طريقة الكشف عن عزل الجهد العالي وحل مرحل الحالة الصلبة

أهمية اختبار عزل الجهد العالي

تعد مركبات الطاقة الجديدة وأكوام الشحن وتخزين الطاقة الكهروضوئية وما إلى ذلك من التطبيقات النموذجية للجهد العالي للتيار المستمر. في ظل الظروف غير الطبيعية، مثل تقادم الكابلات وتلفها، قد يؤدي دخول الماء إلى الموصلات والأضرار الهيكلية وما إلى ذلك، إلى تقليل العزل وكهربة المباني. عندما يتم تقليل العزل بين القطب الموجب والقطب السالب لنظام الجهد العالي، سيشكل نظام الجهد العالي دائرة موصلة من خلال الغلاف والأرض، مما يتسبب في تراكم الحرارة عند نقطة الاتصال، وحتى التسبب في نشوب حريق في الحالات الشديدة. ولذلك، فإن المراقبة في الوقت الحقيقي لأداء العزل لنظام الجهد العالي لها أهمية كبيرة بالنسبة للمنتجات ذات الجهد العالي والسلامة الشخصية.

ما هي مقاومة العزل؟

في ظل ظروف معينة، تكون مقاومة المادة العازلة بين موصلين. في السيارات الكهربائية، يكون للعزل الجيد بين أحزمة الأسلاك تأثير مهم على سلامة السيارة. المؤشر الرئيسي لقياس أداء العزل للسيارات الكهربائية هو مقاومة العزل.

المتطلبات القياسية ذات الصلة للسيارات الكهربائية

المعيار الصيني:

GB/T 18384.1-2015

متطلبات سلامة المركبات الكهربائية - الجزء الأول: نظام تخزين الطاقة القابلة لإعادة الشحن (REES) على متن السيارة

GB/T 18384.2-2015

متطلبات السلامة للسيارات الكهربائية الجزء الثاني: السلامة التشغيلية والسلامة من الأعطال

جيجابايت/ت 18384.3-2015

متطلبات سلامة المركبات الكهربائية الجزء الثالث: حماية الأفراد من الصدمات الكهربائية

جيجابايت/ت 18384-2020

متطلبات السلامة للسيارات الكهربائية (يستبدل GB/T 18384.1، GB/T 18384.2، GB/T 18384.3)

مراقبة الجودة/T 897-2011

المعايير الأجنبية:

UN GTR NO.20 (اللائحة الفنية العالمية رقم 20)

تنقسم إصابة الإنسان الناجمة عن الصدمة الكهربائية إلى إصابة كهربائية وصدمة كهربائية. تشير الإصابة الكهربائية إلى الإصابة المباشرة أو غير المباشرة التي يتعرض لها سطح جسم الإنسان بسبب التيار الكهربائي، في شكل إصابة بالحرق (الحرق)، أو العلامات التجارية الكهربائية، أو تعدين الجلد، وما إلى ذلك. وتشير الصدمة الكهربائية إلى إصابة الأعضاء الداخلية للجسم جسم الإنسان (مثل القلب وغيرها) عندما يمر التيار عبر جسم الإنسان. وهي أخطر إصابات الصدمات الكهربائية.

جسم الإنسان هو "موصل". عندما يتلامس مع موصل حي، إذا تدفق تيار 40-50 مللي أمبير واستمر لمدة 1 ثانية، فسوف يسبب ضررًا بالصدمة الكهربائية لجسم الإنسان. نموذج مقاومة جسم الإنسان معقد. عندما يقوم بلدي بصياغة المعايير واللوائح ذات الصلة لتصميم التأريض، يكون نطاق مقاومة جسم الإنسان هو 1000-1500 أوم. لا تتجاوز قيمة ذروة التيار المتردد التي يمكن لجسم الإنسان تحملها 42.4 فولت، ولا يتجاوز جهد التيار المستمر 60 فولت.

