Metodo di rilevamento dell'isolamento ad alta tensione e soluzione con relè a stato solido

Importanza dei test di isolamento ad alta tensione

Veicoli di nuova energia, pile di ricarica, stoccaggio di energia fotovoltaica, ecc. sono applicazioni tipiche dell'alta tensione CC. In condizioni anomale, come cavi invecchiati e danneggiati, infiltrazioni di acqua nei connettori e danni strutturali, ecc., possono portare a una riduzione dell'isolamento e ad alloggiamenti elettrificati. Quando l'isolamento tra il polo positivo e il polo negativo del sistema ad alta tensione viene ridotto, il sistema ad alta tensione formerà un circuito conduttivo attraverso l'involucro e la terra, provocando un accumulo di calore nel punto di contatto e provocando persino un incendio nei casi più gravi. Pertanto, il monitoraggio in tempo reale delle prestazioni di isolamento del sistema ad alta tensione è di grande importanza per i prodotti ad alta tensione e per la sicurezza personale.

Cos'è la resistenza di isolamento?

In determinate condizioni, la resistenza di un materiale isolante tra due conduttori. Nei veicoli elettrici, un buon isolamento tra i cablaggi ha un impatto importante sulla sicurezza del veicolo. L'indice principale per misurare le prestazioni di isolamento dei veicoli elettrici è la resistenza di isolamento.

Requisiti standard pertinenti per i veicoli elettrici

Norma cinese:

GB/T18384.1-2015

Requisiti di sicurezza dei veicoli elettrici Parte 1: Sistema di accumulo dell'energia ricaricabile di bordo (REESS)

GB/T18384.2-2015

Requisiti di sicurezza per veicoli elettrici Parte 2: Sicurezza operativa e failsafe

GB/T18384.3-2015

Requisiti di sicurezza dei veicoli elettrici Parte 3: Protezione del personale dalle scosse elettriche

GB/T18384-2020

Requisiti di sicurezza per veicoli elettrici (sostituisce GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T897-2011

Norme straniere:

UN GTR NO.20 (Regolamento tecnico globale n. 20)

Le lesioni umane causate dalla scossa elettrica si dividono in lesioni elettriche e scosse elettriche. Per danno elettrico si intende il danno diretto o indiretto alla superficie del corpo umano causato dalla corrente elettrica, sotto forma di ustione (ustione), marchiatura elettrica, metallizzazione della pelle, ecc. Per shock elettrico si intende il danno agli organi interni dell'organismo corpo umano (come il cuore, ecc.) quando la corrente passa attraverso il corpo umano. È la lesione da scossa elettrica più pericolosa.

Il corpo umano è un "conduttore". Quando entra in contatto con un conduttore sotto tensione, se scorre una corrente di 40-50 mA e dura 1 secondo, causerà danni da scossa elettrica al corpo umano. Il modello di resistenza del corpo umano è complesso. Quando il mio paese formula gli standard e i regolamenti pertinenti per la progettazione della messa a terra, l'intervallo di resistenza del corpo umano è 1000-1500 Ohm. Il valore di picco CA che il corpo umano può sopportare non supera i 42,4 V e la tensione CC non supera i 60 V.

La scossa elettrica si divide in scossa elettrica diretta e scossa elettrica indiretta. Per scossa elettrica diretta si intende la scossa elettrica causata dal contatto diretto con il normale conduttore sotto tensione delle apparecchiature elettriche. Il design dell'isolamento di base dei punti di ricarica CC lo impedisce. La scossa elettrica indiretta si riferisce alla scossa elettrica causata dal guasto dell'isolamento interno delle apparecchiature elettriche e le parti conduttrici esposte come i gusci metallici che non vengono caricati in condizioni normali trasportano una tensione pericolosa. La pila di ricarica CC è un dispositivo di Classe I, che può prevenire efficacemente il contatto elettrico indiretto sul lato CA.

Come misurare la resistenza di isolamento

Compreso metodo diretto, metodo comparativo, metodo di autoscarica. Il metodo diretto consiste nel misurare direttamente la tensione CC U applicata attraverso la resistenza di isolamento e la corrente I che scorre attraverso la resistenza di isolamento e calcolarla secondo R=U/I. Secondo il tipo di strumento di misura, è suddiviso in ohmmetro, galvanometro e misuratore ad alta resistenza. Il metodo di confronto si riferisce al confronto con la resistenza standard nota e vengono comunemente utilizzati il ​​metodo del ponte e il metodo del confronto corrente. Il metodo a ponte è un metodo comunemente utilizzato nelle pile di ricarica CC. Il metodo di autoscarica consiste nel lasciare che la corrente di dispersione attraverso la resistenza di isolamento carichi il condensatore standard e misuri il tempo di carica, la tensione e la carica su entrambe le estremità del condensatore standard. Il metodo di autoscarica è simile al metodo di iniezione del segnale.

Metodo di rilevamento del ponte bilanciato

Come mostrato nella figura seguente, dove Rp è l'impedenza elettrodo-terra positiva, Rn è l'impedenza elettrodo-terra negativa, R1 e R2 hanno lo stesso valore di resistenza di un grande resistore limitatore di corrente e R2 e R3 hanno lo stesso valore di resistenza di un piccolo resistore di rilevamento della tensione.

