что такое замер сопротивления изоляции
Что такое измерение сопротивления изоляции и почему это важно
Как любое оборудование, техника, со временем из строя начинают выходить и электрические кабели различных видов. Одной из методик определение запаса прочности кабеля и выявления дефектов является измерение сопротивления изоляции. В этой статье рассказывается о том, что это, когда и как оно проводится.
Обследование электропроводки
В каждой организации, в ведении которой находится электроустановки, должен быть ответственный за электрохозяйство. В его обязанности входит составление планово-предупредительных работ по ремонту этого оборудования, а также проведения периодических испытаний и измерений, обследования электропроводки. Периодичность таких измерений, как правило, составляется на основе требований ПТЭЭП. Например, по поводу измерения сопротивления изоляции там сказано, что испытания стоит проводить 1 раз в 3 года.
Что такое измерение сопротивления изоляции
Это измерение специальным прибором (мегаомметром) сопротивления между двумя точками электроустановки, которое характеризует ток утечки между этими точками при подаче постоянного напряжения. Результатом измерения является значение, которое выражается в МОм (мегаОмы). Измерение проводится прибором – мегаомметром, принцип действия которого состоит в измерении тока утечки, возникающего под действием на электроустановку постоянного пульсирующего напряжения. Современные мегаомметры выдают различные уровни напряжения для испытания разного оборудования.
Допустимое сопротивление для различного оборудования
Основным руководящим документом является ПТЭЭП, в котором приводится периодичность испытаний, величина испытательного напряжения и норма значения сопротивления для каждого вида электрооборудования (ПТЭЭП приложение 3.1, таблица 37). Ниже приводится выдержка из документа.
Не стоит путать сопротивление электрических кабелей с сопротивлением коаксиального кабеля и волновым сопротивлением кабеля, т.к. это относится к радиотехнике и там действуют другие принципы подхода к допустимым значениям.
Вопрос электробезопасности
Измерение сопротивления изоляции проводится с целью обезопасить человека от поражения током и в целях пожарной безопасности. Отсюда минимальное значение сопротивления – 500 кОм. Оно взято из простого расчета:
U – фазное напряжение электроустановки;
RИЗ – сопротивление изоляции электрооборудования;
RЧ – сопротивление тела человека, для расчетов по электробезопасности принимается RЧ =1000 Ом.
Подставляя известные значения (U=220 В, RИЗ=500 кОм), получается ток утечки 0,43 мА. Порог ощутимого тока 0,5 мА. Таким образом, 0,5 МОм – это минимальное сопротивление изоляции, при котором среднестатистический человек не будет чувствовать тока утечки.
При измерении мегаомметром также стоит обратить внимание на безопасность, т.к. аппарат выдает до 2500 В на своих щупах, оно может быть смертельным для человека. Поэтому проводить измерения может только специально обученный персонал. Подключение мегаомметра и измерения должны проводиться на отключенной от электрической сети электроустановке. Необходимо провести проверку электропроводки на отсутствия напряжение. Если проходят испытания для кабеля, следует обезопасить это место от случайного прикосновения к неизолированным частям кабеля на противоположном конце от места испытания.
Методика измерения сопротивления изоляции кабеля
Сначала персонал должен определить отсутствие напряжения на кабеле с помощью указателя напряжения. На противоположном конце жилы кабеля должны быть разведены на достаточное расстояние, чтобы не было случайного замыкания. Затем вывешиваются запрещающие знаки в зоне проведения испытания. Также необходимо провести визуальный осмотр кабеля, если это возможно, чтобы определить, есть ли места перегрева или оголенные участки. После этого можно приступать к измерениям. Необходимо измерить сопротивление изоляции между фазами (А-В, А-С, В-С), между фазами и нулем (А-N. B-N, C-N), между нулем и заземляющим проводом. Время каждого измерения – 1 минута. После каждого испытания необходимо заземлять жилу кабеля, хотя современные мегаомметры могут проводить самостоятельную разрядку. Полученные результаты записываются в протокол. Стоит помнить, что, если полученные данные делаются для какой-то проверяющей комиссии, протокол имеет право делать только специализированная электролаборатория.
