고전압 절연 감지 방법 및 무접점 계전기 솔루션

고전압 절연 테스트의 중요성

신에너지 차량, 충전 파일, 태양광 에너지 저장 장치 등은 DC 고전압의 일반적인 응용 분야입니다. 케이블 노후화 및 손상, 커넥터에 물 침투, 구조적 손상 등과 같은 비정상적인 조건에서는 절연 및 전기화된 하우징이 저하될 수 있습니다. 고전압 계통의 양극과 음극 사이의 절연이 저하되면 고전압 계통은 쉘과 접지를 통해 전도성 회로를 형성하여 접점에 열이 축적되고 심지어 화재가 발생합니다. 심한 경우에는. 따라서 고전압 시스템의 절연 성능을 실시간으로 모니터링하는 것은 고전압 제품 및 개인 안전에 매우 중요합니다.

절연 저항이란 무엇입니까?

특정 조건에서 두 도체 사이의 절연 재료의 저항입니다. 전기 자동차에서는 와이어링 하네스 사이의 우수한 절연이 차량 안전에 중요한 영향을 미칩니다. 전기자동차의 절연성능을 측정하는 주요 지표는 절연저항이다.

전기 자동차 관련 표준 요구 사항

중국 표준:

GB/T 18384.1-2015

전기 자동차 안전 요구 사항 1부: 온보드 충전식 에너지 ​​저장 시스템(REESS)

GB/T 18384.2-2015

전기 자동차의 안전 요구 사항 2부: 작동 안전 및 안전 장치

GB/T 18384.3-2015

전기 자동차 안전 요구 사항 3부: 인원 감전 방지

GB/T 18384-2020

전기 자동차에 대한 안전 요구 사항(GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3 대체)

품질관리/T 897-2011

외국 표준:

UN GTR NO.20 (글로벌 기술 규정 No. 20)

감전으로 인한 인체 상해는 감전과 감전으로 구분됩니다. 감전상해란 전류에 의하여 인체 표면에 화상(화상)상해, 전기 낙인, 피부 금속화 등의 직접적 또는 간접적인 상해를 말하며, 감전이란 내장기관의 상해를 말한다. 전류가 인체를 통과할 때 인체(예: 심장 등)에 영향을 미칩니다. 가장 위험한 감전사고입니다.

인체는 "지휘자"입니다. 전류가 흐르는 도체에 닿았을 때 40~50mA의 전류가 흐르고 1초간 지속되면 인체에 감전 피해를 줄 수 있습니다. 인체 저항 모델은 복잡합니다. 우리나라에서 접지 설계에 대한 관련 표준 및 규정을 제정할 때 인체 저항 범위는 1000-1500Ω입니다. 인체가 견딜 수 있는 AC 피크 값은 42.4V를 초과하지 않으며 DC 전압은 60V를 초과하지 않습니다.

감전은 직접 감전과 간접 감전으로 나누어진다. 직접 감전이란 전기 장비의 정상적인 활선 도체에 직접 접촉하여 발생하는 감전을 말합니다. DC 충전 지점의 기본 절연 설계는 이를 방지합니다. 간접감전이란 전기기기의 내부 절연불량으로 인한 감전을 말하며, 정상적인 상태에서는 충전되지 않은 금속껍질 등 노출된 전도성 부품에 위험한 전압이 흐르게 됩니다. DC 충전 파일은 Class I 장치로 AC 측의 간접 전기 접촉을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

절연저항 측정방법

직접법, 비교법, 자가방전법 등이 있습니다. 직접법은 절연저항에 인가되는 직류전압 U와 절연저항에 흐르는 전류 I를 직접 측정하여 R=U/I에 따라 계산하는 것이다. 측정기의 종류에 따라 저항계, 검류계, 고저항계로 구분됩니다. 비교방법은 이미 알고 있는 표준저항과의 비교를 말하며 브리지법과 전류비교법이 많이 사용된다. 브릿지 방식은 DC 충전 파일에서 일반적으로 사용되는 방식입니다. 자가방전법은 절연저항을 통한 누설전류로 표준콘덴서를 충전시키고, 충전시간과 표준콘덴서 양단의 전압과 충전량을 측정하는 것이다. 자가 방전 방식은 신호 주입 방식과 유사합니다.

균형 잡힌 브리지 감지 방법

아래 그림과 같이 Rp는 양극-접지 임피던스, Rn은 음극-접지 임피던스, R1과 R2는 대형 전류 제한 저항과 동일한 저항값을 가지며, R2와 R3은 소형 전압 검출 저항과 동일한 저항값을 갖습니다.

