РАЗЛИЧНЫЕ "ОТЧЕГО?"
И "ПОЧЕМУ?"
В ИЗМЕРЕНИЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Эту историю очень часто можно услышать от кого угодно: подержанная посудомоечная машина, которую вы сторговали по дешевке, вскоре превращается в нечто такое, что следовало бы называть не бытовым удобством, а скорее помехой в жизни: она начинает выключать размыкатель цепи каждый раз, когда вы приступаете к мытью посуды! В подобных случаях наверняка стоило бы проверить изоляцию.

Для того, чтобы гарантировать хорошее рабочее состояние и безопасность электрических приборов и установок, все проводники должны быть изолированы, что достигается трубчатой изоляцией и оплеткой на проводах и изоляционным лаковым покрытием на обмотках. Так как качество этих изоляторов со временем ухудшается, то токи утечки могут перетекать с одного проводника на другой и, в зависимости от серьезности неисправности изоляции (самым худшим сценарием является короткое замыкание), вызывать повреждения различной степени тяжести.

Любое оборудование, выявленное как имеющее некую неисправность изоляции, потенциально способно само выйти из строя, вызвать возгорание или привести к неправильному функционированию всей данной установки, что, в свою очередь, включает в работу защитные механизмы, в число которых может входить и выключение электропитания этой установки...

Некоторые устройства, которые особенно чувствительны (больничные операционные, опасная химическая промышленность...), имеют установку параметров нейтрали типа IT (см. стандарты IEC 60364 и NF C15-100), которая "терпит" первую неисправность изоляции фазы "земля" и выключает электропитание только при возникновении какой-нубудь второй неисправности.

Для того чтобы вовремя получать предостережения и в результате защищаться от рисков, связанных с неадекватной или плохой изоляцией, необходимо выполнять измерения изоляции. Это справедливо не только для электрической аппаратуры, но и для сетей электропитания, к которым эта аппаратура подсоединяется. Эти измерения выполняются, когда новое или реконструированное оборудование вводится в строй, и затем периодически проводятся таким образом, чтобы оценивать качества изоляции по мере ее старения.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕСТ

Часто возникает путаница из-за того, что эти два различных метода для определения качества изолятора неправомерно отождествляют друг с другом.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕСТ выражает способность изолятора выдерживать избыточное напряжение средней продолжительности без возникновения дуги (искрового разряда). В практической ситуации такое избыточное напряжение могло бы существовать по причине вспышки молнии или индукции, генерируемой, например, из-за какой-то неисправности на линии электропитания.

Главная цель диэлектрического теста - убедиться в том, что масштабы утечки по поверхности (просачивания) и дистанции воздушной изоляции в данной конструкции продолжают оставаться такими, как они определены в нормах и стандартах. Этот тест часто проводится путем приложения напряжения переменного тока, но он также может быть проделан с использованием избыточного напряжения постоянного тока.

Получаемым результатом является некая величина напряжения, обычно выражаемая в киловольтах (кВ). Когда диэлектрический тест проводится на неком неисправном изоляторе, то он имеет, в той или иной мере, разрушающий характер в зависимости от мощности используемого тестового инструмента. Вот почему этот тест резервируется для нового или реконструированного качественного оборудования, и только те устройства, которые проходят этот тест, вводятся в действие.

C.A.6121 - это тестер оборудования, который выполняет диэлектрический тест на избыточные напряжения 1000 В, 1250 В и 1500 В при мощности 500 ВА в соответствии с Директивой Европейского Союза EN 60204.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ представляет собой неразрушающий метод измерения, когда он выполняется при нормальных тестовых условиях. Измерение проделывается посредством приложения напряжения постоянного тока, более низкого чем используемое для диэлектрического теста, и цель его состоит в том, чтобы дать результат, выраженный в кОм, МОм или ГОм. Эта величина сопротивления выражает качество изоляции между двумя проводящими элементами и дает хорошее указание в отношении риска протекания тока утечки. Неразрушающий характер этого метода полезен при осуществлении слежения за старением изоляции на каком-нибудь участке электрического оборудования или на промышленной установке по мере хода времени; по той же причине этот метод также может эффективно использоваться в качестве одного из средств планово-предупредительного ремонта. Это измерение выполняется с использованием тестера изоляции, который также известен как "Мегаомметр".

