kΩ。基于此，猜測是否需要將高壓直流供電系統關閉后再重新啟動才能恢復正常。因為該系統還未掛載業務，所以將高壓直流供電系統的蓄電池和模塊輸入電源斷開后重啟系統，重新查看監控面板，絕緣阻值顯示為系統最大量程500 kΩ，已恢復正常，如圖5所示。

圖5 高壓直流供電系統重啟前后的對地阻值

上述操作雖然解決了系統沖突問題，但是對于已投入使用的系統來說，無法隨意對高壓直流供電系統進行關機重啟操作，因此需要尋找其他方法來解決問題。在與高壓直流供電系統的廠家溝通后，廠商給出的解釋是不同系統間的絕緣沖突導致監控面板顯示的數值與實際不符，雖然關閉了后端列頭柜的進線絕緣監測功能和投切電阻，但是由于電橋是連接在同一回路上，因此影響依然存在，需要對列頭柜或高壓直流供電系統進行斷電重啟操作才能恢復[3]。

根據廠商的說法，將列頭柜斷電重啟也可以解決系統絕緣沖突問題。基于此，對列頭柜進行斷電重啟操作。操作完成后，觀察高壓直流供電系統的監控面板，發現檢測正、負極的對地電阻依然為之前的31.6 kΩ和31.8 kΩ，問題并未解決，如圖6所示。在對高壓直流供電系統進行斷電重啟操作后，系統監控面板上顯示的阻值為系統最大量程500 kΩ，系統恢復正常，如圖7所示。之后再把列頭柜的本機投切電阻功能單獨開啟，10 min后觀察監控面板，顯示測量的對地絕緣阻值為系統最大量程500 kΩ，顯示正常。1 h后觀察監控面板，顯示測量的對地絕緣阻值為31.6 kΩ和31.8 kΩ，顯示異常，如圖8所示。

圖6 列頭柜重啟后的對地阻值

圖7 高壓直流供電系統重啟后的對地阻值

圖8 列頭柜本機投切電阻功能測試

經過以上測試，已經得出系統間出現絕緣監測功能沖突后的解決方法，但同時又發現新的問題，即在系統沖突情況下絕緣監察功能是否有效。為了解決這一問題，邀請廠家攜帶相關設備到現場進行驗證。現場使用設備為絕緣監測測試儀，將測試儀接入后端機柜電源分配單元（Power Distribution Unit，PDU）上來判斷關閉列頭柜投切電阻功能時高壓直流供電系統的絕緣電阻檢測值是否準確[4]。

第一次測試時，通過測量儀設置正極對地投入10 kΩ電阻，列頭柜面板顯示阻值為10.13 kΩ，高壓直流供電系統面板顯示阻值為9.7 kΩ，均在正常范圍，如圖9所示。

圖9 第一次測試記錄

第二次測試時，通過測量儀設置正極對地投入26 kΩ電阻，列頭柜面板顯示阻值為26.86 kΩ，高壓直流供電系統面板顯示阻值為24.8 kΩ，均在正常范圍內，如圖10所示。

圖10 第二次測試記錄

第三次測試時，單獨開啟進線絕緣監測電橋功能，2 h后觀察發現兩個系統不存在沖突情況。然后使用絕緣監察測試儀設置正極對地投入10 kΩ電阻，觀察發現兩個系統之間存在沖突，列頭柜面板出現絕緣告警，并且兩個系統顯示的阻值不一致，如圖11所示。

圖11 第三次測試記錄

通過以上分析得出結論，高壓直流供電系統與列頭柜產生絕緣沖突后，兩個系統面板顯示的絕緣阻值均有誤差，如果實際系統的絕緣阻值降低，則絕緣監察功能會正常發出告警。由于測量的數值與實際的數值偏差較大，因此會出現誤告警的情況。

4 隱患處理方法

經過實際測試，解決不同系統絕緣沖突隱患的方法如下。

（1）關閉列頭柜的進線絕緣檢測功能和投切電阻功能，等待大約1 h后系統恢復正常。如果單獨關閉投切電阻功能，在沒有出現系統實際對地絕緣阻值變小的情況下，系統間不會出現絕緣沖突。一旦出現系統實際對地絕緣阻值變小，兩系統就會出現絕緣沖突，高壓直流供電系統與列頭柜面板顯示的阻值均有較大誤差，并且列頭柜會出現絕緣告警[5]。此方法可以在不影響正常運行的情況下解決絕緣沖突隱患，但需要等待較長時間。

（2）無需等待1 h恢復時間的操作為進入列頭柜監控面板的系統菜單，點擊“進線設置”后關閉進線絕緣檢測功能，再關閉投切電阻功能。工作人員穿戴好絕緣手套及絕緣鞋，拔插高壓直流配電屏控制板件的輸入電源，復位直流屏監控板即可恢復。此方法恢復速度較快，但此操作需由專業人員進行。此外，可以斷開高壓直流供電系統的蓄電池斷路器并關閉高壓直流模塊輸入電源的開關，重啟高壓直流供電系統即可恢復。此方法適用于無業務負載的系統，簡單快速。

5 結 論

綜上所述，本案例發生的原因是在高壓直流供電系統開啟絕緣監測功能的情況下，列頭柜也開啟了絕緣監測功能，電橋在正極和負極不斷投入對地測量電阻，導致母線對地電壓出現波動，高壓直流配電系統監控面板顯示的阻值與實際不符。為了避免該隱患的發生，采購設備時需要注意，若前端高壓直流供電系統已具備絕緣監察功能，則后端列頭柜無需配備該功能。此外，若采購的高壓直流供電系統和列頭柜均具有絕緣監察功能，則需要在設備投入使用前做好測試，避免隱患問題的發生，確保系統投入使用后能安全運行。