新能源行业直流系统安全运行:绝缘监测解决方案
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2026-03-03 19:03:46
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随着全球能源危机、用能增加,绿色环保以及新能源技术的发展,以及我国提出“双碳” 目标和新能源电动汽车的快速发展,新能源发电和应用越来越广,并逐步形成新型能源与电力市场 。

新能源发展呈现出 “发电侧多元化与低成本化”、“电网侧智能化与柔性化”、“用户侧一体化与互动化” 的鲜明特征。整个产业正在从能源革命的“先锋”成长为能源体系的“主力”,并将持续引领全球经济和社会的低碳转型。尤其是光伏、风电、储能、电动汽车、充电桩等核心领域,已告别依赖补贴的初级阶段,形成由技术进步、成本下降、市场需求主导的内生增长模式,形成了从“政策驱动”转向“市场与创新双轮驱动”的总体趋势。

截至2025年9月,我国新能源汽车整体活跃量近3691.9万辆,电动汽车充电设施(充电枪)总数达到1806.3万个,车桩比为2.05:1。随着新能源汽车的保有量增加和快速充电需求,充电桩的发展也向高电压大电流的方向发展。目前普通快充为30kW–60kW,主流快充为120kW–350kW,还有一些480kW以上的超充,有些品牌可达960kW。

欧洲受碳排放法规驱动,充电网络建设加快,但各国发展不均。欧盟力推CCS Combo 2标准。美国在法规驱动下,直流快充正快速扩张。特斯拉采用NACS标准。日本采用CHAdeMO 标准,但是份额正在被CCS挤压。

随着新能源装机占比提升,储能(尤其是电化学储能)是保障电网稳定的关键支撑,储能系统成为新型电力系统的“稳定器”,是解决新能源波动性、实现削峰填谷的关键。

我国多地强制配置储能,并出台政策明确储能可参与电力市场交易。随着技术发展,储能应用向多元化发展,发电侧、电网侧、用户侧(工商业、户用)多场景应用。1500V系统成为储能电站主流。

欧洲作为能源转型的先行者,储能产业尤其是户用储能长期领跑全球。美国是储能技术的重要发源地,其正在向项目大型化发展,加州的Edwards & Sanborn光储电站成为全球在运最大光储电站。

储能核心发展趋向于大容量,高安全,长寿命,项目大型化发展。

直流充电桩和储能系统作为高电压,大电流,大功率的电气设备,随着电压等级和系统复杂度提升,直流侧绝缘故障风险加剧,直接威胁人身、设备和电网安全。国内外标准虽有差异,但核心安全原则相通。

人身触电:直流高压触电风险,无过零点,更难脱离。

设备损坏:绝缘故障可能导致电池、变流器(PCS)等核心设备损坏。

火灾隐患:绝缘劣化导致漏电、局部过热、电弧,引发火灾。

系统瘫痪:故障可能导致整个充电站或储能系统停机,造成经济损失。

GB/T 18487.1-2015 电动汽车传导充电系统:第1部分:通用要求 第B.4.1条:

在充电机端和车辆端均设置IMD电路,充电之前,由充电机负责充电机内部(含充电电缆)的绝缘检查,由电动汽车负责整个系统的绝缘检查。充电直流回路DC+、PE之间的绝缘电阻,与DC-、PE之间的绝缘电阻(两者取小值R),当R>500Ω/V视为安全;100 Ω/V < R ≤500Ω/V时,宜进行绝缘异常报警,但仍可正常充电; R≤100Ω/V视为绝缘故障,应停止充电。

NB/T 33001-2018 电动汽车非车载传导式充电机技术条件 第6条:功能要求

6.3 绝缘检测功能

充电机应具备对直流输出回路进行绝缘检测的功能,并且充电机的绝缘检测功能应与车辆绝缘检测功能相配合。充电电机的绝缘监测功能应符合GB/T 18487.1-2015中的规定。充电机在进行绝缘检测前应该检测直流输出接触器(K1、K2)的外侧电压,当电压超过±10V时应停止绝缘监测流程并发出告警信号。

IEC 61851-1: 2023 Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements

IEC 61851-23: 2023 Electric vehicle conductive charging system - Part 23: DC Electric Vehicle supply equipment

IEC 61557-8: 2014 Electrical safety in low voltage distribution systems up to 1 000 V a.c. and 1 500 V d.c. - Equipment for testing, measuring or monitoring of protective measures - Part 8: Insulation monitoring devices for IT systems

标准中描述在充电桩回路需要设置IMD绝缘监测仪。且需要满足IEC产品标准。

电动汽车充电装置一般由柜体、多个交流转换直流充电模块、智能切换单元、测量仪表、控制器、接触器、充电枪等组成。

充电桩简易原理图

直流系统绝缘监测应用位置

国标直流充电桩绝缘监测产品AIM-D100-T

IEC直流充电桩绝缘监测产品AIM-D500-CA

GB 51048-2014 电化学储能电站设计规范 第5.4.2 8条 应可靠保护电池组,宜具备过压保护、欠压保护,过流保护,过温保护和直流绝缘监测等功能

GB XXXX-202X 电化学储能电站设计标准(征求意见稿) 第7.3.3条:

储能单元应具备绝缘监测功能,绝缘监测可由电池管理系统实现,也可由储能变流器实现,当储能单元绝缘低时应能发出报警和/或跳闸信号智能储能变流器及计算机监控系统 。

IEC 62619 Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications

IEC 63056:2020(2021)Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Safety requirements for secondary lithium cells and batteries for use in electrical energy storage systems

储能系统一般由电池柜、汇流柜、逆变器、配电柜、BMS系统、热管理系统、消防系统等组成。

其中对于电池的监控管理非常重要,因此需要设置绝缘监测装置来监测绝缘。

绝缘监测仪外置方案

绝缘监测仪内置方案(集成在PCS主机中)

储能系统中绝缘监测产品AIM-D100-TS

直流系统的绝缘监测产品还可以应用在发电厂家、变电站的直流屏、UPS供电系统、直流信号源及其它直流电网等直流系统。

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