Detectiemethode voor hoogspanningsisolatie en oplossing voor solid-state relais

Betekenis van hoogspanningsisolatietests

Nieuwe energievoertuigen, laadpalen, fotovoltaïsche energieopslag, enz. zijn typische toepassingen van gelijkstroomhoogspanning. Onder abnormale omstandigheden, zoals veroudering en beschadigde kabels, het binnendringen van water in connectoren en structurele schade, enz., kan dit leiden tot verminderde isolatie en geëlektrificeerde behuizingen. Wanneer de isolatie tussen de positieve pool en de negatieve pool van het hoogspanningssysteem wordt verminderd, zal het hoogspanningssysteem een ​​geleidend circuit vormen door de schaal en de grond, waardoor warmteaccumulatie op het contactpunt ontstaat en zelfs brand ontstaat. in ernstige gevallen. Daarom is real-time monitoring van de isolatieprestaties van het hoogspanningssysteem van groot belang voor hoogspanningsproducten en persoonlijke veiligheid.

Wat is isolatieweerstand?

Onder bepaalde omstandigheden is de weerstand van een isolatiemateriaal tussen twee geleiders. Bij elektrische voertuigen heeft een goede isolatie tussen kabelbomen een belangrijke impact op de voertuigveiligheid. De belangrijkste index om de isolatieprestaties van elektrische voertuigen te meten is de isolatieweerstand.

Relevante standaardeisen voor elektrische voertuigen

Chinese standaard:

GB/T 18384.1-2015

Veiligheidseisen voor elektrische voertuigen Deel 1: Ingebouwd oplaadbaar energieopslagsysteem (REESS)

GB/T 18384.2-2015

Veiligheidseisen voor elektrische voertuigen Deel 2: Operationele veiligheid en failsafe

GB/T 18384.3-2015

Veiligheidseisen voor elektrische voertuigen Deel 3: Bescherming tegen elektrische schokken voor personeel

GB/T 18384-2020

Veiligheidseisen voor elektrische voertuigen (vervangt GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Buitenlandse normen:

UN GTR NO.20 (mondiaal technisch reglement nr. 20)

Het menselijk letsel veroorzaakt door een elektrische schok is onderverdeeld in elektrisch letsel en elektrische schokken. Elektrisch letsel verwijst naar de directe of indirecte schade aan het oppervlak van het menselijk lichaam door elektrische stroom, in de vorm van brandwonden (brandwonden), elektrische branding, metallisatie van de huid, enz. Elektrische schokken verwijzen naar de schade aan de interne organen van het menselijk lichaam. menselijk lichaam (zoals het hart, enz.) wanneer de stroom door het menselijk lichaam gaat. Het is de gevaarlijkste elektrische schok.

Het menselijk lichaam is een ‘geleider’. Als het in contact komt met een stroomvoerende geleider en er stroomt een stroom van 40-50 mA die 1 seconde aanhoudt, zal dit elektrische schokschade aan het menselijk lichaam veroorzaken. Het weerstandsmodel van het menselijk lichaam is complex. Wanneer mijn land de relevante normen en voorschriften voor aardingsontwerp formuleert, bedraagt ​​het bereik van de menselijke lichaamsweerstand 1000-1500 Ohm. De AC-piekwaarde die het menselijk lichaam kan weerstaan, bedraagt ​​niet meer dan 42,4 V, en de gelijkspanning is niet hoger dan 60 V.

Elektrische schokken zijn onderverdeeld in directe elektrische schokken en indirecte elektrische schokken. Directe elektrische schok verwijst naar de elektrische schok die wordt veroorzaakt door direct contact met de normale stroomvoerende geleider van elektrische apparatuur. Het basisisolatieontwerp van DC-laadpunten voorkomt dit. Indirecte elektrische schok verwijst naar de elektrische schok die wordt veroorzaakt door een interne isolatiefout van elektrische apparatuur, en de blootliggende geleidende delen zoals metalen omhulsels die onder normale omstandigheden niet zijn opgeladen, staan ​​onder gevaarlijke spanning. De DC-laadpaal is een Klasse I-apparaat, dat indirect elektrisch contact aan de AC-zijde effectief kan voorkomen.

Hoe isolatieweerstand te meten

Inclusief directe methode, vergelijkende methode, zelfontladingsmethode. De directe methode is het direct meten van de gelijkspanning U die over de isolatieweerstand wordt aangelegd en de stroom I die door de isolatieweerstand vloeit, en deze te berekenen op basis van R=U/I. Afhankelijk van het type meetinstrument is het verdeeld in ohmmeter, galvanometer en hogeweerstandsmeter. De vergelijkingsmethode verwijst naar de vergelijking met de bekende standaardweerstand, en de brugmethode en de huidige vergelijkingsmethode worden vaak gebruikt. De brugmethode is een veelgebruikte methode bij DC-laadpalen. De zelfontladingsmethode is om de lekstroom door de isolatieweerstand de standaardcondensator te laten opladen, en de oplaadtijd en de spanning en lading aan beide uiteinden van de standaardcondensator te meten. De zelfontladingsmethode is vergelijkbaar met de signaalinjectiemethode.

Gebalanceerde brugdetectiemethode

Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, waarbij Rp de positieve elektrode-aarde-impedantie is, is Rn de negatieve elektrode-aarde-impedantie, hebben R1 en R2 dezelfde weerstandswaarde als een grote stroombegrenzende weerstand, en R2 en R3 hebben dezelfde weerstandswaarde als een kleine spanningsdetectieweerstand.