Приборы для проведения измерений
Для проведения испытаний именно постоянным пульсирующим напряжением наилучшим выбором является мегаомметр. В приборах старых конструкций для получения напряжений использовался встроенный механический генератор, работающий по принципу динамо-машины. Чтобы выдать необходимое напряжение, надо было усиленно крутить ручку. В настоящее время мегаомметры выполняются в виде электронных устройств, работающих от батарей, они имеют компактный размер и удобное программное обеспечение. Современные мегаомметры имеют память, где хранятся несколько испытаний. При каждом измерении проводится автоматический подсчет коэффициента абсорбции. Его значение определяется отношением тока поляризации к току утечки через диэлектрик — изоляцию обмотки. При влажной изоляции коэффициент абсорбции близок к 1. При сухой изоляции R60 (сопротивление изоляции через 60 сек после начала испытания) на 30-50 % больше, чем R15 (через 15 сек).
Измерение сопротивления изоляции кабеля – ответственная процедура, от правильности выполнения которой, зависит безопасность, как людей, так и оборудования. Поэтому не стоит пренебрегать этой несложной, но полезной операции. Это поможет сэкономить немало средств.
Измерение сопротивления изоляции: руководство!
СОДЕРЖАНИЕ:
Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты, трансформаторах, электродвигателях и генераторах – электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.
Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.
Регулярная проверка изоляции, проводимая на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.
Проверка: испытание или измерение?
На первом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами проверки, которые часто путают – испытание электрической прочности изоляции и измерение сопротивления изоляции.
Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования установок для испытания кабелей повышенным напряжением. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.
При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Этот замер выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроле старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром (доступны мегомметры с диапазоном до 999 ГОм).
Типовые причины неисправности изоляция
Поскольку измерение сопротивления изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.
Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.
1. Электрические нагрузки
В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.
2. Механические нагрузки
Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.
3. Химические воздействия
Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.
4. Напряжения, связанные с колебаниями температуры:
В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.
5. Загрязнение окружающей среды
Плесень и посторонние частицы в теплой, влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.
В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.
В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.
Принцип измерения сопротивления изоляции и влияющие на него факторы
Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто замерить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.
На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.
Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов:
На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.
Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.
Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.
Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.
Влияние температуры
Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.
Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.
Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)
Методы тестирования и интерпретация результатов
Кратковременное или точечное измерение
Это наиболее простой метод. Он подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и фиксацию значения сопротивления изоляции на этот момент. Как уже указывалось выше, на такое прямое измерение сопротивления изоляции значительное влияние оказывает температура и влажность, поэтому измерение следует стандартизировать при контрольной температуре и для сравнения с предыдущими измерениями следует фиксировать уровень влажности. С помощью данного метода можно проанализировать качество изоляции, сравнивая текущее измеренное значение с результатами нескольких предыдущих тестов. Со временем это позволит получить более достоверную информацию о характеристиках изоляции тестируемой установки или оборудования по сравнению с одиночным испытанием.
Если условия измерения остаются идентичными (то же самое испытательное напряжение, то же время измерения и т.д.), то при периодических измерениях путем мониторинга и интерпретации любых изменений можно получить четкую оценку состояния изоляции. После записи абсолютного значения, необходимо проанализировать изменение во времени. Таким образом, измерение, показывающее относительно низкое значение изоляции, которое, тем не менее, стабильно во времени, теоретически должно доставлять меньше беспокойства, чем значительное снижение сопротивления изоляции со временем, даже если сопротивление изоляция выше, чем рекомендованное минимальное значение. В общем, любое внезапное падение сопротивления изоляции свидетельствует о проблеме, требующей изучения.
На приведенном ниже графике показан пример показаний сопротивления изоляции для электродвигателя.
В точке A сопротивление изоляции уменьшается из-за старения и накопления пыли.
Резкое падение в точке B указывает на повреждение изоляции.
В точке C неисправность была устранена (обмотка электродвигателя перемотана), поэтому вернулось более высокое значение сопротивления изоляции, остающееся стабильным во времени, что указывает на ее хорошее состояние.
Методы тестирования, основанные на влиянии времени приложения испытательного напряжения (PI и DAR)
Эти методы включают последовательное измерение значений сопротивления изоляции в указанное время. Их преимуществом является неподверженность особому влиянию температуры, поэтому их можно применять без коррекции результатов, если только испытательное оборудование не подвергается во время теста значительным колебаниям температуры.
Данные методы идеально подходят для профилактического обслуживания вращающихся машин и для мониторинга изоляции.
