Metoda de detectare a izolației de înaltă tensiune și soluție de releu cu stare solidă

Semnificația testării izolației de înaltă tensiune

Vehiculele cu energie noi, pile de încărcare, stocarea energiei fotovoltaice etc. sunt aplicații tipice ale tensiunii înalte DC. În condiții anormale, cum ar fi îmbătrânirea și cablurile deteriorate, pătrunderea apei în conectori și deteriorarea structurală etc., pot duce la reducerea izolației și la carcase electrificate. Când izolația dintre polul pozitiv și polul negativ al sistemului de înaltă tensiune este redusă, sistemul de înaltă tensiune va forma un circuit conductor prin carcasă și pământ, provocând acumularea de căldură la punctul de contact și chiar provocând un incendiu. în cazurile severe. Prin urmare, monitorizarea în timp real a performanței de izolație a sistemului de înaltă tensiune este de mare importanță pentru produsele de înaltă tensiune și pentru siguranța personală.

Ce este rezistența de izolație?

În anumite condiții, rezistența unui material izolator între doi conductori. La vehiculele electrice, o bună izolație între cablajele are un impact important asupra siguranței vehiculului. Principalul indice pentru măsurarea performanței de izolare a vehiculelor electrice este rezistența de izolație.

Cerințe standard relevante pentru vehiculele electrice

Standard chinezesc:

GB/T 18384.1-2015

Cerințe de siguranță pentru vehicule electrice Partea 1: Sistemul de stocare a energiei reîncărcabil la bord (REESS)

GB/T 18384.2-2015

Cerințe de siguranță pentru vehiculele electrice Partea 2: Siguranța în funcționare și siguranța în caz de avarie

GB/T 18384.3-2015

Cerințe de siguranță pentru vehicule electrice Partea 3: Protecția personalului împotriva șocurilor electrice

GB/T 18384-2020

Cerințe de siguranță pentru vehiculele electrice (înlocuiește GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Standarde străine:

UN GTR NR.20 (Regulamentul Tehnic Global Nr. 20)

Vătămarea umană cauzată de șoc electric este împărțită în vătămare electrică și șoc electric. Vătămarea electrică se referă la vătămarea directă sau indirectă a suprafeței corpului uman de către curent electric, sub formă de arsuri (arsuri), vătămare electrică, metalizare a pielii etc. Socul electric se referă la vătămarea organelor interne ale corpului uman. corpul uman (cum ar fi inima etc.) când curentul trece prin corpul uman. Este cea mai periculoasă rănire prin electrocutare.

Corpul uman este un „dirijor”. Când vine în contact cu un conductor sub tensiune, dacă curge un curent de 40-50mA și durează 1 s, va provoca daune prin electrocutare corpului uman. Modelul de rezistență al corpului uman este complex. Când țara mea formulează standardele și reglementările relevante pentru proiectarea de împământare, intervalul de rezistență al corpului uman este de 1000-1500 Ohm. Valoarea de vârf AC pe care corpul uman o poate rezista nu depășește 42,4 V, iar tensiunea DC nu depășește 60 V.

Șocul electric este împărțit în șoc electric direct și șoc electric indirect. Șocul electric direct se referă la șocul electric cauzat de contactul direct cu conductorul sub tensiune normal al echipamentului electric. Designul de bază izolator al punctelor de încărcare DC previne acest lucru. Socul electric indirect se referă la șocul electric cauzat de defecțiunea de izolație internă a echipamentului electric, iar părțile conductoare expuse, cum ar fi carcasele metalice, care nu sunt încărcate în condiții normale, poartă o tensiune periculoasă. Pila de încărcare DC este un dispozitiv de clasă I, care poate preveni în mod eficient contactul electric indirect pe partea AC.

Cum se măsoară rezistența de izolație

Inclusiv metoda directă, metoda comparativă, metoda de autodescărcare. Metoda directă este măsurarea directă a tensiunii continue U aplicată peste rezistența de izolație și a curentului I care curge prin rezistența de izolație și calcularea acesteia conform R=U/I. În funcție de tipul de instrument de măsurare, acesta este împărțit în ohmmetru, galvanometru și contor de înaltă rezistență. Metoda de comparație se referă la compararea cu rezistența standard cunoscută, iar metoda punții și metoda comparației curente sunt utilizate în mod obișnuit. Metoda podului este o metodă frecvent utilizată în pile de încărcare DC. Metoda de auto-descărcare este de a lăsa curentul de scurgere prin rezistența de izolație să încarce condensatorul standard și de a măsura timpul de încărcare și tensiunea și încărcarea la ambele capete ale condensatorului standard. Metoda de auto-descărcare este similară cu metoda de injectare a semnalului.

Metoda de detectare a podului echilibrat

După cum se arată în figura de mai jos, unde Rp este impedanța electrod pozitivă la pământ, Rn este impedanța electrod negativă la pământ, R1 și R2 au aceeași valoare a rezistenței ca un rezistor mare de limitare a curentului și R2 și R3 au aceeași valoare a rezistenței ca un rezistor mic de detectare a tensiunii.

