Detekteringsmetod för högspänningsisolering och Solid State-relälösning

Betydelsen av högspänningsisoleringstestning

Nya energifordon, laddningshögar, fotovoltaisk energilagring etc. är typiska tillämpningar av DC-högspänning. Under onormala förhållanden, såsom åldrande och skadade kablar, vatteninträngning i kontakter, och strukturella skador, etc., kan leda till minskad isolering och elektrifierade höljen. När isoleringen mellan den positiva polen och den negativa polen i högspänningssystemet reduceras, kommer högspänningssystemet att bilda en ledande krets genom skalet och marken, vilket orsakar värmeackumulering vid kontaktpunkten och till och med orsaka brand i svåra fall. Därför är realtidsövervakning av högspänningssystemets isoleringsprestanda av stor betydelse för högspänningsprodukter och personlig säkerhet.

Vad är isolationsmotstånd?

Under vissa förhållanden, motståndet hos ett isolerande material mellan två ledare. I elfordon har bra isolering mellan ledningsnät en viktig inverkan på fordonssäkerheten. Huvudindexet för att mäta isoleringsprestanda hos elfordon är isolationsresistansen.

Relevanta standardkrav för elfordon

Kinesisk standard:

GB/T 18384.1-2015

Säkerhetskrav för elfordon Del 1: Ombord uppladdningsbart energilagringssystem (REESS)

GB/T 18384.2-2015

Säkerhetskrav för elfordon Del 2: Driftsäkerhet och felsäker

GB/T 18384.3-2015

Säkerhetskrav för elfordon Del 3: Personalskydd mot elektriska stötar

GB/T 18384-2020

Säkerhetskrav för elfordon (ersätter GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Utländska standarder:

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

Den mänskliga skadan som orsakas av elektrisk stöt delas in i elektrisk skada och elektrisk stöt. Elektrisk skada avser direkt eller indirekt skada på människokroppens yta genom elektrisk ström, i form av brännskador, elektriska märken, hudmetallisering etc. Elektrisk stöt avser skada på de inre organen i människokroppen (som hjärtat etc.) när strömmen passerar genom människokroppen. Det är den farligaste elektriska stötskadan.

Människokroppen är en "ledare". När den kommer i kontakt med en strömförande ledare, om en ström på 40-50mA flyter och varar i 1s, kommer det att orsaka elektriska stötar på människokroppen. Människokroppens motståndsmodell är komplex. När mitt land formulerar relevanta standarder och föreskrifter för jordningsdesign, är intervallet för människokroppens motstånd 1000-1500 Ohm. AC-toppvärdet som människokroppen kan motstå överstiger inte 42,4V, och DC-spänningen överstiger inte 60V.

Elektrisk stöt delas in i direkt elektrisk stöt och indirekt elektrisk stöt. Direkt elektrisk stöt hänvisar till elektrisk stöt som orsakas av direktkontakt med den normala strömförande ledaren i elektrisk utrustning. Den grundläggande isoleringsdesignen för DC-laddningspunkter förhindrar detta. Indirekt elektrisk stöt hänvisar till den elektriska stöten som orsakas av det interna isolationsfelet hos elektrisk utrustning, och de exponerade ledande delarna som metallskal som inte laddas under normala förhållanden bär farlig spänning. DC-laddningshögen är en klass I-enhet, som effektivt kan förhindra indirekt elektrisk kontakt på AC-sidan.

Hur man mäter isolationsresistans

Inklusive direkt metod, jämförande metod, självurladdningsmetod. Den direkta metoden är att direkt mäta likspänningen U som appliceras över isolationsresistansen och strömmen I som flyter genom isolationsresistansen, och beräkna den enligt R=U/I. Beroende på typen av mätinstrument är det uppdelat i ohmmeter, galvanometer och högresistansmätare. Jämförelsemetoden avser jämförelsen med den kända standardresistansen, och bryggmetoden och strömjämförelsesmetoden används vanligtvis. Bryggmetoden är en vanlig metod i DC-laddningshögar. Självurladdningsmetoden är att låta läckströmmen genom isolationsresistansen ladda standardkondensatorn och mäta laddningstiden samt spänningen och laddningen i båda ändarna av standardkondensatorn. Självurladdningsmetoden liknar signalinsprutningsmetoden.

Detekteringsmetod för balanserad brygga

Som visas i figuren nedan, där Rp är den positiva elektrod-till-jord-impedansen, Rn är den negativa elektrod-till-jord-impedansen, R1 och R2 har samma resistansvärde som ett stort strömbegränsande motstånd, och R2 och R3 har samma resistansvärde som ett litet spänningsdetekteringsmotstånd.

