Indikátory kvality izolácie — odpor, koeficient absorpcie, index polarizácie a iné

Dielektrická izolácia je povinnou izolačnou súčasťou každého kábla, ktorý nielen oddeľuje vodivé vodiče od seba, fyzicky ich izoluje, ale tiež chráni vodiče pred škodlivými účinkami rôznych faktorov prostredia. Kábel môže mať jeden alebo viac takýchto plášťov.

Stav týchto projektilov je jedným z definujúcich kritérií z hľadiska bezpečnosti pre personál a prevádzkyschopnosť zariadení. Ak z nejakého dôvodu praskne dielektrická izolácia vodičov, spôsobí to nehodu, úraz elektrickým prúdom pre ľudí alebo dokonca požiar. A existuje veľa možných dôvodov pre porušenie kvality izolácie:

• mechanické poškodenie počas inštalácie, opravy alebo výkopových prác;

• poškodenie izolácie vlhkosťou alebo teplotou;

• bezohľadné elektrické pripojenie drôtov;

• systematické prekračovanie prípustných parametrov prúdu pre kábel;

• konečne prirodzené starnutie izolácie...

Je dôležité pravidelne sledovať ukazovatele kvality izolácie.

V každom prípade je kompletná výmena elektroinštalácie vždy veľmi materiálne nákladná a trvá dlho, nehovoriac o stratách a stratách, ktoré podniku vznikajú pri výpadkoch elektriny a neplánovaných odstávkach zariadení. Čo sa týka nemocníc a niektorých strategicky dôležitých zariadení, pre ne je narušenie bežného režimu napájania vo všeobecnosti neprijateľné.

Preto je oveľa dôležitejšie problémom predchádzať, predchádzať znehodnoteniu izolácie, včas kontrolovať jej kvalitu a v prípade potreby rýchlo opraviť, vymeniť a predísť nehodám a ich následkom. Na tento účel sa vykonávajú merania ukazovateľov kvality izolácie — štyri parametre, z ktorých každý bude popísaný nižšie.

Hoci izolačná látka v skutočnosti je dielektrikum, a nemal by viesť elektrický prúd, ako ideálny plochý kondenzátor, avšak v malom množstve sú v ňom voľné náboje. A aj malý posun dipólov spôsobuje aj zlú elektrickú vodivosť (unikajúci prúd) izolácie.

V izolácii sa navyše vplyvom vlhkosti alebo nečistôt objavuje aj povrchová elektrická vodivosť. A akumulácia energie v hrúbke dielektrika od pôsobenia jednosmerného prúdu je úplne izolovaná ako akýsi malý kondenzátor, ktorý sa zdá byť nabíjaný cez nejaký odpor.

V zásade môže byť izolácia kábla (alebo vinutia elektrického stroja) reprezentovaná ako obvod pozostávajúci z troch paralelne zapojených obvodov: kapacita C, ktorá predstavuje geometrickú kapacitu a spôsobuje polarizáciu izolácie v celom objeme. , kapacita drôtov a celý objem dielektrika so sériovo zapojeným absorpčným odporom, ako keby sa kondenzátor nabíjal cez odpor. Nakoniec je v celom objeme izolácie zvodový odpor, ktorý spôsobuje zvodový prúd cez dielektrikum.

Parametre charakterizujúce kvalitu elektrickej izolácie

Aby sa zabezpečilo, že elektrická izolácia nespôsobí narušenie prevádzkových režimov elektrického zariadenia a bezpečnosti jeho prevádzky, je potrebné zabezpečiť jeho vysokú kvalitu, určenú stupňom elektrickej vodivosti (čím nižšia je elektrická vodivosť, tým vyššia je je kvalita).

Pri zapnutí izolácie pod napätím ňou prechádzajú elektrické prúdy v dôsledku nehomogenity konštrukcie a prítomnosti vodivých inklúzií, ktorých veľkosť je určená aktívnym a kapacitným odporom izolácie. Kapacita izolácie závisí od jej geometrických rozmerov.V priebehu krátkeho času po zapnutí sa táto kapacita nabije za prechodu elektrického prúdu.

Všeobecne povedané, izoláciou prechádzajú tri typy prúdu: polarizácia, absorpcia a trvalý prúd. Polarizačné prúdy spôsobené vytesnením združených nábojov v izolácii až do dosiahnutia rovnovážneho stavu (rýchla polarizácia) sú také krátkodobé, že sú zvyčajne nedetekovateľné.

To vedie k tomu, že prechod takýchto prúdov nie je spojený so stratami energie, preto je v ekvivalentnom obvode izolačného odporu vetva, ktorá zohľadňuje prechod polarizačných prúdov, reprezentovaná čistou kapacitou bez aktívneho odporu.

Pokles prúdu spôsobený oneskorenými polarizačnými procesmi súvisí so stratami energie v dielektriku (napríklad na prekonanie odporu molekúl, keď sú dipóly otočené v smere poľa); preto zodpovedajúca vetva ekvivalentného odporu zahŕňa aj aktívny odpor.

Nakoniec prítomnosť vodivých inklúzií v izolácii (vo forme plynových bublín, vlhkosti atď.) vedie k vzniku priechodných kanálov.