Если изоляционный материал находится в хорошем состоянии, ток утечки или ток проводимости будет низким, а на начальный замер сильно влияют токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. При приложении испытательного напряжения со временем измеренное значение сопротивления изоляции повышается, так как уменьшаются эти токи помех. Необходимое для измерения изоляции в хорошем состоянии время стабилизации зависит от типа изоляционного материала.
Если изоляционный материал находится в плохом состоянии (поврежден, грязный и влажный), ток утечки будет постоянным и очень высоким, часто превышающим токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. В таких случаях измерение сопротивления изоляции очень быстро становится постоянным и стабилизируется на высоком значении напряжения.
Изучение изменения значения сопротивления изоляции в зависимости от времени приложения испытательного напряжения дает возможность оценить качество изоляции. Этот метод позволяет сделать выводы, даже если не ведется журнал измерения изоляции. Тем не менее, рекомендуется записывать результаты периодических измерений, проводимых в контексте программы профилактического обслуживания.
Показатель поляризации (PI)
При использовании этого метода два показания снимаются через 1 минуту и 10 минут, соответственно. Отношение (без размерностей) 10-минутного значения сопротивления изоляции к 1-минутному значению называется показателем поляризации (PI). Этот показатель можно использовать для оценки качества изоляции.
Метод измерения с использованием показателя поляризации идеально подходит для тестирования цепей с твердой изоляцией. Данный метод не рекомендуется использовать на таком оборудовании, как масляные трансформаторы, поскольку он дает низкие результаты, даже если изоляция находится в хорошем состоянии.
Рекомендация IEEE 43-2000 «Рекомендуемые методы тестирования сопротивления изоляции вращающихся машин» определяет минимальное значение показателя поляризации (PI) для вращающихся машин переменного и постоянного тока в температурных классах B, F и H равным 2.0. В общем случае значение PI, превышающее 4, является признаком превосходной изоляции, а значение ниже 2 указывает на потенциальную проблему.
PI = R (10-минутное измерение изоляции) / R (1-минутное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR)
Для установок или оборудования, содержащих изоляционные материалы, в которых ток поглощения уменьшается быстро, для оценки состояния изоляции, возможно, будет достаточно провести измерение через 30 секунд и 60 секунд. Коэффициент DAR определяется следующим образом:
DAR = R (60-секундное измерение изоляции) / R (30-секундное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Значение DAR (нормы)
Метод, основанный на влиянии изменения испытательного напряжения (тестирование с помощью ступенчатого напряжения)
Наличие загрязнений (пыль, грязь и т.п.) или влаги на поверхности изоляции обычно четко выявляется с помощью зависящего от времени измерения сопротивления (PI, DAR и т.д.). Однако этот тип тестирования, проводимый с использованием низкого напряжение относительно диэлектрического напряжения испытываемого изолирующего материала, может иногда пропускать признаки старения изоляции или механические повреждения. Значительное же увеличение прикладываемого испытательного напряжения может, со своей стороны, вызвать повреждение в этих слабых точках, что приведет к существенному уменьшению измеренного значения сопротивления изоляции.
Для обеспечения эффективности соотношение между шагами изменения напряжения должно быть 1 к 5, и каждый шаг должен быть одинаковым по времени (обычно от 1 до 10 минут), оставаясь при этом ниже классического напряжения испытания электрической прочности (2Un + 1000 В). Полученные с помощью данного метода результаты полностью независимы от типа изоляции и температуры, потому что он основан не на внутреннем значении измеряемого изолятора, а на эффективном сокращении значения, получаемого по истечении одного и того же времени для двух разных испытательных напряжений.
Снижение значения сопротивления изоляции на 25% или более между первым и вторым шагами измерения является свидетельством ухудшения изоляции, которое обычно связано с наличием загрязнений.
Метод испытания рассеиванием в диэлектрике (DD)
Тест рассеивания в диэлектрике (DD), также известный как измерение тока повторного поглощения, выполняется путем измерения тока рассеивания в диэлектрике на испытуемом оборудовании.
Поскольку все три составляющие тока (ток зарядки емкости, ток поляризации и ток утечки) присутствуют во время стандартного испытания изоляции, на определение тока поляризации или поглощения может влиять наличие тока утечки. Вместо попытки измерить во время тестирования изоляции ток поляризации при тестировании рассеяния в диэлектрике (DD) измеряется ток деполяризации и ток разряда емкости после тестирования изоляции.