När systemet är normalt är Rp och Rn oändliga, och detekteringsspänningen V1 och V2 är lika. Anodspänningen kan beräknas genom att dela spänningen mellan R1 och R2, och därmed kan den totala bussspänningen Vdc_link beräknas.

När det positiva isolationsfelet uppstår minskar resistansvärdet för Rp och Rp och (R1 R2) bildar ett parallellt motstånd. Vid denna tidpunkt minskar den positiva spänningsdelaren, det vill säga V1 är mindre än V2. Enligt Kirchhoffs nuvarande lag kan V1 och V2 användas vid denna tidpunkt. Värdet på isolationsmotståndet Rp, förhållandet är som följer.

Algoritmen är densamma när det negativa isolationsmotståndet sviker.

Det kan ses av ovanstående att den balanserade bryggmetoden är lämplig för fel på en enda stolpe. När isolationsresistansbrottet för de positiva och negativa polerna inträffar samtidigt, finns det inget sätt att särskilja isolationsresistansvärdet vid denna tidpunkt, och det kan inträffa att isolationsdetekteringen inte kan hittas i tid. Fenomenet.

obalanserad brodetekteringsmetod

Den obalanserade bryggmetoden använder två interna jordningsmotstånd med samma resistansvärde, och de elektroniska omkopplarna S1 och S2 öppnas och stängs på olika sätt för att ändra motsvarande åtkomstresistans under detektering, för att beräkna den positiva och negativa pol-till-jord-impedansen .

När omkopplarna S1 och S2 är slutna samtidigt kan bussspänningen Vdclink beräknas som i den balanserade bryggmetoden.

När omkopplaren S1 är sluten och S2 är öppen, kopplas (R1 R2) parallellt med Rp, och kopplas sedan i serie med Rn för att bilda en slinga, enligt Kirchhoffs gällande lag.
När omkopplaren S1 öppnas och S2 är sluten kopplas (R3 R4) parallellt med Rn, och bildar då en seriekrets med Rp, enligt Kirchhoffs gällande lag.

Därför kan värdena på jordningsisoleringsmotståndet Rp och Rn beräknas genom öppnings- och stängningssekvensen för de tre ovanstående brytarna. Denna metod kräver att uppmätta data är korrekta efter att bussspänningen är stabil. Samtidigt kommer bussspänningen att ändras till marken när omkopplaren kopplas, vilket kräver ett visst tidsintervall, så detekteringshastigheten är något långsammare. Den obalanserade bryggmetoden används vanligtvis vid högspänningsdetektering. metod, här är en annan isolationsdetekteringsmetod.

Detektering baserad på läckströmsprincip

Denna detekteringsmetod delar en spänningssamplingspunkt och samplingspunkten måste ställas in separat för bussspänningen Vdclink, och systemets befintliga samplingssignal kan användas.

Läs Vdclink-parametrar genom systemet.

Stäng omkopplarna S1 och S3 och öppna omkopplaren S2. Vid denna tidpunkt kopplas Rp parallellt med (R1 R3 R4), och kopplas sedan i serie med Rn för att bilda en slinga, enligt Kirchhoffs nuvarande lag.

Stäng omkopplarna S2 och S3 och öppna omkopplaren S1. Vid denna tidpunkt kopplas RN parallellt med (R2 R3 R4), och kopplas sedan i serie med RP för att bilda en slinga, enligt Kirchhoffs gällande lag.

Därför kan värdena för jordningsisoleringsmotstånd Rp och Rn beräknas genom att justera öppnings- och stängningssekvensen för de tre ovanstående brytarna.

Isolationsdetektering halvledarrelä SSR

Som en halvledarenhet har solid state relä SSR fördelarna med liten storlek, ingen störning från magnetfält, låg drivsignal, ingen kontaktvibration, ingen mekanisk åldring, hög tillförlitlighet etc. Det används flitigt på säkerhetsmarknaden, som t.ex. passiv infraröd detektering, dörrlås, larmpaneler, dörr- och fönstersensorer, etc. Och smart mätarövervakning, inklusive aktiv effekt, reaktiv effekt, uppgiftsväxling, larmutgång, exekveringsdrift, strömförbrukningsgräns, etc. Den är också lämplig för hög -detektion av spänningsisolering, provtagning och spänningsbalans som en elektronisk switch.

En del av solid state-reläproduktserien, arbetsspänningen är 400-800V, primärsidan använder en optokopplardrivsignal på 2-5mA, och sekundärsidan använder en anti-serie MOSFET. Både AC- och DC-laster kan användas, och isolationsmotståndsspänningen är 3750-5000V för att uppnå en bra sådan. Sekundär testisolering.