تنقسم الصدمة الكهربائية إلى صدمة كهربائية مباشرة وصدمة كهربائية غير مباشرة. تشير الصدمة الكهربائية المباشرة إلى الصدمة الكهربائية الناتجة عن الاتصال المباشر بالموصل الحي الطبيعي للمعدات الكهربائية. تصميم العزل الأساسي لنقاط الشحن بالتيار المستمر يمنع ذلك. تشير الصدمة الكهربائية غير المباشرة إلى الصدمة الكهربائية الناجمة عن خطأ العزل الداخلي للمعدات الكهربائية، والأجزاء الموصلة المكشوفة مثل الأصداف المعدنية التي لا يتم شحنها في الظروف العادية تحمل جهدًا خطيرًا. كومة الشحن DC هي جهاز من الدرجة الأولى، والذي يمكن أن يمنع بشكل فعال الاتصال الكهربائي غير المباشر على جانب التيار المتردد.

كيفية قياس مقاومة العزل

بما في ذلك الطريقة المباشرة، الطريقة المقارنة، طريقة التفريغ الذاتي. الطريقة المباشرة هي القياس المباشر لجهد التيار المستمر U المطبق عبر مقاومة العزل والتيار I الذي يتدفق عبر مقاومة العزل، وحسابه وفقًا لـ R=U/I. وفقًا لنوع أداة القياس، يتم تقسيمها إلى مقياس المقاومة والجلفانومتر ومقياس المقاومة العالية. تشير طريقة المقارنة إلى المقارنة مع المقاومة القياسية المعروفة، ويشيع استخدام طريقة الجسر وطريقة المقارنة الحالية. طريقة الجسر هي طريقة شائعة الاستخدام في أكوام الشحن بالتيار المستمر. تتمثل طريقة التفريغ الذاتي في السماح لتيار التسرب من خلال مقاومة العزل بشحن المكثف القياسي، وقياس وقت الشحن والجهد والشحن عند طرفي المكثف القياسي. تشبه طريقة التفريغ الذاتي طريقة حقن الإشارة.

طريقة الكشف عن الجسر المتوازن

كما هو موضح في الشكل أدناه، حيث Rp هي الممانعة الموجبة من القطب إلى الأرض، وRn هي الممانعة السالبة من القطب إلى الأرض، وR1 وR2 لهما نفس قيمة المقاومة مثل المقاوم الكبير الذي يحد من التيار، وR2 وR3 لها نفس قيمة المقاومة مثل المقاوم الكشف عن الجهد الصغير.

عندما يكون النظام طبيعيًا، يكون Rp وRn لا نهائيين، ويكون جهد الكشف V1 وV2 متساويين. يمكن حساب جهد الأنود عن طريق تقسيم الجهد بين R1 و R2، وبالتالي يمكن حساب الجهد الإجمالي للحافلة Vdc_link.

عند حدوث خطأ العزل الموجب، تنخفض قيمة المقاومة Rp، وتشكل Rp و (R1 R2) مقاومة متوازية. في هذا الوقت، يتناقص مجزئ الجهد الموجب، أي أن V1 أقل من V2. وفقا لقانون كيرشوف الحالي، يمكن استخدام V1 و V2 في هذا الوقت. قيمة مقاومة العزل Rp، العلاقة هي كما يلي.

الخوارزمية هي نفسها عندما تفشل مقاومة العزل السلبية.

ويتبين مما سبق أن طريقة الجسر المتوازن مناسبة لفشل القطب الواحد. عندما يحدث فشل في مقاومة العزل للأقطاب الموجبة والسالبة في نفس الوقت، لا توجد طريقة للتمييز بين قيمة مقاومة العزل في هذا الوقت، وقد يحدث أنه لا يمكن العثور على اكتشاف العزل في الوقت المناسب. الظاهرة.

طريقة الكشف عن الجسر غير المتوازن

تستخدم طريقة الجسر غير المتوازن مقاومتين أرضيتين داخليتين بنفس قيمة المقاومة، ويتم فتح وإغلاق المفاتيح الإلكترونية S1 وS2 بشكل مختلف لتغيير مقاومة الوصول المقابلة أثناء الكشف، وذلك لحساب المعاوقة الموجبة والسالبة من القطب إلى الأرض .

