Metóda detekcie vysokonapäťovej izolácie a riešenie polovodičového relé

Význam skúšania vysokonapäťovej izolácie

Nové energetické vozidlá, nabíjacie hromady, fotovoltaické skladovanie energie atď. sú typickými aplikáciami jednosmerného vysokého napätia. Za abnormálnych podmienok, ako je starnutie a poškodené káble, vnikanie vody do konektorov, poškodenie konštrukcie atď., môže viesť k zníženiu izolácie a elektrifikovaných krytov. Keď sa zníži izolácia medzi kladným pólom a záporným pólom vysokonapäťového systému, vysokonapäťový systém vytvorí vodivý obvod cez plášť a zem, čo spôsobí akumuláciu tepla v kontaktnom bode a dokonca spôsobí požiar. v ťažkých prípadoch. Monitorovanie izolačného výkonu vysokonapäťového systému v reálnom čase má preto veľký význam pre vysokonapäťové produkty a osobnú bezpečnosť.

Čo je to izolačný odpor?

Za určitých podmienok odpor izolačného materiálu medzi dvoma vodičmi. V elektrických vozidlách má dobrá izolácia medzi káblovými zväzkami dôležitý vplyv na bezpečnosť vozidla. Hlavným ukazovateľom na meranie izolačného výkonu elektrických vozidiel je izolačný odpor.

Príslušné štandardné požiadavky na elektrické vozidlá

Čínsky štandard:

GB/T 18384.1-2015

Požiadavky na bezpečnosť elektrického vozidla Časť 1: Palubný dobíjateľný systém na ukladanie energie (REESS)

GB/T 18384.2-2015

Bezpečnostné požiadavky na elektrické vozidlá Časť 2: Prevádzková bezpečnosť a bezpečnosť pri poruche

GB/T 18384.3-2015

Požiadavky na bezpečnosť elektrických vozidiel Časť 3: Ochrana personálu pred úrazom elektrickým prúdom

GB/T 18384-2020

Bezpečnostné požiadavky na elektrické vozidlá (nahrádza GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Zahraničné normy:

UN GTR č. 20 (Globálny technický predpis č. 20)

Poranenie človeka spôsobené úrazom elektrickým prúdom sa delí na úraz elektrickým prúdom a úraz elektrickým prúdom. Poranenie elektrickým prúdom znamená priame alebo nepriame poškodenie povrchu ľudského tela elektrickým prúdom vo forme popálenia (popálenia), poranenia elektrickým prúdom, pokovovania kože atď. ľudské telo (napríklad srdce a pod.), keď prúd prechádza ľudským telom. Je to najnebezpečnejší úraz elektrickým prúdom.

Ľudské telo je „dirigent“. Pri kontakte so živým vodičom, ak pretečie prúd 40-50mA a trvá 1s, spôsobí poškodenie ľudského tela elektrickým prúdom. Model odporu ľudského tela je zložitý. Keď moja krajina formuluje príslušné normy a predpisy pre návrh uzemnenia, rozsah odporu ľudského tela je 1000-1500 Ohm. Špičková hodnota striedavého prúdu, ktorú ľudské telo vydrží, nepresahuje 42,4 V a jednosmerné napätie nepresahuje 60 V.

Úraz elektrickým prúdom sa delí na priamy zásah elektrickým prúdom a nepriamy zásah elektrickým prúdom. Priamy úraz elektrickým prúdom sa vzťahuje na úraz elektrickým prúdom spôsobený priamym kontaktom s bežným živým vodičom elektrického zariadenia. Tomu bráni základný izolačný dizajn DC nabíjacích bodov. Nepriamy úraz elektrickým prúdom sa vzťahuje na elektrický šok spôsobený poruchou vnútornej izolácie elektrického zariadenia a odkryté vodivé časti, ako sú kovové škrupiny, ktoré sa za normálnych podmienok nenabíjajú, nesú nebezpečné napätie. Nabíjacia hromada jednosmerného prúdu je zariadenie triedy I, ktoré môže účinne zabrániť nepriamemu elektrickému kontaktu na strane striedavého prúdu.

Ako merať izolačný odpor

Vrátane priamej metódy, porovnávacej metódy, metódy samovybíjania. Priamou metódou je priame meranie jednosmerného napätia U aplikovaného cez izolačný odpor a prúdu I pretekajúceho cez izolačný odpor a jeho výpočet podľa R=U/I. Podľa typu meracieho prístroja sa delí na ohmmeter, galvanometer a merač vysokého odporu. Porovnávacia metóda sa vzťahuje na porovnanie so známym štandardným odporom a bežne sa používa mostíková metóda a metóda porovnávania prúdu. Mostová metóda je bežne používaná metóda pri nabíjaní jednosmerným prúdom. Metóda samovybíjania spočíva v tom, že sa nechá zvodový prúd cez izolačný odpor nabiť štandardný kondenzátor a zmeria sa čas nabíjania a napätie a nabíjanie na oboch koncoch štandardného kondenzátora. Metóda samovybíjania je podobná metóde vstrekovania signálu.

