HVDC高压直流绝缘监测原理

      我们常常会遇到绝缘电阻不平衡、支路1正绝缘故障、正母线绝缘故障等等类似这样的告警，这一篇我们就来看一看高压直流（HVDC）绝缘监测原理，HVDC的绝缘监测分为两个部分，一个是直流母线的绝缘监测，一个是直流支路的绝缘监测。

直流母线的绝缘监测原理

图1

      直流母线的绝缘监测基本原理是测量直流母线正负极对地之间的绝缘电阻，而带电体的电阻不宜直接测量，因而直流母线对地绝缘电阻常用在正负母线之间投切采样电阻，采样不同投切电阻和绝缘电阻形成不同的对地直流电压，通过测量不同状态下的正负母线对地电压，间接计算出母线的对地绝缘电阻。

      如上图1所示，R 和R-分别是正负母线对地的等效绝缘电阻，224K与226K电阻分别为正负母线对地的平衡电阻，这两个电阻在正常情况下起到平衡母线对地电压的作用，不至于使得母线由于对地绝缘电阻过大而导致对地电压不稳定。K1～K4投切的几组电阻分别不同情况下使得测量正负母线电压不同，以便计算出对地的绝缘电阻。

      K1～K4都断开时，分别测量正负母线的对地电压U1，U2，得到以下关于R ,R-的方程：

      将K1闭合，分别测量正负母线的对地电压U1’和U2'，得到以下关于R ,R-的方程式1，2为一个关于R 和R-的二元方程组，通过求解即可算出R 和R-的值。

      考虑到正负母线绝缘电阻等值下降等因素，设置多个投切开关K2,K3,K4等，以便计算在不同工况情况下的母线对地绝缘电阻。

      当正负母线的对地绝缘电阻值低于设定的告警阀值的时候，绝缘监测装置给出绝缘下降的告警，一般情况下，告警阀值和母线电压相关，比如常见的额定电压240V的高压直流，这个告警值一般设置在28千欧左右。

直流支路的绝缘监测

      支路绝缘检测一般采用直流漏电流传感器进行监测，这得益于霍尔漏电流传感器，通用放大器等半导体技术的高速发展。直流漏电流监测基本原理如下：

图2

      正负极性的电缆同时穿过霍尔漏电流传感器，在绝缘电阻没有下降的情况下，正负极电缆通过的直流电流大小相等，方向相反，这样在霍尔漏电流传感器上不会产生感应信号；当有一极发生绝缘下降的时候，通过正负极的电流便不会再相等，这时传感器感应出这个电流差的信号，从而与两个30K电阻K3,K4控制的校正电阻计算的漏电流相比较，超出告警阀值时给出支路告警。为了提高测量精度，支路互感器除了设定标准的基准电阻以外，还会采用一些基准的漏电流校准技术来提高测量的进度。

      一般情况下，直流母线的绝缘监测一直在线，可以通过母线电压偏移（单端绝缘电阻下降直接反映在母线对地电压偏移上）或者母线对地绝缘电阻下降来触发支路检测。一般情况下，直流支路监测处于待机状态。只有在母线绝缘异常的情况下，才会启动每一个支路的绝缘巡检，找到对应的绝缘故障支路。

内容素材取自《通信电源技术》，仅供高压直流HVDC知识普及使用。