КАКОВ УРОВЕНЬ ИЗМЕРЯЕМОЙ ИЗОЛЯЦИИ?

На практике установка или участок оборудования в первую очеред обесточивается, а затем к ней прикладывается тестовое напряжение постоянного тока, из которого мы получаем величину сопротивления изоляции. Во время измерения изоляции по отношению к "земле" рекомендуется устанавливать положительной полюс тестового напряжения на "землю", чтобы избежать любых проблем, вызываемых поляризацией "земли" при проведении повторных тестов.

Все стандарты, относящиеся к электрическим установкам и оборудованию, определяют условия измерений и минимальные пороговые значения для измерений изоляции.

ИЗМЕРЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ

Хорошо известный стандарт NF C15-100, относящийся к электрическим установкам низкого напряжения, устанавливает, что сопротивление изоляции должно измеряться (установка обесточена) на секциях длиной 100 метров следующим образом:

а. Перед эксплуатацией, при отсоединенных токоприемниках, между каждым активным проводником (фазовым и нейтральным проводниками), чтобы проверить и убедиться, что ни один из них не пострадал от каких-нибудь повреждений изоляции в процессе монтажа и установки.

в. Перед эксплуатацией, со связанными активными проводниками и подсоединенными приемниками, чтобы проверить изоляцию на всех проводниках по отношению к "земле". Если установка содержит чувствительные электронные механизмы, то перед измерениями рекомендуется проверить и убедиться, что фазовый и нейтральный проводники надежно соединены.

Эти измерения также периодически выполняются на третичных или промышленных установках.

* Вполне возможно выполнять измерения на более коротких секциях, однако величина [сопротивления] изоляции становится обратно пропорциональной по отношению к длине, например, для 50-метровой секции:  R изоляции 50 м = 2 x R изоляции 100 м

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ НА РОТАЦИОННОМ МОТОРЕ

Качество изоляции может быть проверено по отношению к "земле" или между отдельными обмотками.

Мы можем также проверить изоляцию - по отношению к "земле" - на моторе, подсоединенном к данной установке.

Тестовые напряжения 500 В и 1000 В наиболее широко используются во время тестирования ротационных моторов низкого напряжения (менее 1000 В). На тех ротационных моторах, которые работают при напряжении выше 1000 В (среднее напряжение), тестовыми напряжениями при проверке изоляции являются, как правило, 2500 В или 5000 В постоянного тока.

Тестирование изоляции на обмотках электромотора

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ НА ТЕЛЕФОННЫХ КАБЕЛЯХ

Измерения изоляции выполняются на качественных новых кабелях (еще не бывших в эксплуатации) при напряжении 250 В или 500 В, затем при 50 В или 100 В для снятия показаний о неисправностях линий на кабелях уже бывших в эксплуатации. Измерения могут быть сделаны между между парами линий и экранировкой, подсоединенной к "земле", или между металлической экранировкой и "землей".

Разработанный для "телекоммуникационных измерений", прибор C.A. 6531 имеет диапазоны измерений при напряжениях 50 В или 100 В для того, чтобы проверять изоляцию между пучком свободных пар и экранировкой, подсоединенной к "земле". Удобно то, что он показывает длину телефонной линии непосредственно в километрах, поскольку линейная емкость может быть запрограммирована в нанофарадах на километр (nF/km).

ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОГО УРОВНЯ:
Использование предохранительной цепи

В случае высоких уровней изоляции (свыше 1 ГОм) измерения иногда могут быть ошибочными по причине протекания токов утечки через влажные и пыльные поверхности изоляции. Зачастую техники хотят проверить только внутреннее качество изоляции, поэтому, чтобы сделать точные измерения, поверхностные токи утечки (которые, в противном случае, снизили бы измеренную величину сопротивления) должны быть ликвидированы таким образом, чтобы в изоляции сохранялось только протекание траверсного тока.

Эта процедура выполняется простым подсоединением защитного электрода   прибора, измеряющего изоляцию, к какой-нибудь точке между тестовыми точками "+" и "-". Защитный электрод вводит короткое замыкание в схему измерений и изменяет направление поверхностных токов таким образом, что они не замеряются. Защитный электрод подсоединятся к точке, где поверхностные токи предположительно явлются преобладающими (поверхность изоляции на кабеле или трансформаторе и т.п...), поэтому технику необходимо хорошо представлять возможное течение тока через тестовый элемент для того, чтобы выбрать наилучшую позицию для подсоединения защитного электрода.

