วิธีการตรวจจับฉนวนไฟฟ้าแรงสูงและโซลูชันโซลิดสเตตรีเลย์

ความสำคัญของการทดสอบฉนวนไฟฟ้าแรงสูง

ยานพาหนะพลังงานใหม่ เสาชาร์จ การจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ฯลฯ เป็นการใช้งานทั่วไปของไฟฟ้าแรงสูงกระแสตรง ภายใต้สภาวะที่ผิดปกติ เช่น สายเคเบิลที่เสื่อมสภาพและชำรุด น้ำเข้าในขั้วต่อ และความเสียหายของโครงสร้าง ฯลฯ อาจทำให้ฉนวนลดลงและตัวเรือนที่ใช้พลังงานไฟฟ้า เมื่อฉนวนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของระบบไฟฟ้าแรงสูงลดลง ระบบไฟฟ้าแรงสูงจะเกิดเป็นวงจรนำไฟฟ้าผ่านเปลือกและดิน ทำให้เกิดความร้อนสะสมที่จุดสัมผัสและอาจเกิดไฟไหม้ได้ ในกรณีที่รุนแรง ดังนั้นการตรวจสอบประสิทธิภาพของฉนวนของระบบไฟฟ้าแรงสูงแบบเรียลไทม์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าแรงสูงและความปลอดภัยส่วนบุคคล

ความต้านทานของฉนวนคืออะไร?

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความต้านทานของวัสดุฉนวนระหว่างตัวนำสองตัว ในยานพาหนะไฟฟ้า ฉนวนที่ดีระหว่างชุดสายไฟมีผลกระทบสำคัญต่อความปลอดภัยของยานพาหนะ ดัชนีหลักในการวัดประสิทธิภาพฉนวนของยานพาหนะไฟฟ้าคือความต้านทานของฉนวน

ข้อกำหนดมาตรฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า

มาตรฐานจีน:

GB/T 18384.1-2015

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของยานพาหนะไฟฟ้า ส่วนที่ 1: ระบบจัดเก็บพลังงานแบบชาร์จได้ในตัว (REESS)

กิกะไบต์/ที 18384.2-2015

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า ส่วนที่ 2: ความปลอดภัยในการใช้งานและความปลอดภัยเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง

กิกะไบต์/ที 18384.3-2015

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของยานพาหนะไฟฟ้าส่วนที่ 3: การป้องกันไฟฟ้าช็อตสำหรับบุคลากร

GB/ที 18384-2020

ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า (แทนที่ GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

การควบคุมคุณภาพ/ที 897-2011

มาตรฐานต่างประเทศ:

UN GTR NO.20 (กฎระเบียบทางเทคนิคสากลหมายเลข 20)

การบาดเจ็บของมนุษย์ที่เกิดจากไฟฟ้าช็อตแบ่งออกเป็นการบาดเจ็บจากไฟฟ้าและไฟฟ้าช็อต การบาดเจ็บทางไฟฟ้าหมายถึงการบาดเจ็บโดยตรงหรือโดยอ้อมที่พื้นผิวของร่างกายมนุษย์ด้วยกระแสไฟฟ้าในรูปแบบของการบาดเจ็บจากการเผาไหม้ (การเผาไหม้) การสร้างตราสินค้าทางไฟฟ้าการทำให้เป็นโลหะของผิวหนัง ฯลฯ ไฟฟ้าช็อตหมายถึงการบาดเจ็บที่อวัยวะภายในของ ร่างกายมนุษย์ (เช่น หัวใจ ฯลฯ) เมื่อกระแสไหลผ่านร่างกายมนุษย์ ถือเป็นการบาดเจ็บจากไฟฟ้าช็อตที่อันตรายที่สุด

ร่างกายมนุษย์เป็น "ตัวนำ" เมื่อสัมผัสกับตัวนำไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้า หากกระแสไฟ 40-50mA ไหลและคงอยู่นาน 1 วินาที จะทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตต่อร่างกายมนุษย์ได้ แบบจำลองความต้านทานของร่างกายมนุษย์มีความซับซ้อน เมื่อประเทศของฉันกำหนดมาตรฐานและกฎระเบียบที่เกี่ยวข้องสำหรับการออกแบบสายดิน ช่วงความต้านทานของร่างกายมนุษย์จะอยู่ที่ 1,000-1500 โอห์ม ค่าสูงสุดของ AC ที่ร่างกายมนุษย์สามารถทนได้ไม่เกิน 42.4V และแรงดันไฟฟ้า DC ไม่เกิน 60V