عندما يتم إغلاق المفتاحين S1 و S2 في نفس الوقت، يمكن حساب جهد الناقل Vdclink كما في طريقة الجسر المتوازن.

عندما يكون المفتاح S1 مغلقًا والمفتاح S2 مفتوحًا، يتم توصيل (R1 R2) على التوازي مع Rp، ثم يتم توصيله على التوالي مع Rn لتكوين حلقة، وفقًا لقانون كيرشوف الحالي.
عندما يتم فتح المفتاح S1 وإغلاق S2، يتم توصيل (R3 R4) على التوازي مع Rn، ثم يشكل دائرة تسلسلية مع Rp، وفقًا لقانون كيرشوف الحالي.

لذلك، يمكن حساب قيم مقاومة عزل التأريض Rp وRn من خلال تسلسل الفتح والإغلاق للمفاتيح الثلاثة المذكورة أعلاه. تتطلب هذه الطريقة أن تكون البيانات المقاسة دقيقة بعد استقرار جهد الناقل. في نفس الوقت، سوف يتغير جهد الناقل إلى الأرض عند تشغيل المفتاح، الأمر الذي يتطلب فترة زمنية معينة، وبالتالي فإن سرعة الكشف تكون أبطأ قليلاً. تُستخدم طريقة الجسر غير المتوازن بشكل شائع في الكشف عن الجهد العالي. الطريقة، وهنا طريقة أخرى للكشف عن العزل.

الكشف على أساس مبدأ التسرب الحالي

تشترك طريقة الكشف هذه في نقطة أخذ عينات الجهد، ويجب تعيين نقطة أخذ العينات بشكل منفصل لجهد الناقل Vdclink، ويمكن استخدام إشارة أخذ العينات الحالية للنظام.

قراءة معلمات Vdclink من خلال النظام.

أغلق المفتاحين S1 وS3، وافتح المفتاح S2. في هذا الوقت، يتم توصيل Rp على التوازي مع (R1 R3 R4)، ومن ثم يتم توصيله على التوالي مع Rn لتكوين حلقة، وفقًا لقانون كيرشوف الحالي.

أغلق المفتاحين S2 وS3، وافتح المفتاح S1. في هذا الوقت، يتم توصيل RN على التوازي مع (R2 R3 R4)، ومن ثم يتم توصيلها على التوالي مع RP لتكوين حلقة، وفقًا لقانون كيرشوف الحالي.

لذلك، يمكن حساب قيم مقاومة عزل التأريض Rp وRn عن طريق ضبط تسلسل الفتح والإغلاق للمفاتيح الثلاثة المذكورة أعلاه.

كشف العزل تتابع الحالة الصلبة SSR

كجهاز أشباه الموصلات، يتميز مرحل الحالة الصلبة SSR بمزايا الحجم الصغير، وعدم التداخل من المجال المغناطيسي، وإشارة القيادة المنخفضة، وعدم اهتزاز الاتصال، وعدم وجود شيخوخة ميكانيكية، والموثوقية العالية، وما إلى ذلك. ويستخدم على نطاق واسع في سوق الأمان، مثل الكشف السلبي بالأشعة تحت الحمراء، وقفل الباب، ولوحات الإنذار، وأجهزة استشعار الأبواب والنوافذ، وما إلى ذلك. ومراقبة العدادات الذكية، بما في ذلك الطاقة النشطة، والطاقة التفاعلية، وتبديل المهام، وإخراج الإنذار، ومحرك التنفيذ، وحد استهلاك الطاقة، وما إلى ذلك. كما أنها مناسبة للأجهزة العالية - كشف عزل الجهد وأخذ العينات وتوازن الجهد كمفتاح إلكتروني.

جزء من سلسلة منتجات مرحل الحالة الصلبة، جهد العمل هو 400-800 فولت، يستخدم الجانب الأساسي إشارة محرك optocoupler من 2-5 مللي أمبير، ويستخدم الجانب الثانوي MOSFET المضاد للسلسلة. يمكن استخدام كل من أحمال التيار المتردد والتيار المستمر، وجهد تحمل العزل هو 3750-5000 فولت لتحقيق جهد جيد. اختبار العزل الثانوي.