Technologie

Pomiary rezystancji izolacji

Firma SONEL S.A. ze Świdnicy oferuje bogatą gamę przyrządów do pomiaru rezystancji izolacji. Ultranowoczesne modele, oferowane najbardziej wymagającym klientom branży energetycznej, to MIC-10k1 lub MIC-10s1 z napięciem pomiarowych do 10 kV i zakresem do 40 TΩ mierzonej rezystancji. Wszystkie produkowane przez SONEL S.A. modele posiadają 3 gniazda pomiarowe, opisane jako RISO+ , G –strażnik (en. Guard) oraz RISO– .

Fot. 1. Prąd przepływający w i po izolacji

Przy pomiarze rezystancji izolacji, z zastosowaniem wyłącznie zacisku dodatniego RISO+ oraz ujemnego RISO-, do układu pomiarowego miernika wpływa, zarówno prąd płynący całym przekrojem poprzecznym materiału izolacyjnego tzw. prąd skrośny, jak i prąd płynący po powierzchni tegoż materiału, zwany prądem powierzchniowym. W tym miejscu należy wspomnieć, że na całkowity prąd składa się prąd ładowania pojemności, absorbcji oraz wspomniany prąd upływu, na którym się skupimy. Prąd płynący wewnątrz izolacji zależny jest przede wszystkim od materiału, z którego wykonano dielektryk. Prąd płynący wierzchnią stroną materiału izolacyjnego zależy od stopnia zanieczyszczenia i zawilgocenia bądź degradacji tejże izolacji. Na poniższych zdjęciach zobrazowano to zjawisko. Przedstawiono izolator porcelanowy, na powierzchnię którego naniesiono warstwę solanki, celem zasymulowania zanieczyszczenia oraz wilgoci. Po załączeniu napięcia pomiarowego o wartości 10 kV oraz na nastawie funkcji „dopalenia” na mierniku MIC-10s1, na powierzchni izolatora można było zaobserwować powierzchniowe wyładowania niezupełne, tzw. wyładowania pełzające. Niebiesko-fioletowe i żółte rozbłyski oraz charakterystyczne trzaski dowodzą, że po powierzchni izolatora płynął prąd powierzchniowy.

Fot. 2. Zdjęcie wykonane aparatem cyfrowym

 

Fot. 3. Zdjęcie wykonane kamerą Sonel UV-260

Przy identyfikacji miejsca ich występowania, ze znacznych odległości, np. na izolatorach linii napowietrznych NN, można posłużyć się wysokoczułą kamerą wyładowań koronowych  Sonel UV-260, która jest w stanie zarejestrować wyładowa­nia niezupełne nawet, gdy brak jest emisji w świetle widzialnym, oraz detektorem Sonel TUD-1, przeznaczonym do identyfikacji miejsca występowania wyładowań w paśmie ultradźwięków, kiedy to gradient potencjału nie przekroczy wartości pozwalającej na przebicie i powstanie klasycznego łuku elektrycznego lub wspomnianych wyładowań pełzających.

W przypadku zastosowania klasycznej metody pomiaru 2-przewodowego, wartość całkowitego prądu upływu, zmierzonego przez miernik, wyniosła IL= 21,9 µA, zaś rezystancja RISO= 467 MΩ. Po owinięciu w połowie izolatora miedzianego drutu oraz zapięciu do niego trzeciego przewodu pomiarowego tzw. „strażnika”, prąd powierzchniowy został w dużej mierze wyeliminowany z pomiaru, spływając poza układ pomiarowy amperomierza miernika. Zmierzona rezystancja wyniosła wówczas RISO= 907 GΩ, a całkowity prąd upływu powierzchniowego został ograniczony do wartości IL= 9,08 nA.

Fot. 4. Pomiar 2-przewodowy na zabrudzonym izolatorze

 

Fot. 5. Pomiar 3-przewodowy na zabrudzonym izolatorze

 

Fot. 6. Pomiar 2-przewodowy po oczyszczeniu izolatora

 

Fot. 7. Pomiar 3-przewodowy po oczyszczeniu izolatora

Wartość prądu, który płynął po powierzchni izolatora można było w łatwy sposób wyznaczyć:

I powierzch. = IL (całkowity) – I wew.

