Méthode de détection d'isolation haute tension et solution de relais statique

Importance des tests d'isolation haute tension

Les véhicules à énergie nouvelle, les bornes de recharge, le stockage d'énergie photovoltaïque, etc. sont des applications typiques de la haute tension continue. Dans des conditions anormales, telles que des câbles vieillissants et endommagés, une infiltration d'eau dans les connecteurs et des dommages structurels, etc., peuvent entraîner une isolation réduite et des boîtiers électrifiés. Lorsque l'isolation entre le pôle positif et le pôle négatif du système haute tension est réduite, le système haute tension formera un circuit conducteur à travers la coque et le sol, provoquant une accumulation de chaleur au point de contact, voire provoquant un incendie. dans les cas graves. Par conséquent, la surveillance en temps réel des performances d’isolation du système haute tension revêt une grande importance pour les produits haute tension et la sécurité des personnes.

Qu’est-ce que la résistance d’isolation ?

Sous certaines conditions, résistance d'un matériau isolant entre deux conducteurs. Dans les véhicules électriques, une bonne isolation entre les faisceaux de câbles a un impact important sur la sécurité du véhicule. Le principal indice permettant de mesurer les performances d’isolation des véhicules électriques est la résistance d’isolement.

Exigences normatives pertinentes pour les véhicules électriques

Norme chinoise :

GB/T18384.1-2015

Exigences de sécurité des véhicules électriques, partie 1 : Système de stockage d'énergie rechargeable embarqué (SRSE)

GB/T18384.2-2015

Exigences de sécurité pour les véhicules électriques Partie 2 : Sécurité de fonctionnement et sécurité intégrée

GB/T18384.3-2015

Exigences de sécurité des véhicules électriques, partie 3 : Protection du personnel contre les chocs électriques

GB/T18384-2020

Exigences de sécurité pour les véhicules électriques (remplace GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Normes étrangères :

RTM ONU n° 20 (Règlement technique mondial n° 20)

Les blessures humaines causées par un choc électrique sont divisées en blessures électriques et chocs électriques. Une blessure électrique fait référence à une blessure directe ou indirecte à la surface du corps humain par un courant électrique, sous la forme d'une brûlure, d'un marquage électrique, d'une métallisation de la peau, etc. Le choc électrique fait référence à une blessure aux organes internes du corps humain. corps humain (comme le cœur, etc.) lorsque le courant traverse le corps humain. Il s’agit de la blessure par choc électrique la plus dangereuse.

Le corps humain est un « conducteur ». Lorsqu'il entre en contact avec un conducteur sous tension, si un courant de 40 à 50 mA circule et dure 1 seconde, cela provoquera des dommages électriques au corps humain. Le modèle de résistance du corps humain est complexe. Lorsque mon pays formule les normes et réglementations pertinentes pour la conception de la mise à la terre, la plage de résistance du corps humain est de 1 000 à 1 500 Ohm. La valeur maximale du courant alternatif que le corps humain peut supporter ne dépasse pas 42,4 V et la tension continue ne dépasse pas 60 V.

Le choc électrique est divisé en choc électrique direct et choc électrique indirect. Le choc électrique direct fait référence au choc électrique provoqué par un contact direct avec le conducteur sous tension normal d'un équipement électrique. La conception de base de l’isolation des bornes de recharge CC empêche cela. Le choc électrique indirect fait référence au choc électrique provoqué par un défaut d'isolation interne de l'équipement électrique, et les pièces conductrices exposées telles que les coques métalliques qui ne sont pas chargées dans des conditions normales transportent une tension dangereuse. La pile de charge CC est un appareil de classe I, qui peut empêcher efficacement tout contact électrique indirect du côté CA.

Comment mesurer la résistance d'isolement

Y compris la méthode directe, la méthode comparative, la méthode d'auto-décharge. La méthode directe consiste à mesurer directement la tension continue U appliquée aux bornes de la résistance d'isolement et le courant I circulant à travers la résistance d'isolement, et à la calculer en fonction de R = U/I. Selon le type d'instrument de mesure, il est divisé en ohmmètre, galvanomètre et compteur à haute résistance. La méthode de comparaison fait référence à la comparaison avec la résistance standard connue, et la méthode du pont et la méthode de comparaison actuelle sont couramment utilisées. La méthode du pont est une méthode couramment utilisée dans les piles de chargement CC. La méthode d'autodécharge consiste à laisser le courant de fuite à travers la résistance d'isolation charger le condensateur standard, et à mesurer le temps de charge ainsi que la tension et la charge aux deux extrémités du condensateur standard. La méthode d'autodécharge est similaire à la méthode d'injection de signal.

Méthode de détection de pont équilibré

Comme le montre la figure ci-dessous, où Rp est l'impédance électrode positive-terre, Rn est l'impédance électrode négative-terre, R1 et R2 ont la même valeur de résistance qu'une grande résistance de limitation de courant, et R2 et R3. ont la même valeur de résistance qu'une petite résistance de détection de tension.

