Indikátory kvality izolace — odpor, koeficient absorpce, index polarizace a další

Dielektrická izolace je povinnou izolační součástí každého kabelu, která nejen odděluje vodivé vodiče od sebe, fyzicky je izoluje, ale také chrání vodiče před škodlivými účinky různých faktorů prostředí. Kabel může mít jeden nebo více takových plášťů.

Stav těchto střel je jedním z určujících kritérií z hlediska bezpečnosti obsluhy i provozuschopnosti zařízení. Pokud z nějakého důvodu praskne dielektrická izolace vodičů, způsobí nehodu, úraz elektrickým proudem nebo dokonce požár. A existuje mnoho možných důvodů pro porušení kvality izolace:

• mechanické poškození během montáže, opravy nebo výkopových prací;

• poškození izolace vlhkostí nebo teplotou;

• bezohledné elektrické připojení vodičů;

• systematické překračování přípustných proudových parametrů pro kabel;

• konečně přirozené stárnutí izolace...

Je důležité pravidelně sledovat ukazatele kvality izolace.

Kompletní výměna elektroinstalace je každopádně vždy velmi materiálně nákladná a trvá dlouho, nemluvě o ztrátách a ztrátách, které podniku vznikají z výpadků proudu a z neplánovaných odstávek zařízení. Pro nemocnice a některá strategicky důležitá zařízení je pro ně narušení pravidelného režimu napájení obecně nepřijatelné.

Proto je mnohem důležitější problému předcházet, předcházet znehodnocení izolace, včas kontrolovat její kvalitu a v případě potřeby rychle opravit, vyměnit a předejít nehodám a jejich následkům. Za tímto účelem se provádějí měření ukazatelů kvality izolace — čtyři parametry, z nichž každý bude popsán níže.

I když izolační hmota vlastně je dielektrikum, a neměl by vést elektrický proud, jako ideální plochý kondenzátor, ale v malém množství jsou v něm volné náboje. A i malý posun dipólů také způsobuje špatnou elektrickou vodivost (unikající proud) izolace.

V izolaci se navíc vlivem vlhkosti nebo nečistot objevuje i povrchová elektrická vodivost. A akumulace energie v tloušťce dielektrika od působení stejnosměrného proudu je zcela izolována jako jakýsi malý kondenzátor, který jako by se nabíjel přes nějaký odpor.

V zásadě lze izolaci kabelu (nebo vinutí elektrického stroje) znázornit jako obvod sestávající ze tří paralelně zapojených obvodů: kapacita C, která představuje geometrickou kapacitu a způsobuje polarizaci izolace v celém objemu. , kapacita vodičů a celý objem dielektrika se sériově zapojeným absorpčním odporem, jako by se kondenzátor nabíjel přes odpor. Nakonec je v celém objemu izolace svodový odpor, který způsobuje svodový proud přes dielektrikum.

Parametry charakterizující kvalitu elektrické izolace

Aby se zajistilo, že elektrická izolace nezpůsobí narušení provozních režimů elektrického zařízení a bezpečnosti jeho provozu, je nutné zajistit jeho vysokou kvalitu, určenou stupněm elektrické vodivosti (čím nižší je elektrická vodivost, tím vyšší je je kvalita).

Při zapnutí izolace pod napětím jí procházejí elektrické proudy v důsledku nehomogenity konstrukce a přítomnosti vodivých vměstků, jejichž velikost je dána aktivním a kapacitním odporem izolace. Kapacita izolace závisí na jejích geometrických rozměrech, během krátké doby po zapnutí se tato kapacita nabije za průchodu elektrického proudu.

Obecně řečeno, izolací protékají tři typy proudu: polarizace, absorpce a trvalý proud. Polarizační proudy způsobené přemístěním souvisejících nábojů v izolaci až do ustavení rovnovážného stavu (rychlá polarizace) mají tak krátkou životnost, že jsou obvykle nedetekovatelné.

To vede k tomu, že průchod takových proudů není spojen s energetickými ztrátami, proto je v ekvivalentním obvodu izolačního odporu větev, která bere v úvahu průchod polarizačních proudů, reprezentována čistou kapacitou, bez aktivního odporu.

Klesající proud v důsledku opožděných polarizačních procesů souvisí s energetickými ztrátami v dielektriku (např. k překonání odporu molekul, když jsou dipóly obráceny ve směru pole); proto odpovídající větev ekvivalentního odporu zahrnuje také aktivní odpor.

Konečně přítomnost vodivých inkluzí v izolaci (ve formě plynových bublin, vlhkosti atd.) vede ke vzniku průchozích kanálů.

Elektrická vodivost (odpor) izolace je při stejnosměrném a střídavém napětí rozdílná, protože při střídavém napětí procházejí izolací absorpční proudy po celou dobu působení napětí.

