1 系统说明

随着电动汽车在市场上的迅速普及和太阳能设计的大众化，人们对实现能量安全传输的系统的要求也越来越高。

目前，电动汽车的储能元件使用的是 400V 左右的高压 (HV) 电池，并且出现了向更高电压电池发展的强劲趋势，以便缩短充电时间。直流快速充电器绕过车载电池充电器，为电动汽车 (EV) 中的电池管理系统供电。这意味着，HV 直流线路中的电流直接从电动汽车供应设备 (EVSE) 流向车辆。在太阳能串式逆变器中，来自光伏 (PV) 串式面板的 HV 直流线路的电压高达 1kV。

在这些类型的 HV 直流配电系统中，有必要提供用户保护机制。系统的所有 HV 器件均通过高阻路径隔离至保护性接地端。这种绝缘限制了最大漏电流。国际标准要求漏电流必须限制在 10mA，以避免因接触系统而造成人身伤害。绝缘监测装置监测该绝缘电阻并在绝缘电阻不足的情况下启动停机。

设计人员必须考虑适用于实现基本隔离或增强型隔离的隔离要求（这些可根据线路电压和峰值电压确定）。为避免发生事故，必须监测隔离栅是否正常运行。

图 1-1 未接地直流配电系统中的隔离栅。

许多因素都会导致绝缘性能下降或丧失，例如线束的劣化、功率转换元件的一般老化或半导体的峰值电应力。隔离方面的单点故障不会对系统的运行产生太大影响，但当操作人员接触到高压运行环境时，它是潜在的危险。

图 1-2 未接地直流配电系统中的隔离栅漏电

未接地的配电系统（如直流快速充电站和太阳能串式逆变器）必须符合安全标准，比如 IEC 61557-8：“1000V a.c. 和 1500V d.c. 以下低压配电系统的电气安全”，IEC 61851-23 对直流快速充电站作了进一步规定。

这些安全标准要求在能量传输期间定期监测隔离栅。在 EVSE 中，充电协议还规定在充电前进行绝缘监测测试。其目的是防止发生可能导致致命短路的隔离栅击穿。

根据上述标准，为隔离栅电阻设置警告（500Ω/V d.c.- 2mA）和故障（100Ω/V d.c.- 10mA）阈值。虽然隔离栅电阻不在这些限值范围内，但已证明条件合适，可以不采取任何措施。

如果检测到警告状态，则通过人机界面 (HMI) 触发视觉指示，然后由中央控制单元执行控制动作。如果检测到故障状态，则能量分配停止。

图 1-3 未接地直流配电系统中的绝缘监测器件

默认情况下，该设计是为 400V 系统设计的，但可以通过修改接通的电阻支路的电阻网络将电压调整至高达 1000V。