시스템이 정상일 때 Rp와 Rn은 무한대이며 감지 전압 V1과 V2는 동일합니다. 애노드 전압은 R1과 R2의 전압을 나누어 계산할 수 있으며, 이에 따라 총 버스 전압 Vdc_link를 계산할 수 있습니다.

양극 절연 결함이 발생하면 Rp의 저항값이 감소하고 Rp와 (R1R2)가 병렬 저항을 형성합니다. 이때 양의 전압 분배기는 감소합니다. 즉, V1이 V2보다 작습니다. Kirchhoff의 현행 법칙에 따르면 이때 V1과 V2를 사용할 수 있습니다. 절연 저항 Rp의 값은 다음과 같은 관계를 갖습니다.

부절연 저항이 실패하는 경우에도 알고리즘은 동일합니다.

위에서 볼 수 있듯이 단극의 고장에는 밸런스 브리지 방법이 적합합니다. 양극과 음극의 절연저항 불량이 동시에 발생하는 경우 이때의 절연저항값을 구별할 수 있는 방법이 없으며, 절연검출을 제때 찾지 못하는 현상이 발생할 수 있습니다. 현상.

불균형 브리지 감지 방법

불균형 브리지 방법은 동일한 저항값을 갖는 두 개의 내부 접지 저항을 사용하고 전자 스위치 S1과 S2는 서로 다르게 열리고 닫혀 감지 중에 해당 액세스 저항을 변경하여 양극 및 음극 대 접지 임피던스를 계산합니다. .

스위치 S1과 S2가 동시에 닫히면 버스 전압 Vdclink는 평형 브리지 방법과 같이 계산될 수 있습니다.

스위치 S1이 닫히고 S2가 열리면 키르히호프의 전류법칙에 따라 (R1 R2)가 Rp와 병렬로 연결되고 Rn과 직렬로 연결되어 루프를 형성합니다.
스위치 S1이 열리고 S2가 닫히면 (R3, R4)가 Rn과 병렬로 연결되어 키르히호프의 전류 법칙에 따라 Rp와 직렬 회로를 형성합니다.

따라서 위 3개 스위치의 개폐순서를 통해 접지절연저항 Rp, Rn 값을 계산할 수 있다. 이 방법을 사용하려면 버스 전압이 안정된 후 측정된 데이터가 정확해야 합니다. 동시에 스위치가 전환되면 버스 전압이 접지로 변경되므로 특정 시간 간격이 필요하므로 감지 속도가 약간 느려집니다. 불균형 브리지 방법은 일반적으로 고전압 감지에 사용됩니다. 방법, 여기에 또 다른 절연 감지 방법이 있습니다.

누설 전류 원리에 따른 감지

이 검출 방식은 전압 샘플링 포인트를 공유하며, 버스 전압 Vdclink에 대해 샘플링 포인트를 별도로 설정해야 하며 시스템의 기존 샘플링 신호를 사용할 수 있습니다.

시스템을 통해 Vdclink 매개변수를 읽습니다.

스위치 S1과 S3을 닫고 스위치 S2를 엽니다. 이때 Rp는 (R1 R3 R4)와 병렬로 연결되고, 키르히호프의 전류법칙에 따라 Rn과 직렬로 연결되어 루프를 형성하게 된다.

스위치 S2와 S3을 닫고 스위치 S1을 엽니다. 이때 RN은 (R2 R3 R4)와 병렬로 연결되고, 키르히호프의 전류법칙에 따라 RP와 직렬로 연결되어 루프를 형성하게 된다.

따라서 위 3개 스위치의 개폐 순서를 조정함으로써 접지 절연저항 Rp, Rn 값을 계산할 수 있다.

절연 감지 무접점 릴레이 SSR

반도체 소자로서 솔리드 스테이트 릴레이 SSR은 크기가 작고, 자기장의 간섭이 없으며, 구동 신호가 낮고, 접촉 진동이 없고, 기계적 노화가 없고, 신뢰성이 높은 등의 장점을 가지고 있습니다. 등 보안 시장에서 널리 사용되고 있습니다. 수동 적외선 감지, 도어 잠금 장치, 알람 패널, 도어 및 창 센서 등 그리고 유효 전력, 무효 전력, 작업 전환, 알람 출력, 실행 드라이브, 전력 소비 제한 등을 포함한 스마트 미터 모니터링. 또한 높은 수준에 적합합니다. -전자 스위치로서 전압 절연 감지, 샘플링 및 전압 균형.

솔리드 스테이트 릴레이 제품 시리즈의 일부인 작동 전압은 400-800V이고, 1차측은 2-5mA의 광커플러 구동 신호를 사용하고, 2차측은 역직렬 MOSFET을 사용합니다. AC 및 DC 부하를 모두 사용할 수 있으며 절연 내전압은 3750~5000V로 양호한 수준을 달성합니다. 보조 테스트 격리.