Принцип измерения состоит в следующем. Сначала тестируемое оборудование заряжается в течение времени, достаточного для достижения стабильного состояния (зарядка емкости и поляризация завершена, и единственным протекающим током является ток утечки). Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра и при этом измеряется протекающий ток. Этот ток состоит из зарядного тока емкости и тока повторного поглощения, которые в совокупности дают общий ток рассеивания в диэлектрике. Данный ток измеряется по истечении стандартного времени в одну минуту. Электрический ток зависит от общей емкости и конечного испытательного напряжения. Значение DD рассчитывается по формуле:
DD = Ток через 1 минуту / (Испытательное напряжение x Емкость)
Тест DD позволяет идентифицировать избыточные токи разряда, когда поврежден или загрязнен один из слоев многослойной изоляции. При точечных испытаниях или тестах PI и DAR подобный дефект можно упустить. При заданном напряжении и емкости ток разряда будет выше, если поврежден один из слоев изоляции. Постоянная времени этого отдельного слоя больше не будет совпадать с другими слоями, что приведет к более высокому значению тока по сравнению с неповрежденной изоляцией. Однородная изоляция будет иметь значение DD, близкое к нулю, а допустимая многослойная изоляция будет иметь значение DD до 2. В приведенной ниже таблице указано состояние в зависимости от полученного значения DD.
Выполняем замер сопротивления изоляции электропроводки своими руками
Измерение сопротивления изоляции электропроводки должно выполняться во время приемо-сдаточных работ; периодически, согласно нормам и установленным правилам, а также после проведения ремонтов сети освещения. При этом производится не только замер сопротивления изоляции между фазных и нулевых проводов, но и сопротивление изоляции между ними и проводником заземления.
Это позволяет вовремя диагностировать и устранять возможные повреждения изоляции, что снижает риск коротких замыканий и пожаров.
Работа с мегаомметром
Что такое мегаомметр?
Прибор для замера сопротивления изоляции электропроводки называется мегаомметр. Принцип его действия основан на измерении токов утечки между двумя точками электрической цепи. Чем они выше, тем ниже сопротивление изоляции, и, соответственно, данная электроустановка требует повышенного внимания.
Кто и когда имеет право производить замеры мегаомметром
Приборы замера сопротивления изоляции электропроводки имеют определенные требования по работе с ними. Так для самостоятельной работы мегаомметром в электроустановках до 1000В вам необходима третья группа допуска по электробезопастности.
Итак:
Обратите внимание! Наружная электропроводка и проводка, выполненная в особо опасных помещениях, должна проходить замер сопротивления изоляции ежегодно. Кроме того ежегодно проходит проверку электропроводка кранов, лифтов, детских и оздоровительных учреждений.
Как работать с мегаомметром?
Для подключения к электрической сети прибор зaмерa сопротивления изоляции электропроводки имеет два вывода длиной до трех метров. Они дают возможность подключать прибор к электрической цепи.
Обратите внимание! Для работы с мегаомметром во всех электроустановках, на которых предстоит производить замеры, следует снять напряжение. Кроме того следует снять напряжение с соседних электроустановок, к которым возможно случайное прикосновение.
Обратите внимание! При выполнении замера должны быть приняты меры по предотвращению повреждения полупроводниковых и микроэлектронных приборов в цепи. Поэтому если в вашей цепи таковые присутствуют, их необходимо «выцепить» до проведения замеров.
Несколько слов о мультиметре
Большинство мультиметров имеют функцию замера сопротивления. Но измеряют они не сопротивление изоляции, а сопротивление электрической цепи.
Поэтому для проведения периодических проверок сопротивления изоляции он не предназначен. Мультиметр позволит вам своими руками отыскать место повреждения провода, найти плохой контакт, проверить целостность заземляющего проводника, а также еще целый ряд необходимых задач. Но замерить сопротивление изоляции он не способен.
Вывод
Надеемся, наша инструкция поможет вам определиться со сроками и методами проведения проверки сопротивления изоляции. Ведь многочисленные видео в сети интернет зачастую дают информацию несоответствующую действительности о возможности использования для этих целей мультиметра.
Недаром в большинстве случаев такими измерениями занимаются специальные высоковольтные лаборатории, которые имеют все необходимое оборудование, специалистов и сертификацию, согласно действующего законодательства.