ไฟฟ้าช็อตแบ่งออกเป็นไฟฟ้าช็อตโดยตรงและไฟฟ้าช็อตโดยอ้อม ไฟฟ้าช็อตโดยตรงหมายถึงไฟฟ้าช็อตที่เกิดจากการสัมผัสโดยตรงกับตัวนำไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าปกติของอุปกรณ์ไฟฟ้า การออกแบบฉนวนพื้นฐานของจุดชาร์จ DC ช่วยป้องกันสิ่งนี้ ไฟฟ้าช็อตทางอ้อมหมายถึงไฟฟ้าช็อตที่เกิดจากความผิดปกติของฉนวนภายในของอุปกรณ์ไฟฟ้า และชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่สัมผัสได้ เช่น เปลือกโลหะที่ไม่ได้ชาร์จภายใต้สภาวะปกติจะมีแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตราย แท่นชาร์จ DC เป็นอุปกรณ์ Class I ซึ่งสามารถป้องกันการสัมผัสทางไฟฟ้าทางอ้อมด้านไฟฟ้ากระแสสลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีวัดความต้านทานของฉนวน

รวมถึงวิธีทางตรง วิธีเปรียบเทียบ วิธีคายประจุเอง วิธีการโดยตรงคือการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง U ที่จ่ายให้กับความต้านทานของฉนวนและกระแส I ที่ไหลผ่านความต้านทานของฉนวนโดยตรง แล้วคำนวณตาม R=U/I ตามประเภทของเครื่องมือวัด แบ่งออกเป็นโอห์มมิเตอร์ กัลวาโนมิเตอร์ และมิเตอร์ความต้านทานสูง วิธีการเปรียบเทียบหมายถึงการเปรียบเทียบกับความต้านทานมาตรฐานที่รู้จัก และมักใช้วิธีบริดจ์และวิธีการเปรียบเทียบปัจจุบัน วิธีบริดจ์เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปในเสาเข็มชาร์จ DC วิธีการคายประจุด้วยตนเองคือปล่อยให้กระแสรั่วไหลผ่านความต้านทานของฉนวนชาร์จประจุตัวเก็บประจุมาตรฐาน และวัดเวลาในการชาร์จและแรงดันไฟฟ้า และประจุที่ปลายทั้งสองด้านของตัวเก็บประจุมาตรฐาน วิธีการปลดปล่อยตัวเองจะคล้ายกับวิธีการฉีดสัญญาณ

วิธีการตรวจจับสะพานสมดุล

ดังแสดงในรูปด้านล่าง โดยที่ Rp คืออิมพีแดนซ์ขั้วบวกต่อกราวด์ Rn คืออิมพีแดนซ์ขั้วลบถึงกราวด์ R1 และ R2 มีค่าความต้านทานเท่ากันกับตัวต้านทานจำกัดกระแสขนาดใหญ่ และ R2 และ R3 มีค่าความต้านทานเท่ากับตัวต้านทานตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก

เมื่อระบบเป็นปกติ Rp และ Rn จะไม่มีที่สิ้นสุด และแรงดันการตรวจจับ V1 และ V2 จะเท่ากัน แรงดันแอโนดสามารถคำนวณได้โดยการหารแรงดันไฟฟ้าระหว่าง R1 และ R2 ดังนั้นจึงสามารถคำนวณแรงดันบัสทั้งหมด Vdc_link ได้

เมื่อความผิดปกติของฉนวนเชิงบวกเกิดขึ้น ค่าความต้านทานของ Rp จะลดลง และ Rp และ (R1 R2) จะเกิดความต้านทานแบบขนาน ในเวลานี้ตัวแบ่งแรงดันบวกจะลดลง นั่นคือ V1 น้อยกว่า V2 ตามกฎหมายปัจจุบันของ Kirchhoff สามารถใช้ V1 และ V2 ได้ในขณะนี้ ค่าความต้านทานของฉนวน Rp มีความสัมพันธ์ดังนี้

อัลกอริธึมจะเหมือนกันเมื่อความต้านทานของฉนวนเชิงลบล้มเหลว

จากด้านบนจะเห็นได้ว่าวิธีบาลานซ์บริดจ์เหมาะสำหรับความล้มเหลวของขั้วเดี่ยว เมื่อความต้านทานของฉนวนล้มเหลวของขั้วบวกและขั้วลบเกิดขึ้นพร้อมกัน ไม่มีทางที่จะแยกแยะค่าความต้านทานของฉนวนได้ในขณะนี้ และอาจเกิดขึ้นได้ว่าไม่พบการตรวจจับฉนวนได้ทันเวลา ปรากฏการณ์.

วิธีการตรวจจับสะพานที่ไม่สมดุล

วิธีสะพานที่ไม่สมดุลใช้ตัวต้านทานต่อสายดินภายในสองตัวที่มีค่าความต้านทานเท่ากัน และสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ S1 และ S2 จะถูกเปิดและปิดแตกต่างกันเพื่อเปลี่ยนความต้านทานการเข้าถึงที่สอดคล้องกันในระหว่างการตรวจจับ เพื่อคำนวณความต้านทานขั้วบวกและขั้วลบต่อกราวด์ .

