Pokazatelji kvalitete izolacije — otpor, koeficijent apsorpcije, indeks polarizacije i drugi

Dielektrična izolacija je obvezni izolacijski dio svakog kabela, koji ne samo da razdvaja vodljive žice jedne od drugih, fizički ih izolira, već i štiti žice od štetnih učinaka različitih čimbenika okoline. Kabel može imati jedan ili više takvih omotača.

Stanje ovih projektila jedan je od kriterija koji određuju sigurnost za osoblje i operativnost opreme. Ako iz nekog razloga pukne dielektrična izolacija žica, to će uzrokovati nesreću, strujni udar ljudi ili čak požar. Postoji mnogo mogućih razloga za kršenje kvalitete izolacije:

• mehanička oštećenja tijekom instalacijskih, popravnih ili iskopanih radova;

• oštećenje izolacije od vlage ili temperature;

• beskrupulozno električno spajanje žica;

• sustavno prekoračenje dopuštenih parametara struje za kabel;

• konačno prirodno starenje izolacije...

Važno je redovito pratiti pokazatelje kvalitete izolacije.

U svakom slučaju, potpuna zamjena ožičenja uvijek je materijalno skupa i traje dugo, a da ne spominjemo gubitke i gubitke koje poduzeće ima od nestanka struje i neplaniranih zastoja opreme. Što se tiče bolnica i nekih strateški važnih objekata, za njih je poremećaj redovnog režima opskrbe električnom energijom uglavnom neprihvatljiv.

Zato je puno važnije spriječiti problem, spriječiti propadanje izolacije, provjeriti njezinu kvalitetu na vrijeme, a kada je potrebno — pravodobno popraviti, zamijeniti i izbjeći nezgode i njihove posljedice. U tu svrhu provode se mjerenja pokazatelja kvalitete izolacije - četiri parametra, od kojih će svaki biti opisan u nastavku.

Iako izolacijska tvar zapravo jest dielektrik, i ne bi trebao provoditi električnu struju, poput idealnog ravnog kondenzatora, međutim, u maloj količini, u njemu postoje besplatni naboji. Čak i mali pomak dipola također uzrokuje lošu električnu vodljivost (struju curenja) izolacije.

Osim toga, zbog prisutnosti vlage ili prljavštine, u izolaciji se pojavljuje i površinska električna vodljivost. A akumulacija energije u debljini dielektrika od djelovanja istosmjerne struje potpuno je izolirana kao neka vrsta malog kondenzatora, koji kao da se puni kroz neki otpor.

U principu, izolacija kabela (ili namota električnog stroja) može se prikazati kao strujni krug koji se sastoji od tri paralelno spojena kruga: kapacitet C, koji predstavlja geometrijski kapacitet i uzrokuje polarizaciju izolacije u cijelom volumenu , kapacitet žica i cjelokupni volumen dielektrika sa serijski spojenim apsorpcijskim otporom, kao da se kondenzator puni kroz otpornik. Konačno, postoji otpor propuštanja kroz cijeli volumen izolacije, što uzrokuje struju propuštanja kroz dielektrik.

Parametri koji karakteriziraju kvalitetu električne izolacije

Kako bi se osiguralo da električna izolacija ne uzrokuje kršenja načina rada električne opreme i sigurnost njezina rada, potrebno je osigurati njegovu visoku kvalitetu, određenu stupnjem električne vodljivosti (što je manja električna vodljivost, veća je je kvaliteta).

Kada je izolacija uključena pod naponom, kroz nju prolaze električne struje zbog nehomogenosti strukture i prisutnosti vodljivih inkluzija, čija je veličina određena aktivnim i kapacitivnim otporom izolacije. Kapacitet izolacije ovisi o njegovim geometrijskim dimenzijama, au kratkom vremenu nakon uključivanja dolazi do punjenja uz prolazak električne struje.

Općenito govoreći, kroz izolaciju teku tri vrste struje: polarizacija, apsorpcija i kontinuirana struja. Polarizacijske struje uzrokovane pomicanjem pripadajućih naboja u izolaciji do uspostavljanja ravnotežnog stanja (brza polarizacija) toliko su kratkotrajne da se obično ne mogu detektirati.

To dovodi do činjenice da prolaz takvih struja nije povezan s gubicima energije, stoga je u ekvivalentnom krugu izolacijskog otpora grana koja uzima u obzir prolaz polarizacijskih struja predstavljena čistim kapacitetom, bez aktivnog otpora.

Struja ponora zbog odgođenih procesa polarizacije povezana je s gubicima energije u dielektriku (na primjer, za prevladavanje otpora molekula kada su dipoli okrenuti prema smjeru polja); stoga odgovarajuća grana ekvivalentnog otpora uključuje i aktivni otpor.

Konačno, prisutnost vodljivih inkluzija u izolaciji (u obliku mjehurića plina, vlage itd.) dovodi do pojave prolaznih kanala.

Električna vodljivost (otpor) izolacije je različita kada je izložena istosmjernom i izmjeničnom naponu, jer kod izmjeničnog napona kroz izolaciju prolaze apsorpcijske struje za cijelo vrijeme izloženosti naponu.