Při vystavení konstantnímu napětí je kvalita izolace charakterizována dvěma parametry: aktivním odporem a kapacitou, nepřímo charakterizovanou poměrem R60 / R15.

Když je na izolaci přivedeno střídavé napětí, není možné rozdělit svodový proud na jeho složky (vodivým proudem a absorpčním proudem), proto se kvalita izolace posuzuje podle velikosti ztráty energie v ní (dielektrické ztráty) .

Kvantitativní charakteristikou ztrát je dielektrická ztrátová tečna, tedy tangens úhlu komplementárního k úhlu mezi proudem a napětím v izolaci do 90°.V případě ideální izolace může být reprezentován jako kondenzátor, ve kterém je vektor proudu před vektorem napětí o 90 °. Čím více energie je rozptýleno v izolaci, tím vyšší je tečna dielektrických ztrát a tím horší je kvalita izolace.

Aby byla zachována úroveň elektrické izolace, která splňuje bezpečnostní požadavky a režim provozu elektrických instalací, PUE zajišťuje regulaci izolačního odporu sítí. Periodické zkoušky izolace jsou standardizovány pro spotřebitele elektrické energie.

Izolační odpor mezi každým vodičem a zemí, jakož i mezi všemi vodiči v oblasti mezi dvěma sousedními pojistkami v distribuční síti s napětím do 1000 V, musí být minimálně 0,5 MΩ. Pro měření a testování izolačního odporu v elektrických instalacích nejčastěji do 1000 V používají se megametry.

Izolační odpor Riso

Princip měření je následující. Při přivedení konstantního napětí na desky kondenzátoru se nejprve objeví pulz nabíjecího proudu, jehož hodnota v prvním okamžiku závisí pouze na odporu obvodu a teprve poté je absorpční kapacita (polarizační kapacita) nabitý, přičemž proud exponenciálně klesá a zde lze experimentálně zjistit časovou konstantu RC. Pomocí měřiče izolačních parametrů se tedy měří izolační odpor Riso.

Měření se provádějí při teplotě ne nižší než + 5 °C, protože při nižší teplotě se odráží vliv chladící a mrazivé vlhkosti a obraz se stává daleko od objektivity.Po odstranění zkušebního napětí se náboj na "izolačním kondenzátoru" začne snižovat, protože dochází k dielektrické absorpci náboje.

Míra absorpce DAR

Stupeň aktuální vlhkosti v izolaci se odráží číselně v absorpčním koeficientuprotože čím více je izolace navlhčena, tím intenzivnější je dielektrická absorpce náboje uvnitř. Na základě hodnoty koeficientu absorpce se rozhodne o nutnosti vysušení izolace transformátorů, motorů apod.

Vypočítejte poměr izolačních odporů po 60 sekundách a 15 sekundách po zahájení měření odporu – jedná se o koeficient absorpce.

Čím více vlhkosti v izolaci, tím větší je svodový proud, tím nižší je DAR (koeficient dielektrické absorpce = R60 / R15). V mokré izolaci je více nečistot (nečistoty jsou ve vlhkosti), snižuje se odpor vlivem nečistot, zvyšují se ztráty, klesá teplotní průrazné napětí, urychluje se tepelné stárnutí izolace. Pokud je koeficient nasákavosti menší než 1,3, je nutné izolaci vysušit.

Polarizační index PI

Dalším důležitým ukazatelem kvality izolace je index polarizace. Odráží pohyblivost nabitých částic uvnitř dielektrika pod vlivem elektrického pole. Čím novější, neporušenější a lepší izolace, tím méně nabitých částic se v ní pohybuje, jako v dielektriku. Čím vyšší je index polarizace, tím starší je izolace.

Pro zjištění tohoto parametru se vypočítá poměr hodnot izolačního odporu po 10 minutách a 1 minutě po zahájení testů. Tento koeficient (polarizační index = R600 / R60) prakticky ukazuje zbytkový zdroj izolace jako vysoce kvalitní dielektrikum, které stále může plnit svou funkci. Polarizační index PI nesmí být menší než 2.

Koeficient dielektrického výboje DD

Nakonec je zde koeficient dielektrického výboje. Tento parametr pomáhá identifikovat vadnou, poškozenou vrstvu mezi vrstvami vícevrstvé izolace. DD (dielektrický výboj) se měří následovně.

Nejprve se izolace nabije, aby se změřila její kapacita, po ukončení nabíjecího procesu zůstává dielektrikem svodový proud. Nyní je izolace zkratována a jednu minutu po zkratu se měří zbytkový dielektrický výbojový proud v nanoampérech. Tento proud v nanoampérech se dělí měřeným napětím a izolační kapacitou. DD musí být menší než 2.