Vyvážená metóda detekcie mostov

Ako je znázornené na obrázku nižšie, kde Rp je kladná impedancia elektródy voči zemi, Rn je záporná impedancia elektródy voči zemi, R1 a R2 majú rovnakú hodnotu odporu ako veľký odpor obmedzujúci prúd a R2 a R3 majú rovnakú hodnotu odporu ako malý rezistor na detekciu napätia.

Keď je systém normálny, Rp a Rn sú nekonečné a detekčné napätie V1 a V2 je rovnaké. Anódové napätie možno vypočítať vydelením napätia medzi R1 a R2, a tak možno vypočítať celkové napätie zbernice Vdc_link.

Keď nastane kladná porucha izolácie, hodnota odporu Rp sa zníži a Rp a (R1 R2) vytvoria paralelný odpor. V tomto čase sa kladný delič napätia znižuje, to znamená, že V1 je menší ako V2. Podľa súčasného Kirchhoffovho zákona sa v súčasnosti môžu používať V1 a V2. Hodnota izolačného odporu Rp, vzťah je nasledujúci.

Algoritmus je rovnaký, keď záporný izolačný odpor zlyhá.

Z uvedeného je zrejmé, že metóda vyváženého mosta je vhodná pre poruchu jedného pólu. Ak dôjde k zlyhaniu izolačného odporu kladného a záporného pólu súčasne, nie je možné v tejto chvíli rozlíšiť hodnotu izolačného odporu a môže sa stať, že detekciu izolácie nebude možné nájsť včas. Fenomén.

metóda detekcie nevyvážených mostov

Metóda nevyváženého mostíka používa dva vnútorné uzemňovacie odpory s rovnakou hodnotou odporu a elektronické spínače S1 a S2 sa otvárajú a zatvárajú odlišne, aby sa zmenil zodpovedajúci prístupový odpor počas detekcie, aby sa vypočítala kladná a záporná impedancia pólu k zemi. .

Keď sú spínače S1 a S2 zopnuté súčasne, napätie zbernice Vdclink možno vypočítať ako pri metóde vyváženého mostíka.

Keď je spínač S1 zatvorený a S2 otvorený, (R1 R2) je zapojený paralelne s Rp a potom zapojený do série s Rn, aby vytvoril slučku, podľa Kirchhoffovho súčasného zákona.
Keď je spínač S1 otvorený a S2 je zatvorený, (R3 R4) je zapojený paralelne s Rn a potom tvorí sériový obvod s Rp podľa Kirchhoffovho súčasného zákona.

Preto je možné hodnoty izolačného odporu uzemnenia Rp a Rn vypočítať pomocou sekvencie otvárania a zatvárania vyššie uvedených troch spínačov. Táto metóda vyžaduje, aby namerané údaje boli presné po ustálení napätia zbernice. Zároveň sa pri prepnutí spínača zmení napätie zbernice na zem, čo si vyžaduje určitý časový interval, takže rýchlosť detekcie je o niečo nižšia. Metóda nevyváženého mostíka sa bežne používa pri detekcii vysokého napätia. metóda, tu je ďalšia metóda detekcie izolácie.

Detekcia založená na princípe unikajúceho prúdu

Táto metóda detekcie zdieľa bod vzorkovania napätia a bod vzorkovania je potrebné nastaviť samostatne pre napätie zbernice Vdclink a je možné použiť existujúci vzorkovací signál systému.

Prečítajte si parametre Vdclink cez systém.

Zatvorte spínače S1 a S3 a otvorte spínač S2. V tomto čase je Rp zapojený paralelne s (R1 R3 R4) a potom zapojený do série s Rn, aby vytvoril slučku, podľa Kirchhoffovho súčasného zákona.

Zatvorte spínače S2 a S3 a otvorte spínač S1. V tomto čase je RN zapojený paralelne s (R2 R3 R4) a potom zapojený do série s RP, aby vytvoril slučku, podľa Kirchhoffovho súčasného zákona.

Hodnoty izolačného odporu uzemnenia Rp a Rn je preto možné vypočítať úpravou sekvencie otvárania a zatvárania vyššie uvedených troch spínačov.

Polovodičové relé SSR na detekciu izolácie

Ako polovodičové zariadenie má polovodičové relé SSR výhody malej veľkosti, bez rušenia magnetickým poľom, nízkeho riadiaceho signálu, bez vibrácií kontaktov, bez mechanického starnutia, vysokej spoľahlivosti atď. Je široko používané na bezpečnostnom trhu, ako napr. pasívna infračervená detekcia, zámok dverí, poplachové panely, dverové a okenné senzory atď. A monitorovanie inteligentných meračov vrátane aktívneho výkonu, jalového výkonu, prepínania úloh, výstupu alarmu, vykonávacej jednotky, limitu spotreby energie atď. Je vhodný aj pre vysoké - detekcia izolácie napätia, vzorkovanie a vyváženie napätia ako elektronický spínač.

Súčasť produktového radu polovodičových relé, pracovné napätie je 400-800V, primárna strana používa budiaci signál optočlena 2-5mA a sekundárna strana používa antisériový MOSFET. Je možné použiť striedavé aj jednosmerné zaťaženie a izolačné napätie je 3750-5000 V, aby sa dosiahlo dobré napätie. Sekundárna testovacia izolácia.