I powierzch. = 21,900 µA – 0,009 µA

I powierzch. = 21,891 µA

To proste doświadczenie ukazuje, jak prąd powierzchniowy, zależny od wilgoci i zabrudzenia izolacji, może fałszować wyniki mierzonej rezystancji, a w konsekwencji być powodem niezasadnej, nierzadko kosztownej decyzji o wymianie elementu elektroizolacyjnego.

Po wyczyszczeniu izolatora ponowiono pomiary z wykorzystaniem dwóch oraz trzech przewodów pomiarowych.

Po oczyszczeniu izolatora wartość rezystancji dla pomiaru 2-przewodowego wyniosła RISO= 290 GΩ, a prąd upływu osiągnął wartość IL= 36,5 nA. Po podłączeniu przewodu „strażnika”
RISO > 40 TΩ przy wartości prądu upływu IL< 0,01 nA, co udowodniło, że rezystancja wewnętrzna izolatora jest większa niż pierwotnie zmierzono. W pierwszym teście nie udało się wyeliminować w całości całego prądu powierzchniowego. Może to także oznaczać, że pomimo oczyszczenia powierzchni izolatora przewodzi ona dalej prąd, co sugeruje, że jest ona nieznacznie zdegradowana lub po prostu ma takie właściwości. Decyzja o sprawności testowanego izolatora powinna być oparta na dwóch pomiarach. Pomiar z przewodem „strażnikiem” określa nam stan dielektryka wewnątrz. Natomiast pomiar 2-przewodowy mówi, jak wygląda całkowity stan izolacji (w tym powierzchni). Decyzja o wymianie powinna być oparta na obu pomiarach. Wykonując pomiary rezystancji izolacji warto zastosować kilka praktycznych porad, mających bezpośredni wpływ na rzetelność otrzymywanych wyników:

  • zachowaj polaryzację ujemną do żyły roboczej, aby zmniejszyć wpływ zakłóceń zewnętrznych oraz uwzględnić zjawisko elektroendoosmozy,
  • podłącz sondę ST-1 i zapisz wartość temperatury, która będzie potrzebna do wyznaczenia współczynnika kompensacji temperaturowej uzyskanych wyników, tj. do 20°C dla izolatorów, kabli, transformatorów oraz do 40°C dla maszyn wirujących,
  • stosuj przewód strażnika (guard), by wykluczyć prąd upływności powierzchniowej, zależny od stopni zanieczyszczenia i zawilgocenia powierzchni izolacji, ale nie zaniedbuj pomiaru 2-przewodowego, który mówi o ogólnej kondycji izolacji,
  • w środowiskach silnie zakłóconych elektromagnetycznie wykorzystaj dostępne w mierniku filtracje,
  • ustaw przewody pomiarowe w pewnej odległości od siebie i bez kontaktu z jakimikolwiek przedmiotami lub ziemią, aby ograniczyć możliwość wystąpienia prądów upływowych w przewodach,
  • kupując tester izolacji upewnij się, że napięcie pomiarowe zawsze ma przynajmniej taką wartość, jaka została nastawiona i nie jest mniejsza podczas pomiaru. Dobrze jest także zweryfikować, czy prąd pomiarowy podczas ładowania jest stały i zgodny z tym, który został nastawiony w testerze,
  • po zakończeniu testu upewnij się, że obwód jest rozładowany. Miernik wyłączy żółtą diodę, ostrzegającą o obecności napięcia, oraz wyświetli informację o rozładowaniu obiektu.

Regularna kontrola stanu izolacji urządzeń to środek ochrony przed porażeniem elektrycznym. Warto o tym pamiętać, gdyż to od jej wyników zależy ludzkie zdrowe i życie.

Grzegorz Chrzanowski, Kierownik działu konstrukcji elektronicznych SONEL S.A.

Wojciech Siergiej,  Menadżer produktu SONEL S.A.

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top