240 V直流电源系统绝缘监察功能冲突隐患案例分析与解决方法

卢奕生，刘圣庆，罗振杰

（1.中国联合网络通信有限公司 广州市分公司，广东 广州 510600；2.中国联合网络通信有限公司 广东省分公司，广东 广州 510600）

1 现场情况介绍

2021年9月15日，广东省广州市黄埔区某通信机楼3楼增加了一套某品牌的高压直流供电系统，查看系统监控面板发现系统检测到正极、负极母排的对地电阻为31.6 kΩ和31.8 kΩ，如图1所示。此外，在广东省广州市白云区的某通信机楼内，一台已投入生产使用的同一品牌的高压直流供电系统监控面板显示正极、负极母排的对地电阻为45.5 kΩ和45.8 kΩ，如图2所示。

图1 广州黄埔某高压直流供电系统检测的阻值

图2 白云区高压直流供电系统检测的阻值

不同通信机楼的两套高压直流供电系统都发现正极、负极母排的对地电阻值与系统设置的对地绝缘告警阻值28 kΩ接近的情况，系统阻值稍有波动就可能发生告警。根据以往的维护经验，判断可能存在系统检测出的对地电阻与实际对地电阻阻值不一致的情况。该情况将导致系统的告警信息不准确，现场操作人员也无法有效判断高压直流供电系统是否出现绝缘阻值下降的情况，存在引发人身安全事故的隐患[1]。

2 隐患原因分析

高压直流供电系统主要由交流配电屏、直流配电屏、整流机架以及电池组组成，经研究发现高压直流供电系统中常用的母排绝缘检测方式为电压平衡判定及非平衡电桥测量，出线的绝缘检测常采用漏电霍尔传感器。在检测过程中，系统会实时测量正、负母排的对地电压。当对地电压不平衡达到一定值时，将启动内部电桥，同时启动对支路的巡检，根据采集到的漏电流计算支路的对地绝缘阻值[2]。

经过检查，现场存在其他品牌的交直流列头柜。该列头柜同样具备绝缘监测功能，可以进线（母线）和支线（支路）的阻值。由此判断，列头柜开启绝缘监测功能后，电桥在正极和负极不断投入对地测量电阻，导致母线对地电压出现波动。同时，高压直流配电系统也开启绝缘检测功能，两设备产生绝缘冲突，导致对地电阻的检测结果与实际阻值存在出入。

3 隐患处理过程

根据上述分析，应先解决高压直流配电系统与列头柜绝缘冲突的问题，此时需要关闭列头柜的绝缘监测功能。进入列头柜系统设置界面后，发现进线绝缘监测设置为“电桥”项，本机投切电阻设置为“启用”项，如图3所示。如果需要关闭进线绝缘监测功能，需要将两个功能项都设置为“关闭”，如图4所示。

图3 列头柜进线绝缘监测投切电阻功能未关闭前显示情况

图4 关闭列头柜进线绝缘监测投切电阻功能显示情况

理论上，关闭列头柜进线绝缘监测功能后，前端（高压直流供电系统）与后端（直流列头柜）已经不存在绝缘冲突情况，高压直流供电系统显示面板上的对地绝缘阻值应显示为系统最大量程500 kΩ。但实际查看后，发现监控面板上显示的正极、负极母排的对地阻值依然为之前的31.6 kΩ和31.8 kΩ。基于此，猜测是否需要将高压直流供电系统关闭后再重新启动才能恢复正常。因为该系统还未挂载业务，所以将高压直流供电系统的蓄电池和模块输入电源断开后重启系统，重新查看监控面板，绝缘阻值显示为系统最大量程500 kΩ，已恢复正常，如图5所示。

图5 高压直流供电系统重启前后的对地阻值

上述操作虽然解决了系统冲突问题，但是对于已投入使用的系统来说，无法随意对高压直流供电系统进行关机重启操作，因此需要寻找其他方法来解决问题。在与高压直流供电系统的厂家沟通后，厂商给出的解释是不同系统间的绝缘冲突导致监控面板显示的数值与实际不符，虽然关闭了后端列头柜的进线绝缘监测功能和投切电阻，但是由于电桥是连接在同一回路上，因此影响依然存在，需要对列头柜或高压直流供电系统进行断电重启操作才能恢复[3]。