Quando il sistema è normale, Rp e Rn sono infiniti e la tensione di rilevamento V1 e V2 sono uguali. La tensione anodica può essere calcolata dividendo la tensione tra R1 e R2 e quindi è possibile calcolare la tensione totale del bus Vdc_link.

Quando si verifica il guasto di isolamento positivo, il valore della resistenza di Rp diminuisce e Rp e (R1 R2) formano una resistenza parallela. In questo momento, il partitore di tensione positivo diminuisce, ovvero V1 è inferiore a V2. Secondo l’attuale legge di Kirchhoff, in questo momento è possibile utilizzare V1 e V2. Il valore della resistenza di isolamento Rp, la relazione è la seguente.

L'algoritmo è lo stesso quando viene a mancare la resistenza di isolamento negativa.

Da quanto sopra si può vedere che il metodo del ponte bilanciato è adatto per il guasto di un polo singolo. Quando si verifica contemporaneamente un guasto alla resistenza di isolamento dei poli positivo e negativo, non è possibile distinguere il valore della resistenza di isolamento in questo momento e potrebbe verificarsi che il rilevamento dell'isolamento non possa essere trovato in tempo. Il fenomeno.

metodo di rilevamento del ponte sbilanciato

Il metodo del ponte sbilanciato utilizza due resistori di messa a terra interni con lo stesso valore di resistenza e gli interruttori elettronici S1 e S2 vengono aperti e chiusi in modo diverso per modificare la resistenza di accesso corrispondente durante il rilevamento, in modo da calcolare l'impedenza polo-terra positiva e negativa .

Quando gli interruttori S1 e S2 sono chiusi contemporaneamente, la tensione del bus Vdclink può essere calcolata come nel metodo del ponte bilanciato.

Quando l'interruttore S1 è chiuso e S2 è aperto, (R1 R2) è collegato in parallelo con Rp, e quindi collegato in serie con Rn per formare un anello, secondo la legge attuale di Kirchhoff.
Quando l'interruttore S1 è aperto e S2 è chiuso, (R3 R4) è collegato in parallelo con Rn, e quindi forma un circuito in serie con Rp, secondo la legge attuale di Kirchhoff.

Pertanto i valori della resistenza di isolamento di terra Rp e Rn possono essere calcolati attraverso la sequenza di apertura e chiusura dei tre interruttori sopra indicati. Questo metodo richiede che i dati misurati siano accurati dopo che la tensione del bus è stabile. Allo stesso tempo, la tensione del bus passerà a terra quando l'interruttore viene commutato, il che richiede un certo intervallo di tempo, quindi la velocità di rilevamento è leggermente più lenta. Il metodo del ponte sbilanciato è comunemente utilizzato nel rilevamento dell'alta tensione. metodo, ecco un altro metodo di rilevamento dell'isolamento.

Rilevamento basato sul principio della corrente di dispersione

Questo metodo di rilevamento condivide un punto di campionamento della tensione e il punto di campionamento deve essere impostato separatamente per la tensione del bus Vdclink ed è possibile utilizzare il segnale di campionamento esistente del sistema.

Leggere i parametri Vdclink attraverso il sistema.

Chiudere gli interruttori S1 e S3 e aprire l'interruttore S2. A questo punto, Rp è collegato in parallelo con (R1 R3 R4), quindi collegato in serie con Rn per formare un anello, secondo l'attuale legge di Kirchhoff.

Chiudere gli interruttori S2 e S3 e aprire l'interruttore S1. A questo punto, RN è collegato in parallelo con (R2 R3 R4), quindi collegato in serie con RP per formare un anello, secondo l'attuale legge di Kirchhoff.

Pertanto, i valori della resistenza di isolamento di terra Rp e Rn possono essere calcolati regolando la sequenza di apertura e chiusura dei tre interruttori sopra indicati.

Relè a stato solido con rilevamento dell'isolamento SSR

Come dispositivo a semiconduttore, il relè a stato solido SSR presenta i vantaggi di dimensioni ridotte, nessuna interferenza da campo magnetico, segnale di pilotaggio basso, nessuna vibrazione di contatto, nessun invecchiamento meccanico, alta affidabilità, ecc. È ampiamente utilizzato nel mercato della sicurezza, come ad esempio rilevamento a infrarossi passivi, serratura della porta, pannelli di allarme, sensori di porte e finestre, ecc. E monitoraggio dei contatori intelligenti, inclusa potenza attiva, potenza reattiva, commutazione di attività, uscita allarme, azionamento di esecuzione, limite di consumo energetico, ecc. È adatto anche per applicazioni elevate -Rilevamento dell'isolamento della tensione, campionamento e bilanciamento della tensione come interruttore elettronico.

Parte della serie di prodotti relè a stato solido, la tensione di funzionamento è 400-800 V, il lato primario utilizza un segnale di comando del fotoaccoppiatore di 2-5 mA e il lato secondario utilizza un MOSFET anti-serie. È possibile utilizzare sia carichi CA che CC e la tensione di resistenza dell'isolamento è di 3750-5000 V per ottenerne una buona. Isolamento test secondario.