เมื่อสวิตช์ S1 และ S2 ปิดพร้อมกัน แรงดันบัส Vdclink สามารถคำนวณได้เช่นเดียวกับวิธีบาลานซ์บริดจ์

เมื่อสวิตช์ S1 ปิดอยู่และ S2 เปิดอยู่ (R1 R2) จะเชื่อมต่อแบบขนานกับ Rp จากนั้นเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับ Rn เพื่อสร้างลูป ตามกฎปัจจุบันของ Kirchhoff
เมื่อสวิตช์ S1 เปิดและปิด S2 (R3 R4) จะเชื่อมต่อแบบขนานกับ Rn จากนั้นจึงสร้างวงจรอนุกรมด้วย Rp ตามกฎปัจจุบันของ Kirchhoff

ดังนั้นค่าของความต้านทานฉนวนกราวด์ Rp และ Rn จึงสามารถคำนวณได้จากลำดับการเปิดและปิดของสวิตช์ทั้งสามตัวข้างต้น วิธีนี้ต้องการให้ข้อมูลที่วัดได้แม่นยำหลังจากที่แรงดันบัสคงที่ ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าของบัสจะเปลี่ยนเป็นกราวด์เมื่อมีการเปลี่ยนสวิตช์ ซึ่งต้องใช้ช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้นความเร็วในการตรวจจับจึงช้าลงเล็กน้อย วิธีสะพานที่ไม่สมดุลมักใช้ในการตรวจจับไฟฟ้าแรงสูง นี่เป็นวิธีการตรวจจับฉนวนอีกวิธีหนึ่ง

การตรวจจับตามหลักกระแสไฟรั่ว

วิธีการตรวจจับนี้ใช้จุดสุ่มตัวอย่างแรงดันไฟฟ้าร่วมกัน และต้องตั้งค่าจุดสุ่มตัวอย่างแยกต่างหากสำหรับแรงดันไฟฟ้าบัส Vdclink และสามารถใช้สัญญาณสุ่มตัวอย่างที่มีอยู่ของระบบได้

อ่านพารามิเตอร์ Vdclink ผ่านระบบ

ปิดสวิตช์ S1 และ S3 และเปิดสวิตช์ S2 ในเวลานี้ Rp เชื่อมต่อแบบขนานกับ (R1 R3 R4) แล้วเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับ Rn เพื่อสร้างลูป ตามกฎปัจจุบันของ Kirchhoff

ปิดสวิตช์ S2 และ S3 และเปิดสวิตช์ S1 ในเวลานี้ RN เชื่อมต่อแบบขนานกับ (R2 R3 R4) จากนั้นเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วย RP เพื่อสร้างลูป ตามกฎหมายปัจจุบันของ Kirchhoff

ดังนั้นค่าความต้านทานของฉนวนกราวด์ Rp และ Rn สามารถคำนวณได้โดยการปรับลำดับการเปิดและปิดของสวิตช์สามตัวข้างต้น

โซลิดสเตตรีเลย์การตรวจจับฉนวน SSR

ในฐานะอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โซลิดสเตตรีเลย์ SSR มีข้อดีคือมีขนาดเล็ก ไม่มีการรบกวนจากสนามแม่เหล็ก สัญญาณขับต่ำ ไม่มีการสั่นสะเทือนของการสัมผัส ไม่มีอายุทางกล ความน่าเชื่อถือสูง ฯลฯ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตลาดความปลอดภัย เช่น การตรวจจับอินฟราเรดแบบพาสซีฟ, ล็อคประตู, แผงสัญญาณเตือน, เซ็นเซอร์ประตูและหน้าต่าง ฯลฯ และการตรวจสอบมิเตอร์อัจฉริยะ รวมถึงพลังงานที่ใช้งาน, พลังงานปฏิกิริยา, การสลับงาน, เอาต์พุตแจ้งเตือน, ไดรฟ์ดำเนินการ, ขีดจำกัดการใช้พลังงาน ฯลฯ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับสูง -การตรวจจับฉนวนแรงดันไฟฟ้า การสุ่มตัวอย่าง และความสมดุลของแรงดันไฟฟ้าเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์

ส่วนหนึ่งของซีรีส์ผลิตภัณฑ์โซลิดสเตตรีเลย์ แรงดันไฟฟ้าทำงานคือ 400-800V ด้านหลักใช้สัญญาณไดรฟ์ออปโตคัปเปลอร์ 2-5mA และด้านรองใช้ MOSFET แบบต่อต้านซีรีส์ สามารถใช้โหลดทั้ง AC และ DC และฉนวนทนแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 3750-5000V เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ดี การแยกการทดสอบรอง