Elektrická vodivosť (odpor) izolácie je pri pôsobení jednosmerného a striedavého napätia rozdielna, pretože pri striedavom napätí prechádzajú izoláciou absorpčné prúdy počas celej doby pôsobenia napätia.

Pri vystavení konštantnému napätiu sa kvalita izolácie vyznačuje dvoma parametrami: aktívny odpor a kapacita, nepriamo charakterizovaná pomerom R60 / R15.

Keď sa na izoláciu aplikuje striedavé napätie, nie je možné rozdeliť zvodový prúd na jeho zložky (prostredníctvom vodivého prúdu a absorpčného prúdu), preto sa kvalita izolácie posudzuje podľa množstva straty energie v nej (dielektrické straty) .

Kvantitatívna charakteristika strát je dielektrická stratová tangenta, teda tangens uhla komplementárneho k uhlu medzi prúdom a napätím v izolácii do 90°.V prípade ideálnej izolácie môže byť reprezentovaný ako kondenzátor, v ktorom je vektor prúdu pred vektorom napätia o 90 °. Čím viac energie sa rozptýli v izolácii, tým vyššia je tangenta dielektrickej straty a tým horšia je kvalita izolácie.

Aby sa zachovala úroveň elektrickej izolácie, ktorá spĺňa bezpečnostné požiadavky a režim prevádzky elektrických inštalácií, PUE zabezpečuje reguláciu izolačného odporu sietí. Periodické testy izolácie sú štandardizované pre spotrebiteľov elektrickej energie.

Izolačný odpor medzi každým vodičom a zemou, ako aj medzi všetkými vodičmi v oblasti medzi dvoma susednými poistkami v rozvodnej sieti s napätím do 1000 V musí byť najmenej 0,5 MΩ. Na meranie a skúšanie izolačného odporu v elektrických inštaláciách najčastejšie do 1000 V používajú sa megometre.

Izolačný odpor Riso

Princíp merania je nasledujúci. Keď sa na dosky kondenzátora privedie konštantné napätie, najprv sa objaví impulz nabíjacieho prúdu, ktorého hodnota v prvom okamihu závisí iba od odporu obvodu a až potom je absorpčná kapacita (polarizačná kapacita) nabitý, pričom prúd klesá exponenciálne a tu môžete experimentálne zistiť časovú konštantu RC. Pomocou merača izolačných parametrov sa teda meria izolačný odpor Riso.

Merania sa vykonávajú pri teplote nie nižšej ako + 5 ° C, pretože pri nižšej teplote sa odráža vplyv chladiacej a mraziacej vlhkosti a obraz sa stáva ďaleko od objektivity.Po odstránení skúšobného napätia začne náboj na "izolačnom kondenzátore" klesať, keď dôjde k dielektrickej absorpcii náboja.

Miera absorpcie DAR

Stupeň aktuálnej vlhkosti v izolácii sa odráža číselne v koeficiente absorpciepretože čím viac je izolácia navlhčená, tým intenzívnejšia je dielektrická absorpcia náboja v nej. Na základe hodnoty koeficientu absorpcie sa rozhodne o potrebe vysušiť izolácie transformátorov, motorov a pod.

Vypočítajte pomer izolačných odporov po 60 sekundách a 15 sekundách po začatí merania odporu – toto je koeficient absorpcie.

Čím viac vlhkosti v izolácii, tým väčší zvodový prúd, tým nižší je DAR (koeficient dielektrickej absorpcie = R60 / R15). V mokrej izolácii je viac nečistôt (nečistoty sú vo vlhkosti), znižuje sa odpor vplyvom nečistôt, zvyšujú sa straty, klesá tepelné prierazné napätie, urýchľuje sa tepelné starnutie izolácie. Ak je koeficient nasiakavosti menší ako 1,3, je potrebné izoláciu vysušiť.

Polarizačný index PI

Ďalším dôležitým ukazovateľom kvality izolácie je index polarizácie. Odráža pohyblivosť nabitých častíc vo vnútri dielektrika pod vplyvom elektrického poľa. Čím novšia, neporušenejšia a lepšia izolácia, tým menej nabitých častíc sa v nej pohybuje, ako v dielektriku. Čím vyšší je index polarizácie, tým je izolácia staršia.

Na nájdenie tohto parametra sa vypočíta pomer hodnôt izolačného odporu po 10 minútach a 1 minúte po začiatku testov. Tento koeficient (index polarizácie = R600 / R60) prakticky ukazuje zvyškový zdroj izolácie ako vysokokvalitné dielektrikum, ktoré stále môže plniť svoju funkciu. Polarizačný index PI nesmie byť menší ako 2.

Koeficient dielektrického výboja DD

Nakoniec je tu koeficient dielektrického výboja. Tento parameter pomáha identifikovať chybnú, poškodenú vrstvu medzi vrstvami viacvrstvovej izolácie. DD (dielektrický výboj) sa meria nasledovne.

Najprv sa izolácia nabije, aby sa zmerala jej kapacita, po ukončení procesu nabíjania zostáva cez dielektrikum zvodový prúd. Teraz je izolácia skratovaná a jednu minútu po skrate sa meria zvyškový dielektrický výbojový prúd v nanoampéroch. Tento prúd v nanoampéroch sa delí napätím, ktoré sa má merať, a izolačnou kapacitou. DD musí byť menšie ako 2.