Wanneer het systeem normaal is, zijn Rp en Rn oneindig en zijn de detectiespanning V1 en V2 gelijk. De anodespanning kan worden berekend door de spanning te delen tussen R1 en R2, en zo kan de totale busspanning Vdc_link worden berekend.

Wanneer de positieve isolatiefout optreedt, neemt de weerstandswaarde van Rp af en vormen Rp en (R1 R2) een parallelle weerstand. Op dit moment neemt de positieve spanningsdeler af, dat wil zeggen dat V1 kleiner is dan V2. Volgens de huidige wet van Kirchhoff kunnen V1 en V2 op dit moment worden gebruikt. De waarde van de isolatieweerstand Rp, de relatie is als volgt.

Het algoritme is hetzelfde als de negatieve isolatieweerstand uitvalt.

Uit het bovenstaande blijkt dat de gebalanceerde brugmethode geschikt is voor het falen van een enkele pool. Wanneer het falen van de isolatieweerstand van de positieve en negatieve polen tegelijkertijd optreedt, is er op dit moment geen manier om de isolatieweerstandswaarde te onderscheiden en kan het voorkomen dat de isolatiedetectie niet op tijd kan worden gevonden. Het fenomeen.

ongebalanceerde brugdetectiemethode

De ongebalanceerde brugmethode maakt gebruik van twee interne aardingsweerstanden met dezelfde weerstandswaarde, en de elektronische schakelaars S1 en S2 worden verschillend geopend en gesloten om de overeenkomstige toegangsweerstand tijdens detectie te wijzigen, om zo de positieve en negatieve pool-aarde-impedantie te berekenen .

Wanneer de schakelaars S1 en S2 tegelijkertijd gesloten zijn, kan de busspanning Vdclink worden berekend zoals bij de gebalanceerde brugmethode.

Wanneer de schakelaar S1 gesloten is en S2 open is, wordt (R1 R2) parallel verbonden met Rp, en vervolgens in serie verbonden met Rn om een ​​lus te vormen, volgens de huidige wet van Kirchhoff.
Wanneer de schakelaar S1 wordt geopend en S2 wordt gesloten, wordt (R3 R4) parallel geschakeld met Rn en vormt dan een serieschakeling met Rp, volgens de huidige wet van Kirchhoff.

Daarom kunnen de waarden van de aardingsisolatieweerstand Rp en Rn worden berekend via de openings- en sluitvolgorde van de bovengenoemde drie schakelaars. Deze methode vereist dat de gemeten gegevens nauwkeurig zijn nadat de busspanning stabiel is. Tegelijkertijd zal bij het omschakelen van de schakelaar de busspanning naar aarde overgaan, wat een bepaald tijdsinterval vereist, waardoor de detectiesnelheid iets langzamer is. De ongebalanceerde brugmethode wordt vaak gebruikt bij hoogspanningsdetectie. methode, hier is een andere isolatiedetectiemethode.

Detectie op basis van lekstroomprincipe

Deze detectiemethode deelt een spanningsbemonsteringspunt, en het bemonsteringspunt moet afzonderlijk worden ingesteld voor de busspanning Vdclink, en het bestaande bemonsteringssignaal van het systeem kan worden gebruikt.

Lees Vdclink-parameters via het systeem.

Sluit de schakelaars S1 en S3 en open de schakelaar S2. Op dit moment is Rp parallel verbonden met (R1 R3 R4), en vervolgens in serie verbonden met Rn om een ​​lus te vormen, volgens de huidige wet van Kirchhoff.

Sluit de schakelaars S2 en S3 en open de schakelaar S1. Op dit moment is RN parallel verbonden met (R2 R3 R4) en vervolgens in serie verbonden met RP om een ​​lus te vormen, volgens de huidige wet van Kirchhoff.

Daarom kunnen de waarden van de aardingsisolatieweerstand Rp en Rn worden berekend door de openings- en sluitvolgorde van de bovengenoemde drie schakelaars aan te passen.

Isolatiedetectie solid-state relais SSR

Als halfgeleiderapparaat heeft solid-state relais SSR de voordelen van een klein formaat, geen interferentie van een magnetisch veld, een laag aandrijfsignaal, geen contacttrilling, geen mechanische veroudering, hoge betrouwbaarheid, enz. Het wordt veel gebruikt in de beveiligingsmarkt, zoals passieve infrarooddetectie, deurslot, alarmpanelen, deur- en raamsensoren, enz. En slimme meterbewaking, inclusief actief vermogen, reactief vermogen, taakschakeling, alarmuitgang, uitvoeringsaandrijving, limiet voor energieverbruik, enz. Het is ook geschikt voor hoge -detectie van spanningsisolatie, bemonstering en spanningsbalans als elektronische schakelaar.

De werkspanning maakt deel uit van de solid-state relaisproductserie en bedraagt ​​400-800 V, de primaire zijde gebruikt een optocoupler-aandrijfsignaal van 2-5 mA en de secundaire zijde gebruikt een anti-serie-MOSFET. Zowel AC- als DC-belastingen kunnen worden gebruikt en de isolatie is bestand tegen een spanning van 3750-5000 V om een ​​goede spanning te bereiken. Secundaire testisolatie.