Højspændingsisolationsdetektionsmetode og Solid State-relæløsning

Betydningen af ​​højspændingsisolationstest

Nye energikøretøjer, ladebunker, fotovoltaisk energilagring osv. er typiske anvendelser af DC højspænding. Under unormale forhold, såsom ældning og beskadigede kabler, vandindtrængning i konnektorer og strukturelle skader osv., kan det føre til reduceret isolering og elektrificerede huse. Når isoleringen mellem den positive pol og den negative pol i højspændingssystemet reduceres, vil højspændingssystemet danne et ledende kredsløb gennem skallen og jorden, hvilket forårsager varmeakkumulering ved kontaktpunktet og endda forårsager brand i svære tilfælde. Derfor er realtidsovervågning af højspændingssystemets isoleringsevne af stor betydning for højspændingsprodukter og personlig sikkerhed.

Hvad er isolationsmodstand?

Under visse forhold, modstanden af ​​et isolerende materiale mellem to ledere. I elektriske køretøjer har god isolering mellem ledningsnet en vigtig indflydelse på køretøjets sikkerhed. Hovedindekset til at måle elektriske køretøjers isoleringsevne er isolationsmodstanden.

Relevante standardkrav til elbiler

Kinesisk standard:

GB/T 18384.1-2015

Sikkerhedskrav til elektriske køretøjer Del 1: Indbygget genopladeligt energilagringssystem (REESS)

GB/T 18384.2-2015

Sikkerhedskrav til elektriske køretøjer Del 2: Driftssikkerhed og fejlsikker

GB/T 18384.3-2015

Sikkerhedskrav til elektriske køretøjer Del 3: Personel Beskyttelse mod elektrisk stød

GB/T 18384-2020

Sikkerhedskrav til elektriske køretøjer (erstatter GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Udenlandske standarder:

UN GTR NO.20 (Global Technical Regulation No. 20)

Den menneskelige skade forårsaget af elektrisk stød er opdelt i elektrisk skade og elektrisk stød. Elektrisk skade refererer til den direkte eller indirekte skade på overfladen af ​​den menneskelige krop ved elektrisk strøm, i form af forbrændingsskade, elektrisk branding, hudmetallisering osv. Elektrisk stød henviser til skaden på de indre organer i menneskekroppen (såsom hjertet osv.), når strømmen passerer gennem menneskekroppen. Det er den farligste elektrisk stødskade.

Den menneskelige krop er en "dirigent". Når den kommer i kontakt med en strømførende leder, hvis en strøm på 40-50mA flyder og varer i 1 s, vil det forårsage elektrisk stød skade på menneskekroppen. Den menneskelige krops modstandsmodel er kompleks. Når mit land formulerer de relevante standarder og regler for jordingsdesign, er intervallet for menneskelig kropsmodstand 1000-1500 Ohm. AC-spidsværdien, som den menneskelige krop kan modstå, overstiger ikke 42,4V, og DC-spændingen overstiger ikke 60V.

Elektrisk stød er opdelt i direkte elektrisk stød og indirekte elektrisk stød. Direkte elektrisk stød refererer til elektrisk stød forårsaget af direkte kontakt med den normale strømførende leder af elektrisk udstyr. Det grundlæggende isoleringsdesign af DC-ladepunkter forhindrer dette. Indirekte elektrisk stød refererer til det elektriske stød forårsaget af den interne isolationsfejl i elektrisk udstyr, og de udsatte ledende dele såsom metalskaller, der ikke oplades under normale forhold, bærer farlig spænding. DC-opladningsbunken er en klasse I-enhed, som effektivt kan forhindre indirekte elektrisk kontakt på AC-siden.

Sådan måler du isolationsmodstand

Herunder direkte metode, komparativ metode, selvafladningsmetode. Den direkte metode er direkte at måle DC-spændingen U påført over isolationsmodstanden og strømmen I, der løber gennem isolationsmodstanden, og beregne den i henhold til R=U/I. I henhold til typen af ​​måleinstrument er det opdelt i ohmmeter, galvanometer og højmodstandsmåler. Sammenligningsmetoden refererer til sammenligningen med den kendte standardmodstand, og brometoden og den nuværende sammenligningsmetode er almindeligt anvendt. Brometoden er en almindeligt anvendt metode i DC ladepæle. Selvafladningsmetoden er at lade lækstrømmen gennem isolationsmodstanden oplade standardkondensatoren og måle opladningstiden og spændingen og ladningen i begge ender af standardkondensatoren. Selvafladningsmetoden ligner signalindsprøjtningsmetoden.

Afbalanceret bro detektionsmetode

Som vist i figuren nedenfor, hvor Rp er den positive elektrode-til-jord-impedans, Rn er den negative elektrode-til-jord-impedans, R1 og R2 har samme modstandsværdi som en stor strømbegrænsende modstand, og R2 og R3 har samme modstandsværdi som en lille spændingsdetektionsmodstand.