Использование защитного электрода наряду с положительным и отрицательным тестовыми электродами позволяет вам выполнять более тонкие и точные измерения изоляции высокого уровня.

МИНИМАЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Величины сопротивления изоляции определяются в соответствии с номинальным напряжением тестовой цепи.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Минимальные величины, показанные в приведенной ниже таблице, соответствуют нормам и правилам стандарта NF C15-100.

Номинальное напряжение цепи Тестовое напряжение Минимальное сопротивление изоляции {*}
Ниже 50 В 250 В пост. тока 0,25 МОм
От 50 В до 500 В 500 В пост. тока 0,5 МОм
Свыше 500 В 1000 В пост. тока 1,0 МОм

{*} ПРИМЕЧАНИЕ: Пороговые значения изоляции соответствуют 1000 Ом на вольт.

Если величина, измеренная по отношению к "земле", оказывается меньше минимального сопротивления, которое установлено указанными нормами и правилами, то приемники данной установки отсоединяются и изоляция каждого проводника проверяется отдельно по отношению к "земле".

Для конкретных применений эти пороговые значения могут меняться. Для нагревательных проводов, заделанных в стены здания, величины минимального сопротивления изоляции, согласно стандарту NF C15-100, составляют 250 килоом для номинального напряжения 230 В, и 400 кОм для номинального напряжения 400 В.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ И МОТОРЫ

Существует столь же много стандартов, относящихся к бытовым электроприборам, сколь разнообразны сами электроприборы. Тестовое напряжение 500 Вольт постоянного тока является наиболее общераспространенным и может быть применено к машинам (стандарт EN 60204), домашним бытовым электроприборам (стандарт EN 60335), электрическим распределительным щитам (стандарт EN 60204) и осветительной арматуре (стандарт EN 60204). Минимальные пороговые значения могут варьироваться от одного стандарта к другому, но и здесь соотношение 1000 Ом/В опять служит в качестве эталонной точки.

ТЕЛЕФОННЫЕ УСТАНОВКИ

На телефонных линиях, сопротивление изоляции новых кабелей без нагрузки и длиной менее 2 километров должно составлять, по крайней мере, 1000 МОм (и 2000 МОм/км для кабелей длиной свыше 2 км). Для проложенных кабелей соответствующие величины равны 750 МОм и 1500 МОм.

На линиях, которые находятся в эксплуатации, допустимое сопротивление изоляции меньше, чем на новых кабелях, однако оно не должно снижаться более чем в два раза.

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

Два фактора окружающей среды вступают в игру при выполнении измерений изоляции:

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ изменения могут заставить сопротивление изоляции меняться почти экспоненциально. В случае выполнения работ по техническому обслуживанию на установке, содержащей несколько моторов, очень важно, чтобы все измерения проводились в аналогичных температурных условиях. В противном случае рекомендуется корректировать все результаты таким образом, чтобы все они базировались на некоей фиксированной эталонной температуре. Например, стандарт IEEE 43 в отношении ротационных моторов говорит, что, в качестве аппроксимации, вы должны делить сопротивление изоляции на 2 для каждых 10 градусов повышения температуры (и наоборот). Ниже приводится кривая коррекции, демонстрируемая этим руководящим документом:

ВЛАЖНОСТЬ влияет на изоляцию в зависимости от уровня загрязнения поверхности изоляции. Всегда должны приниматься меры предосторожности, чтобы измерение не производилось, если температура ниже точки росы. Пристальное внимание к этим двум факторам позволит вам получать приемлемые и сопоставимые результаты и, следовательно, выполнять прогностическое техническое обслуживание высокого качества, гарантирующее, что электрическое оборудование будет служить вам наилучшим образом.

В комплекте принадлежностей к мегаомметру С.А6549 может поставляться цифровой термометр вместе с пробником для окружающего воздуха для оптимизации измерения тестовых условий.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ИЗОЛЯЦИИ

Интерпретация результатов является важной частью любого измерения. Как мы уже видели, показываемые прибором величины измерений для данного конкретного случая могут дать вам неопределенные результаты, например, если не учитывается изменение температуры, даже в том случае, когда, как предполагается, условия влажности должны быть стабильными.

Два метода, описанные ниже, нацелены на то, чтобы производить интерпретацию измерений и обнаружение ухудшения качества изоляции с течением времени при помощи более простой процедуры.

МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРИЛОЖЕНИЯ ТЕСТОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Это метод обладает тем преимуществом, что он не подвержен значительному влиянию температуры (благодаря своему сравнительному характеру), а это означает, что он может быть легко выполнимым, без необходимости корректировать результаты. Это особенно подходит для прогностического техобслуживания ротационных моторов и мониторинга их изоляции. Пользуясь этим методом, помните о различных токах, которые текут во время измерения сопротивления по изоляционному материалу (смотрите график).

Кривая (3): Эта последняя кривая
представляет ток утечки, который
характеризует сопротивление изоляции.

Кривая (1): Соответствует току зарядки емкостного элемента тестируемой цепи. Этот кратковременный ток быстро спадает, по прошествии нескольких секунд доходя до 10 или около того, становясь незначительным по сравнению с измеряемым током утечки (If).

Кривая (2): Ток поглощения диэлектрика уменьшается намного более медленно. Он обеспечивает энергию, необходимую молекулам изоляции для того, чтобы ориентировать себя соответственно приложенному электрическому полю.

СУЩЕСТВУЕТ ДВЕ ВОЗМОЖНОСТИ, КОГДА ТЕСТОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИКЛАДЫВАЕТСЯ В ТЕЧЕНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВРЕМЕНИ:

а. Изоляция является превосходной (изоляционный материал чистый, сухой и находится в хорошем состоянии).

В этом случае ток утечки очень низкий, и измерение подвергается сильному влиянию токов зарядки емкостного элемента тестируемой цепи и поглощения диэлектриком. Время измерения сопротивления изоляции, таким образом увеличивается с увеличением продолжительности периода приложения тестового напряжения, в то время как так вихревые токи (токи Фуко) уменьшаются. Время, необходимое для того, чтобы измерение на хорошем изоляционном материале стало стабильным, зависит от природы самого изоляционного материала. В случае старых видов изоляции стабильная величина, как правило, достигается спустя 10 или 15 минут. В случае некоторых современных типов изоляционного материала (например, эпокси-мика или полиэстер-мика) измерение может стать стабильным приблизительно через 2 или 3 минуты.

b. Изоляция плохая (изоляционный материал является поврежденным, грязным и влажным).

В этом случае ток утечки является высоким (и постоянным) и оставляет далеко позади токи зарядки емкостного элемента тестируемой цепи и поглощения диэлектриком. Измерение сопротивления изоляции очень быстро достигает некой устойчивой и постоянной величины.

Из этих кривых, показывающих изменение в изоляции как функцию от продолжительности приложения тестового напряжения, вы можете видеть, что возможно не только снять "абсолютное" измерение изоляции, но также и выразить качество этой изоляции в форме некоего соотношения. Например, частное от величины сопротивления изоляции, измеренной через 10 минут приложения тестового напряжения, разделенной на эту величину, измеренную  всего лишь через 1 минуту, дает нам то, что мы называем "Индексом поляризации (PI)". Однако, этот индекс сам по себе недостаточен. Он только лишь дополняет абсолютные величины изоляции, установленные в стандартах или определенные изготовителями ротационных моторов.

PI = R изоляции при 10 минутах / R изоляции при 1 минуте

Если PI < 1 Изоляция является опасной
Если PI < 2 Изоляция является сомнительной
Если PI < 4 Изоляция является хорошей
Если PI > 4 Изоляция является превосходной

Как мы уже указывали выше, ток диэлектрического поглощения в новейших изоляционных материалах падает намного более быстро, чем в их предшественниках. Поэтому в некоторых случаях измерение может стабилизироваться через 2 или 3 минуты. "Коэффициент диэлектрического поглощения" (DAR), т.е. соотношение величин сопротивления изоляции спустя 1 минуту и спустя 30 секунд, также можно использовать для оценки состояния некоторых современных изоляционных материалов.

DAR = R изоляции в 1 минуту / R изоляции в 30 секунд

Если DAR < 1,25 Изоляция является несоответствующей
Если DAR < 1,6 Изоляция является хорошей
Если DAR > 1,6 Изоляция является превосходной

Вариации в коэффициентах PI и DAR могут сделать прогностическое техобслуживание намного более легкой задачей, когда необходимо наблюдать за большим количеством оборудования.

МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА ВЛИЯНИИ ВАРИАЦИИ ТЕСТОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
(измерение по этапам)

Присутствие загрязнений (пыль, вкрапления загрязняющего вещества...) или сырости на поверхности изоляционных материалов, как правило, отражается в измерениях, основанных на продолжительности приложения тестового напряжения (DAR, PI...). Однако, из-за старения некоторых изоляционных материалов определенные виды повреждений могут иногда проходить тест этого типа незамеченными в тех случаях, когда тестовое напряжение является низким по сравнению с диэлектрическим напряжением тестируемого изоляционного материала. Однако, значительное увеличение тестового напряжения могло бы привести к пробою изоляции в любой слабой точке, приносящее с собой заметное падение измеряемой величины.

Для того чтобы этот метод работал, соответствующее тестовое напряжение (5 к 1) прилагается в один или более этапов равной продолжительности (например, 1 минуту), в то же время оставаясь ниже обычного тестового напряжения (2 Vr + 1000 В). Результаты этого метода совершенно не зависят от природы изоляционного материала и от температуры, поскольку он основывается не на внутренней характеристике измеряемого материала, а на эффективном снижении его сопротивления после тестов одной и той же продолжительности, но с разным напряжением. Падение сопротивления изоляции между первым и вторым тестом на 25% или более указывает на ухудшение ("вырождение") данного изоляционного материала.

КРИТЕРИИ ДЛЯ ВЫБОРА МЕГАОММЕТРА

Здесь приводятся несколько критериев, которые, как мы думаем, должны помочь вам выбрать тестер изоляции, лучше всего соответствующий вашим потребностям.

ПРИМЕНЕНИЕ
Для какого вида оборудования он предназначается: электрические установки, бытовые электроприборы, телефония... ? Номинальное напряжение, нормы производителей, стандарты? Какое тестовое напряжение: 50, 100, 250, 500, 1000, 2500, 5000 В постоянного тока? Какой диапазон измерений: килоомы, Мегаомы, Гигаомы?

ПРОСТОТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Какой вид дисплея: стрелочный циферблат с логарифмической шкалой, цифровой жидкокристаллический дисплей, аналоговый пунктирный или штриховой граф?
Вспомогательные устройства: программируемые сигналы пороговых значений, подсветка, дистанционно управляемый зонд.

РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Какая частота и какие рабочие условия? Должен ли этот аппарат всегда быть под рукой? Необходимость в долгом сроке работы аккумуляторной батарейки...? Источник электропитания: магнитно-электрический генератор, перезаряжаемая аккумуляторная батарейка?
Какие другие измерения должны будут выполняться: электропроводность, ток, напряжение..? Одно- или много-функциональный инструмент для тестирования моторов или установок?

 



 

 
Мегаомметры Измерители сопротивления изоляции
Микроомметры
Анализаторы качества электроэнергии и параметров электросетей
Осциллографы
Измерители сопротивления заземления и заземляющих устройств
Комплексный тестер электроустановок
(УЗО - последовательности фаз - сопротивления петли Фаза - Ноль - сопротивления изоляции - сопротивления заземления - тока - напряжения - частоты)
Измеритель коэффициента трансформации
Комплексные тестеры электрических машин
Измерители мощности
Токовые клещи - анализатор качества электроэнергии и параметров электросетей
Прибор для определения сопротивления цепи Фаза-Ноль
Прибор проверки УЗО
Токовые клещи - мультиметры
Токовые клещи - датчики
Мультиметры цифровые и аналоговые
Взрывобезопасный мультиметр
Измеритель параметров трансформаторов
Регистраторы тока напряжения и температуры
Мегомметры
Портативный кейс для моделирования одно- и трёхфазных сетей (для обучения и проверки приборов)
Портативный кейс для моделирования электроустановок (для обучения и проверки приборов)
Системы контроля и учёта электроэнергии
Измеритель вибрации
Тахометры промышленные и автомобильные
Измерение параметров электромагнитного поля
Приборы для лабораторий и учебных заведений - мультиметры, генераторы, источники питания, измерители RLC
Измерители температуры, влажности, освещенности, скорости ветра и силы звука
Мегометры
Измерительные приборы для телекоммуникаций
Аксессуары для электро - измерительных приборов
Пирометры
Тепловизоры
Дефектоскопы и толщиномеры
Твердомеры

 

 

ООО МП ДИАГНОСТ