Pomiary rezystancji izolacji

Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie instalacji oraz urządzeń elektrycznych. Dobra izolacja to obok innych środków ochrony również gwarancja ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

 

Systematyczne wykonywanie badań jest niezbędne w celu wykrycia pogarszającego się stanu izolacji i jest stałym elementem prac kontrolno-pomiarowych. W przypadku pomiarów urządzeń przemysłowych oprócz aktualnego stanu izolacji decydująca jest przede wszystkim tendencja zmian wartości rezystancji, mogąca wskazywać stopniowe pogarszanie się stanu izolacji i pozwalająca przewidzieć konieczność podjęcia działań zapobiegawczych. Stąd też konieczność przechowywania uzyskanych wyników i porównywania ich z aktualnymi dla każdego badanego obiektu.

Istnieje pięć podstawowych elementów mających wpływ na degradację izolacji: narażenia elektryczne i mechaniczne, agresja chemiczna, narażenia termiczne oraz zanieczyszczenie środowiska; się na skutek ich oddziaływania w czasie normalnej pracy instalacji i urządzeń elektrycznych izolacja starzeje się.

Podczas pomiarów, po przyłożeniu napięcia stałego, w izolacji zachodzą zjawiska fizyczne, w efekcie których następuje przepływ prądu. Możemy rozróżnić następujące składowe prądu płynącego przez izolację podczas pomiaru rezystancji:

  • prąd upływu izolacji – gdzie można wyróżnić kolejne dwie składowe: prąd płynący przez materiał izolacyjny (upływność skrośna) oraz płynący po powierzchni materiału izolacji (upływność powierzchniowa). Prąd ten narasta szybko do stałej wartości i pozostaje niezmienny dla określonego napięcia pomiarowego.
  • prąd polaryzacji (absorpcji), który jest wynikiem przemieszczania się ładunków oraz dipoli w izolacji pod wpływem pola elektrycznego. Dipole ustawiają się równolegle do linii zewnętrznego pola elektrycznego. Prąd absorpcji, początkowo o znacznej wartości, po określonym czasie (dłuższym niż prąd pojemnościowy) dąży do zera.
  • prąd ładowania pojemności – malejący w miarę ładowania się mierzonego obiektu, zależny od pojemności (czyli np. od długości mierzonego kabla).

Całkowity prąd płynący w izolacji zależy od czasu – im dłużej trwa pomiar, tym mniejszy wpływ prądów ładowania i absorpcji. Prąd upływu powinien być mierzony wtedy, kiedy obiekt zostanie naładowany i ustaną zjawiska absorpcji.

Prąd w izolacji podczas pomiaru:

gdzie:

  1. prąd całkowity:
  2. prąd ładowania pojemności
  3. prąd absorpcji (polaryzacji)
  4. prąd przewodzenia (upływu) – suma prądów płynących przez materiał oraz po powierzchni

 

Czynnikami wpływającymi na pomiar parametrów charakteryzujących rezystancję izolacji są: wilgotność, temperatura, napięcie pomiarowe, czas pomiaru, czystość powierzchni materiału izolacyjnego.

 

Zależność wskazań przyrządu podczas pomiaru rezystancji izolacji od czasu pomiaru:

 

Zależność rezystancji izolacji od temperatury:

 

Zależność rezystancji izolacji od napięcia:

Podczas pomiarów rezystancji izolacji następuje przepływ prądu zarówno przez materiał izolacyjny, jak i po powierzchni izolacji. Zaawansowane przyrządy pomiarowe posiadają możliwość wykonywania pomiarów metodą 3-przewodową, która pozwala wyeliminować wpływ prądu upływności powierzchniowej.

Podczas pomiaru rezystancji izolacji kabla należy owinąć izolację żyły metalowa folią jak na rysunku poniżej, po czym połączyć z trzecim zaciskiem miernika (oznaczonym symbolem G). Takie połączenie sprawi, że prąd powierzchniowy zostanie oddzielony od całkowitego prądu płynącego podczas pomiaru, dzięki czemu mierzony jest jedynie prąd upływu płynący przez izolację:

 

Pomiar metodą 3-zaciskową jest zalecany wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z dużymi powierzchniami wystawionymi na działanie zanieczyszczeń (kable o dużej średnicy, przepusty WN, transformatory, wyłączniki WN):

 

Użycie metody 3-zaciskowej jest istotne w przypadku pomiarów obiektów o bardzo dużych wartościach rezystancji (powyżej 100MΩ).

 

 

Przyrządy służące do pomiaru rezystancji izolacji produkcji SONEL S.A. (MIC-5010, MIC-5000, MIC-2505, MIC-2510, MIC-30 i MIC-10 jak również miernik wielofunkcyjny MPI-525 ) umożliwiają wykonywanie pomiarów izolacji w określonym, programowanym czasie (maksymalnie 600s), oraz wykonywanie odczytów po ustawionych przez użytkownika interwałach czasowych. Na podstawie otrzymanych wyników wyliczany jest jeden (przy dwóch interwałach) lub dwa (przy trzech interwałach) współczynniki absorpcji, dające również informację o stanie izolacji.

Zasada pomiaru rezystancji izolacji polega na podaniu na zaciski mierzonego obiektu stałego napięcia pomiarowego i po określeniu płynącego w obwodzie pomiarowym prądu obliczenie przez mikroprocesor wartości rezystancji. Napięcie pomiarowe (od 50V do 1000V dla MIC-1000 , od 50V do 2500 V dla MIC-2500 lub od 250V do 5000V dla MIC-5000, MIC-5010 ) jest wytwarzane przez programowalną przetwornicę o dużej sprawności i dobrej stabilności, nawet przy szerokiej dynamice obciążeń o charakterze rezystancyjno-pojemnościowym (kable, transformatory).

 

Przed wykonaniem pomiarów należy upewnić się, czy mierzony obiekt jest odłączony od sieci zasilającej. W przypadku wykrycia obecności napięcia na obiekcie (lub pojawienia się napięcia przemiennego w trakcie pomiarów) przyrząd przerywa pomiar i sygnalizuje akustycznie nieprawidłowość. W trakcie trwania pomiaru na wyświetlaczu pokazuje się aktualna, chwilowa wartość rezystancji lub (wybór użytkownika) aktualna wartość prądu upływu. Przyrządy zapamiętują wartości zmierzone w końcu czasów określonych przez użytkownika (wybór z zakresu 1..600s), oprócz tego upływ czasu jest sygnalizowany sygnałem akustycznym co 5 sekund.

Podczas pomiaru rezystancji izolacji następuje naładowanie mierzonego obiektu. Zgromadzony ładunek stanowi źródło potencjalnego zagrożenia, dlatego po pomiarze powinien być bezwzględnie rozładowany. Wszystkie przyrządy produkcji SONEL S.A. posiadające funkcję pomiaru rezystancji izolacji (również mierniki MIC-3 , MIC-2 , oraz wielofunkcyjne MPI-520 i MPI-508 ) dokonują samoczynnego rozładowania mierzonego obiektu po zakończeniu pomiarów.

Pomiary wykonywane są prądem stałym, aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Sposób wykonywania pomiarów rezystancji izolacji oraz wymagane napięcia pomiarowe są określone w normach: PN-HD 60364-6; PN-E-04700; PN-EN 61557-2:2007.

Autor: mgr inż. Eligiusz Skrzynecki

Nie