Når systemet er normalt, er Rp og Rn uendelige, og detekteringsspændingen V1 og V2 er ens. Anodespændingen kan beregnes ved at dividere spændingen mellem R1 og R2, og dermed kan den samlede busspænding Vdc_link beregnes.

Når den positive isolationsfejl opstår, falder modstandsværdien af ​​Rp, og Rp og (R1 R2) danner en parallel modstand. På dette tidspunkt falder den positive spændingsdeler, det vil sige, V1 er mindre end V2. Ifølge Kirchhoffs gældende lov kan V1 og V2 bruges på dette tidspunkt. Værdien af ​​isolationsmodstanden Rp, forholdet er som følger.

Algoritmen er den samme, når den negative isolationsmodstand svigter.

Det kan ses af ovenstående, at den balancerede brometode er velegnet til svigt af en enkelt pol. Når isolationsmodstandsfejlen af ​​de positive og negative poler opstår på samme tid, er der ingen måde at skelne isolationsmodstandsværdien på på nuværende tidspunkt, og det kan forekomme, at isolationsdetekteringen ikke kan findes i tide. Fænomenet.

ubalanceret brodetektionsmetode

Den ubalancerede brometode bruger to interne jordingsmodstande med samme modstandsværdi, og de elektroniske kontakter S1 og S2 åbnes og lukkes forskelligt for at ændre den tilsvarende adgangsmodstand under detektering for at beregne den positive og negative pol-til-jord-impedans .

Når omskifterne S1 og S2 lukkes samtidigt, kan busspændingen Vdclink beregnes som i den balancerede brometode.

Når kontakten S1 er lukket og S2 er åben, forbindes (R1 R2) parallelt med Rp, og derefter seriekobles med Rn for at danne en sløjfe, ifølge Kirchhoffs gældende lov.
Når kontakten S1 åbnes og S2 er lukket, kobles (R3 R4) parallelt med Rn, og danner så et seriekredsløb med Rp, ifølge Kirchhoffs gældende lov.

Derfor kan værdierne af jordingsisolationsmodstanden Rp og Rn beregnes gennem åbnings- og lukkesekvensen af ​​de ovennævnte tre kontakter. Denne metode kræver, at de målte data er nøjagtige, efter at busspændingen er stabil. Samtidig vil busspændingen skifte til jorden, når kontakten skiftes, hvilket kræver et vist tidsinterval, så detekteringshastigheden er lidt langsommere. Den ubalancerede brometode er almindeligt anvendt i højspændingsdetektion. metode, her er en anden isolationsdetektionsmetode.

Detektion baseret på lækstrømsprincip

Denne detekteringsmetode deler et spændingsprøvepunkt, og prøvetagningspunktet skal indstilles separat for busspændingen Vdclink, og systemets eksisterende samplingssignal kan bruges.

Læs Vdclink-parametre gennem systemet.

Luk kontakterne S1 og S3, og åbn kontakten S2. På dette tidspunkt er Rp forbundet parallelt med (R1 R3 R4), og derefter forbundet i serie med Rn for at danne en sløjfe, ifølge Kirchhoffs gældende lov.

Luk kontakterne S2 og S3, og åbn kontakten S1. På dette tidspunkt er RN forbundet parallelt med (R2 R3 R4), og derefter forbundet i serie med RP for at danne en sløjfe, ifølge Kirchhoffs gældende lov.

Derfor kan værdierne for jordingsisolationsmodstand Rp og Rn beregnes ved at justere åbnings- og lukkesekvensen for de ovennævnte tre kontakter.

Isolationsdetektering solid state relæ SSR

Som halvlederenhed har solid state relay SSR fordelene ved lille størrelse, ingen interferens fra magnetfelt, lavt køresignal, ingen kontaktvibrationer, ingen mekanisk ældning, høj pålidelighed osv. Det er meget udbredt på sikkerhedsmarkedet, som f.eks. passiv infrarød detektion, dørlås, alarm Paneler, dør- og vinduessensorer osv. Og smart målerovervågning, herunder aktiv effekt, reaktiv effekt, opgaveskift, alarmudgang, udførelsesdrev, strømforbrugsgrænse osv. Den er også velegnet til høj -detektion af spændingsisolering, prøveudtagning og spændingsbalance som elektronisk afbryder.

En del af solid state relæ produktserien, arbejdsspændingen er 400-800V, den primære side bruger et optokobler-drivsignal på 2-5mA, og den sekundære side bruger en anti-serie MOSFET. Både AC- og DC-belastninger kan bruges, og isolationsmodstandsspændingen er 3750-5000V for at opnå en god. Sekundær test isolation.