Meranie izolačného odporu inštalácie pri prevádzkovom napätí
Ak je sieť (inštalácia) pod prevádzkovým napätím, potom je možné jej izolačný odpor určiť pomocou voltmetra (obr. 1).
Na meranie izolácie určíme:
1) sieťové prevádzkové napätie U;
2) napätie medzi vodičom A a zemou UA (údaj voltmetra v polohe A prepínača);
3) napätie medzi vodičom B a zemou UB (údaj voltmetra v polohe prepínača B).
Pripojením voltmetra k vodiču A a označením odporu voltmetra rv, rxA a rxB izolačného odporu vodičov A a B k zemi môžeme napísať výraz pre prúd pretekajúci izoláciou vodiča B;
Obrázok 1. Schéma merania izolačného odporu dvojvodičovej siete voltmetrom.
Pripojením voltmetra k vodiču B môžeme napísať výraz pre prúd pretekajúci izoláciou vodiča A.
Spoločným riešením dvoch výsledných rovníc pre rxA a rxB nájdeme izolačný odpor vodiča A voči zemi:
a izolačný odpor vodiča B voči zemi
Ak si všimneme hodnoty voltmetrov, keď sú zapnuté, a nahradíme tieto hodnoty do vyššie uvedených vzorcov, nájdeme hodnoty izolačného odporu každého z drôtov vzhľadom na zem.
Ak je izolačný odpor vodiča A voči zemi veľký v porovnaní s odporom voltmetra, potom keď je prepínač v polohe A, voltmeter bude zapojený do série s izolačným odporom rxB, ktorého hodnota v tomto prípade môže byť určený podľa vzorca:
Podobne, ak je odpor rxB veľký v porovnaní s odporom voltmetra, potom v polohe B prepínača bude voltmeter zapojený do série s izolačným odporom rxA, ktorého hodnota je
Z posledných výrazov je zrejmé, že hodnoty voltmetra pripojeného medzi jeden vodič a zem pri konštantnom napätí siete U závisia iba od izolačného odporu druhého vodiča. Preto môže byť voltmeter odstupňovaný v ohmoch a z jeho odčítania môžete priamo odhadnúť hodnotu izolačného odporu siete ... Tieto ohmovo odstupňované voltmetre sa nazývajú aj ohmmetre.
Na sledovanie stavu izolácie môžete namiesto jedného voltmetra s prepínačom použiť dva voltmetre vrátane ich podľa schémy znázornenej na obr. 2. V tomto prípade, keď je izolácia normálna, každý z voltmetrov zobrazí napätie rovnajúce sa polovici sieťového napätia.
Ryža. 2.Schéma monitorovania stavu izolácie dvojvodičovej siete.
Ak sa izolačný odpor jedného z vodičov zníži, napätie na voltmetri pripojenom k tomuto vodiču klesne a na druhom voltmetri sa zvýši, pretože ekvivalentný odpor medzi svorkami prvého voltmetra klesá a napätie v sieti je rozložená v pomere k odporom.
V trojfázových sieťach sa stav izolácie monitoruje aj pomocou voltmetrov zapojených medzi vodiče a zem (obr. 3).
Ryža. 3. Schéma sledovania stavu izolácie trojfázovej siete.
Ak je izolácia všetkých vodičov trojfázového obvodu rovnaká, potom každý z voltmetrov indikuje fázové napätie. Ak sa izolačný odpor jedného z vodičov, napríklad prvého, začne znižovať, zníži sa aj údaj voltmetra pripojeného k tomuto vodiču, pretože potenciálny rozdiel medzi týmto vodičom a zemou sa zníži. Súčasne sa zvýšia hodnoty ďalších dvoch voltmetrov.
Ak izolačný odpor prvého vodiča klesne na nulu, potom potenciálny rozdiel medzi týmto vodičom a zemou bude tiež nulový a prvý voltmeter bude dávať nulovú hodnotu. Súčasne sa potenciálny rozdiel medzi druhým vodičom a uzemnenie, ako aj medzi tretím vodičom a zemou, sa zvýši na sieťové napätie, ktoré zaznamená druhý a tretí voltmetr.
Na monitorovanie stavu izolácie vo vysokonapäťových trojfázových obvodoch s neuzemneným neutrálom sa používajú buď tri elektrostatické voltmetre zapojené priamo medzi vodiče a zem (obr.3), alebo tri napäťové transformátory zapojené do hviezdy (obr. 4), alebo päťstupňové napäťové transformátory (obr. 5).
Bežne nie sú trojúrovňové napäťové transformátory vhodné na monitorovanie izolačného stavu. V skutočnosti, keď je jedna z fáz inštalácie uzemnená, primárne vinutie tejto fázy napäťového transformátora bude skratované (obr. 4), zatiaľ čo ostatné dve vinutia budú na linke pod napätím. V dôsledku toho sa magnetické toky v jadrách týchto dvoch fáz výrazne zvýšia a budú uzavreté cez jadro skratovanej fázy a cez puzdro transformátora. Tento magnetický tok indukuje významný prúd v skratovanom vinutí, čo môže spôsobiť prehriatie a poškodenie transformátora.
Obrázok 4 Schéma monitorovania izolačného stavu trojfázovej siete vysokého napätia
Obr. 5 Schéma zariadenia a zaradenie päťpólového transformátora napätia
V päťbarovom transformátore, keď je jedna z fáz inštalácie skratovaná k zemi, magnetické toky ostatných dvoch fáz transformátora sa uzavrú cez prídavné tyče transformátora bez toho, aby došlo k prehriatiu transformátora.
Prídavné tyče majú zvyčajne vinutia, ku ktorým sú pripojené relé a signalizačné zariadenia, ktoré sa aktivujú, keď je jedna z fáz inštalácie uzavretá voči zemi, pretože magnetické toky, ktoré sa v tomto prípade objavujú v prídavných tyčiach, indukujú napr. atď. s