根据厂商的说法，将列头柜断电重启也可以解决系统绝缘冲突问题。基于此，对列头柜进行断电重启操作。操作完成后，观察高压直流供电系统的监控面板，发现检测正、负极的对地电阻依然为之前的31.6 kΩ和31.8 kΩ，问题并未解决，如图6所示。在对高压直流供电系统进行断电重启操作后，系统监控面板上显示的阻值为系统最大量程500 kΩ，系统恢复正常，如图7所示。之后再把列头柜的本机投切电阻功能单独开启，10 min后观察监控面板，显示测量的对地绝缘阻值为系统最大量程500 kΩ，显示正常。1 h后观察监控面板，显示测量的对地绝缘阻值为31.6 kΩ和31.8 kΩ，显示异常，如图8所示。

图6 列头柜重启后的对地阻值

图7 高压直流供电系统重启后的对地阻值

图8 列头柜本机投切电阻功能测试

经过以上测试，已经得出系统间出现绝缘监测功能冲突后的解决方法，但同时又发现新的问题，即在系统冲突情况下绝缘监察功能是否有效。为了解决这一问题，邀请厂家携带相关设备到现场进行验证。现场使用设备为绝缘监测测试仪，将测试仪接入后端机柜电源分配单元（Power Distribution Unit，PDU）上来判断关闭列头柜投切电阻功能时高压直流供电系统的绝缘电阻检测值是否准确[4]。

第一次测试时，通过测量仪设置正极对地投入10 kΩ电阻，列头柜面板显示阻值为10.13 kΩ，高压直流供电系统面板显示阻值为9.7 kΩ，均在正常范围，如图9所示。

图9 第一次测试记录

第二次测试时，通过测量仪设置正极对地投入26 kΩ电阻，列头柜面板显示阻值为26.86 kΩ，高压直流供电系统面板显示阻值为24.8 kΩ，均在正常范围内，如图10所示。

图10 第二次测试记录

第三次测试时，单独开启进线绝缘监测电桥功能，2 h后观察发现两个系统不存在冲突情况。然后使用绝缘监察测试仪设置正极对地投入10 kΩ电阻，观察发现两个系统之间存在冲突，列头柜面板出现绝缘告警，并且两个系统显示的阻值不一致，如图11所示。

图11 第三次测试记录

通过以上分析得出结论，高压直流供电系统与列头柜产生绝缘冲突后，两个系统面板显示的绝缘阻值均有误差，如果实际系统的绝缘阻值降低，则绝缘监察功能会正常发出告警。由于测量的数值与实际的数值偏差较大，因此会出现误告警的情况。

4 隐患处理方法

经过实际测试，解决不同系统绝缘冲突隐患的方法如下。

（1）关闭列头柜的进线绝缘检测功能和投切电阻功能，等待大约1 h后系统恢复正常。如果单独关闭投切电阻功能，在没有出现系统实际对地绝缘阻值变小的情况下，系统间不会出现绝缘冲突。一旦出现系统实际对地绝缘阻值变小，两系统就会出现绝缘冲突，高压直流供电系统与列头柜面板显示的阻值均有较大误差，并且列头柜会出现绝缘告警[5]。此方法可以在不影响正常运行的情况下解决绝缘冲突隐患，但需要等待较长时间。

（2）无需等待1 h恢复时间的操作为进入列头柜监控面板的系统菜单，点击“进线设置”后关闭进线绝缘检测功能，再关闭投切电阻功能。工作人员穿戴好绝缘手套及绝缘鞋，拔插高压直流配电屏控制板件的输入电源，复位直流屏监控板即可恢复。此方法恢复速度较快，但此操作需由专业人员进行。此外，可以断开高压直流供电系统的蓄电池断路器并关闭高压直流模块输入电源的开关，重启高压直流供电系统即可恢复。此方法适用于无业务负载的系统，简单快速。

5 结 论

综上所述，本案例发生的原因是在高压直流供电系统开启绝缘监测功能的情况下，列头柜也开启了绝缘监测功能，电桥在正极和负极不断投入对地测量电阻，导致母线对地电压出现波动，高压直流配电系统监控面板显示的阻值与实际不符。为了避免该隐患的发生，采购设备时需要注意，若前端高压直流供电系统已具备绝缘监察功能，则后端列头柜无需配备该功能。此外，若采购的高压直流供电系统和列头柜均具有绝缘监察功能，则需要在设备投入使用前做好测试，避免隐患问题的发生，确保系统投入使用后能安全运行。