Lorsque le système est normal, Rp et Rn sont infinis et les tensions de détection V1 et V2 sont égales. La tension anodique peut être calculée en divisant la tension entre R1 et R2, et ainsi la tension totale du bus Vdc_link peut être calculée.

Lorsque le défaut d'isolement positif se produit, la valeur de résistance de Rp diminue et Rp et (R1 R2) forment une résistance parallèle. A ce moment, le diviseur de tension positif diminue, c'est-à-dire que V1 est inférieur à V2. Selon la loi actuelle de Kirchhoff, V1 et V2 peuvent être utilisés à ce moment-là. La valeur de la résistance d'isolement Rp, la relation est la suivante.

L'algorithme est le même lorsque la résistance d'isolation négative tombe en panne.

Il ressort de ce qui précède que la méthode du pont équilibré convient à la défaillance d’un seul pôle. Lorsque la défaillance de la résistance d'isolement des pôles positif et négatif se produit en même temps, il n'y a aucun moyen de distinguer la valeur de la résistance d'isolement à ce moment-là, et il peut arriver que la détection d'isolement ne puisse pas être trouvée à temps. Le phénomène.

méthode de détection de pont déséquilibré

La méthode du pont déséquilibré utilise deux résistances de mise à la terre internes avec la même valeur de résistance, et les commutateurs électroniques S1 et S2 sont ouverts et fermés différemment pour modifier la résistance d'accès correspondante pendant la détection, de manière à calculer l'impédance pôle-terre positive et négative. .

Lorsque les interrupteurs S1 et S2 sont fermés en même temps, la tension du bus Vdclink peut être calculée comme dans la méthode du pont équilibré.

Lorsque l'interrupteur S1 est fermé et S2 est ouvert, (R1 R2) est connecté en parallèle avec Rp, puis connecté en série avec Rn pour former une boucle, selon la loi actuelle de Kirchhoff.
Lorsque l'interrupteur S1 est ouvert et S2 est fermé, (R3 R4) est connecté en parallèle avec Rn, puis forme un circuit en série avec Rp, selon la loi actuelle de Kirchhoff.

Par conséquent, les valeurs de la résistance d'isolement de mise à la terre Rp et Rn peuvent être calculées à travers la séquence d'ouverture et de fermeture des trois interrupteurs ci-dessus. Cette méthode nécessite que les données mesurées soient précises une fois que la tension du bus est stable. Dans le même temps, la tension du bus passe à la terre lorsque l'interrupteur est commuté, ce qui nécessite un certain intervalle de temps, de sorte que la vitesse de détection est légèrement plus lente. La méthode du pont déséquilibré est couramment utilisée dans la détection haute tension. méthode, voici une autre méthode de détection d’isolation.

Détection basée sur le principe du courant de fuite

Cette méthode de détection partage un point d'échantillonnage de tension, et le point d'échantillonnage doit être défini séparément pour la tension du bus Vdclink, et le signal d'échantillonnage existant du système peut être utilisé.

Lisez les paramètres Vdclink via le système.

Fermez les interrupteurs S1 et S3 et ouvrez l'interrupteur S2. A ce moment, Rp est connecté en parallèle avec (R1 R3 R4), puis connecté en série avec Rn pour former une boucle, selon la loi actuelle de Kirchhoff.

Fermez les interrupteurs S2 et S3 et ouvrez l'interrupteur S1. A ce moment, RN est connecté en parallèle avec (R2 R3 R4), puis connecté en série avec RP pour former une boucle, selon la loi actuelle de Kirchhoff.

Par conséquent, les valeurs de résistance d'isolement de mise à la terre Rp et Rn peuvent être calculées en ajustant la séquence d'ouverture et de fermeture des trois interrupteurs ci-dessus.

Relais statique de détection d'isolement SSR

En tant que dispositif semi-conducteur, le relais statique SSR présente les avantages d'une petite taille, d'aucune interférence du champ magnétique, d'un faible signal de commande, d'aucune vibration de contact, d'aucun vieillissement mécanique, d'une haute fiabilité, etc. Il est largement utilisé sur le marché de la sécurité, comme détection infrarouge passive, serrure de porte, panneaux d'alarme, capteurs de porte et de fenêtre, etc. Et surveillance des compteurs intelligents, y compris la puissance active, la puissance réactive, la commutation de tâches, la sortie d'alarme, le lecteur d'exécution, la limite de consommation d'énergie, etc. -Détection d'isolation de tension, échantillonnage et équilibre de tension en tant que commutateur électronique.

Faisant partie de la série de produits de relais à semi-conducteurs, la tension de fonctionnement est de 400 à 800 V, le côté primaire utilise un signal de commande optocoupleur de 2 à 5 mA et le côté secondaire utilise un MOSFET anti-série. Des charges AC et DC peuvent être utilisées, et la tension de tenue d'isolation est de 3 750 à 5 000 V pour obtenir une bonne tension. Isolement de test secondaire.