Kada je izložena konstantnom naponu, kvalitetu izolacije karakteriziraju dva parametra: aktivni otpor i kapacitet, neizravno karakteriziran omjerom R60 / R15.

Kada se na izolaciju dovede izmjenični napon, nemoguće je razdvojiti struju curenja na komponente (kroz struju vodljivosti i struju apsorpcije), stoga se kvaliteta izolacije procjenjuje količinom gubitka energije u njoj (dielektrični gubici) .

Kvantitativna karakteristika gubitaka je tangens dielektričnog gubitka, odnosno tangens kuta komplementarnog kutu između struje i napona u izolaciji do 90°.U slučaju idealne izolacije, može se predstaviti kao kondenzator u kojem je vektor struje ispred vektora napona za 90 °. Što je veća snaga raspršena u izolaciji, to je veći tangens dielektričnog gubitka i lošija je kvaliteta izolacije.

Kako bi se održala razina električne izolacije koja zadovoljava sigurnosne zahtjeve i način rada električnih instalacija, PUE predviđa regulaciju izolacijskog otpora mreža. Periodična ispitivanja izolacije standardizirana su za potrošače električne energije.

Otpor izolacije između svakog vodiča i zemlje, kao i između svih vodiča u području između dva susjedna osigurača u distribucijskoj mreži napona do 1000 V, mora biti najmanje 0,5 MΩ. Za mjerenje i ispitivanje otpora izolacije u električnim instalacijama do 1000 V najčešće koriste se megometri.

Izolacijski otpor Riso

Princip mjerenja je sljedeći. Kada se na ploče kondenzatora dovede konstantni napon, prvo se pojavi impuls struje naboja, čija vrijednost u prvom trenutku vremena ovisi samo o otporu kruga, a tek tada apsorpcijski kapacitet (polarizacijski kapacitet) nabijen, dok struja eksponencijalno opada i ovdje možete eksperimentalno pronaći vremensku konstantu RC. Tako se uz pomoć mjerača izolacijskih parametara mjeri izolacijski otpor Riso.

Mjerenja se provode na temperaturi ne nižoj od + 5 ° C, jer se na nižim temperaturama odražava utjecaj hlađenja i smrzavanja vlage i slika postaje daleko od objektivnosti.Nakon uklanjanja ispitnog napona, naboj na "izolacijskom kondenzatoru" počinje se smanjivati ​​kako dolazi do dielektrične apsorpcije naboja.

Stopa apsorpcije DAR

Stupanj trenutnog sadržaja vlage u izolaciji odražava se numerički u koeficijentu apsorpcije, jer što je izolacija više nakvašena, to je intenzivnija dielektrična apsorpcija naboja unutar nje. Na temelju vrijednosti koeficijenta apsorpcije donosi se odluka o potrebi sušenja izolacije transformatora, motora i dr.

Izračunajte omjer izolacijskih otpora nakon 60 sekundi i 15 sekundi nakon početka mjerenja otpora—to je koeficijent apsorpcije.

Što je više vlage u izolaciji, veća je struja curenja, niži je DAR (koeficijent dielektrične apsorpcije = R60 / R15). U mokroj izolaciji ima više nečistoća (nečistoće su u vlazi), smanjuje se otpor zbog nečistoća, povećavaju se gubici, smanjuje toplinski probojni napon, ubrzava se toplinsko starenje izolacije. Ako je koeficijent apsorpcije manji od 1,3, potrebno je osušiti izolaciju.

Indeks polarizacije PI

Sljedeći važan pokazatelj kvalitete izolacije je indeks polarizacije. Odražava pokretljivost nabijenih čestica unutar dielektrika pod utjecajem električnog polja. Što je izolacija novija, netaknutija i bolja, manje se nabijene čestice kreću unutar nje, kao u dielektriku. Što je veći indeks polarizacije, to je izolacija starija.

Da biste pronašli ovaj parametar, izračunava se omjer vrijednosti otpora izolacije nakon 10 minuta i 1 minute nakon početka ispitivanja. Ovaj koeficijent (indeks polarizacije = R600 / R60) praktički pokazuje preostali resurs izolacije kao visokokvalitetnog dielektrika koji još može obavljati svoju funkciju. Indeks polarizacije PI ne smije biti manji od 2.

Koeficijent dielektričnog pražnjenja DD

Na kraju, tu je i koeficijent dielektričnog pražnjenja. Ovaj parametar pomaže u prepoznavanju neispravnog, oštećenog sloja među slojevima višeslojne izolacije. DD (dielektrično pražnjenje) mjeri se na sljedeći način.

Prvo se izolacija puni kako bi se izmjerio njezin kapacitet, a nakon završetka procesa punjenja kroz dielektrik ostaje struja curenja. Sada je izolacija kratko spojena i jednu minutu nakon kratkog spoja mjeri se zaostala struja dielektričnog pražnjenja u nanoamperima. Ova struja u nanoamperima dijeli se s naponom koji se mjeri i izolacijskim kapacitetom. DD mora biti manji od 2.