Când sistemul este normal, Rp și Rn sunt infinite, iar tensiunea de detecție V1 și V2 sunt egale. Tensiunea anodului poate fi calculată prin împărțirea tensiunii între R1 și R2 și astfel se poate calcula tensiunea totală a magistralei Vdc_link.

Când apare defectul pozitiv de izolație, valoarea rezistenței lui Rp scade, iar Rp și (R1 R2) formează o rezistență paralelă. În acest moment, divizorul de tensiune pozitiv scade, adică V1 este mai mic decât V2. Conform legii actuale a lui Kirchhoff, V1 și V2 pot fi utilizate în acest moment. Valoarea rezistenței de izolație Rp, relația este următoarea.

Algoritmul este același atunci când rezistența negativă de izolație eșuează.

Din cele de mai sus se poate observa că metoda podului echilibrat este potrivită pentru defectarea unui singur stâlp. Când defecțiunea rezistenței de izolație a polilor pozitivi și negativi are loc în același timp, nu există nicio modalitate de a distinge valoarea rezistenței de izolație în acest moment și se poate întâmpla ca detectarea izolației să nu poată fi găsită la timp. Fenomenul.

metoda de detectare a podului dezechilibrat

Metoda punții dezechilibrate utilizează două rezistențe interne de împământare cu aceeași valoare a rezistenței, iar comutatoarele electronice S1 și S2 sunt deschise și închise diferit pentru a modifica rezistența de acces corespunzătoare în timpul detectării, astfel încât să se calculeze impedanța pol-la-sol pozitivă și negativă. .

Când comutatoarele S1 și S2 sunt închise în același timp, tensiunea magistralei Vdclink poate fi calculată ca în metoda punții echilibrate.

Când comutatorul S1 este închis și S2 este deschis, (R1 R2) este conectat în paralel cu Rp și apoi conectat în serie cu Rn pentru a forma o buclă, conform legii curente a lui Kirchhoff.
Când întrerupătorul S1 este deschis și S2 este închis, (R3 R4) este conectat în paralel cu Rn și apoi formează un circuit în serie cu Rp, conform legii curente a lui Kirchhoff.

Prin urmare, valorile rezistenței de izolație de împământare Rp și Rn pot fi calculate prin secvența de deschidere și închidere a celor trei comutatoare de mai sus. Această metodă necesită ca datele măsurate să fie precise după ce tensiunea magistralei este stabilă. În același timp, tensiunea magistralei se va schimba la pământ atunci când comutatorul este comutat, ceea ce necesită un anumit interval de timp, astfel încât viteza de detectare este puțin mai mică. Metoda punții dezechilibrate este utilizată în mod obișnuit în detectarea de înaltă tensiune. metoda, iată o altă metodă de detectare a izolației.

Detectare bazată pe principiul curentului de scurgere

Această metodă de detectare împarte un punct de eșantionare a tensiunii, iar punctul de eșantionare trebuie setat separat pentru tensiunea magistralei Vdclink, iar semnalul de eșantionare existent al sistemului poate fi utilizat.

Citiți parametrii Vdclink prin sistem.

Închideți comutatoarele S1 și S3 și deschideți comutatorul S2. În acest moment, Rp este conectat în paralel cu (R1 R3 R4), și apoi conectat în serie cu Rn pentru a forma o buclă, conform legii curente a lui Kirchhoff.

Închideți comutatoarele S2 și S3 și deschideți comutatorul S1. În acest moment, RN este conectat în paralel cu (R2 R3 R4), apoi conectat în serie cu RP pentru a forma o buclă, conform legii curente a lui Kirchhoff.

Prin urmare, valorile rezistenței de izolație de împământare Rp și Rn pot fi calculate prin ajustarea secvenței de deschidere și închidere a celor trei comutatoare de mai sus.

Releu cu stare solidă de detectare a izolației SSR

Ca dispozitiv semiconductor, releul cu stare solidă SSR are avantajele dimensiunilor mici, fără interferențe din câmpul magnetic, semnal de conducere scăzut, fără vibrații de contact, fără îmbătrânire mecanică, fiabilitate ridicată etc. Este utilizat pe scară largă pe piața de securitate, cum ar fi detecție pasivă în infraroșu, blocare a ușii, panouri de alarmă, senzori pentru uși și ferestre etc. Și monitorizarea contorului inteligent, inclusiv putere activă, putere reactivă, comutare sarcini, ieșire de alarmă, unitate de execuție, limită de consum de energie etc. -detecția izolației tensiunii, eșantionarea și echilibrarea tensiunii ca întrerupător electronic.

Parte a seriei de produse relee cu stare solidă, tensiunea de lucru este de 400-800V, partea primară folosește un semnal de comandă optocupler de 2-5mA, iar partea secundară folosește un MOSFET anti-serie. Pot fi utilizate atât sarcini AC, cât și DC, iar tensiunea de rezistență a izolației este de 3750-5000V pentru a obține una bună. Izolarea testului secundar.