Misure di resistenza di isolamento e documenti normativi: caratteristiche dei dielettrici, prove

Il funzionamento della rete elettrica è impossibile senza l'uso di cavi. I fili utilizzati sono caratterizzati da vari parametri, uno dei quali è l'isolamento. Nel tempo, questo parametro si deteriora a causa dell'influenza dell'ambiente esterno e del riscaldamento con il flusso di corrente. Pertanto, al fine di evitare il verificarsi di un guasto, è necessario eseguire periodicamente, in conformità con i documenti normativi, misurazioni della resistenza di isolamento.

L'essenza dell'isolamento

In ingegneria elettrica, il termine "isolamento" si riferisce alla parte di una struttura che resiste al passaggio della corrente elettrica. Viene utilizzato per prevenire il verificarsi di un cortocircuito tra materiali conduttivi e per proteggere un organismo vivente da scosse elettriche. Esistono diversi tipi di isolamento, selezionati in base al luogo di utilizzo del cavo e alle condizioni tecniche. I requisiti principali per questo sono la resistenza ai danni meccanici, la resistenza all'umidità e alle temperature estreme.

La corrente elettrica che passa attraverso il filo perde potenza. Ciò è dovuto alla struttura del conduttore, ovvero al tipo del suo reticolo cristallino, alla presenza di impurità, difetti. I portatori di carica, scontrandosi con disomogeneità, rilasciano energia, che si trasforma in calore, portando al riscaldamento dell'isolante. Se la potenza dissipata risulta essere abbastanza grande, i parametri dello strato protettivo cambiano e possono verificarsi guasti termici e quindi elettrici. Ciò è facilitato anche dall'ambiente, che non consente di rimuovere sufficiente calore dai fili o addirittura contribuisce al riscaldamento all'esterno.

La rottura dielettrica di solito provoca un cortocircuito (cortocircuito), accompagnato dalla generazione e dal rilascio della massima potenza che l'alimentatore può fornire.

L'enorme corrente generata durante un cortocircuito non solo disabilita apparecchi e apparecchiature elettriche in una manciata di frazioni di secondo, ma provoca anche un incendio. Pertanto, la resistenza al calore e la resistenza sono, forse, le caratteristiche principali di un dielettrico. È inoltre importante che l'isolamento non supporti la combustione in caso di temperature anomale.

In natura i dielettrici assoluti non esistono. Qualsiasi corpo fisico è in grado di condurre corrente elettrica, poiché è costituito da atomi e molecole. Pertanto, a seconda della potenza della corrente elettrica, vengono utilizzati isolatori con la resistenza interna richiesta per prevenire il verificarsi di conduzione. Durante il funzionamento, questo valore non dovrebbe andare oltre gli standard stabiliti. Questi valori per varie condizioni sono determinati da documenti normativi, mentre regolano anche i tempi delle misurazioni della resistenza di isolamento.

Tipi di materiali protettivi

Tutti i cablaggi elettrici, e questo vale non solo per i cavi, ma anche per le parti dei motori elettrici, devono essere caratterizzati da elevata elasticità e resistenza durante l'intero periodo di funzionamento. Gli isolanti con queste proprietà ottimali sono i seguenti materiali:

1. Gomma. È realizzato con materiali sia artificiali che naturali. Ad esempio, butadiene e gomme butiliche. Il vantaggio del suo utilizzo risiede nella semplicità di fabbricazione, flessibilità e facilità di applicazione al conduttore. Lo svantaggio è l'invecchiamento e la rapida usura. L'esposizione alla temperatura provoca l'essiccamento e la disgregazione della sostanza.
2. Plastica. Questo tipo di isolamento è realizzato in polietilene reticolato (EPS). In base alle sue caratteristiche, è più adatto per l'uso in combinazione con cavi ad alta tensione. I vantaggi di questo isolante sono la resistenza agli ambienti alcalini e acidi, l'elevata umidità, la forza. Additivi appositamente utilizzati rendono l'isolante resistente alla fessurazione e aumentano il punto di fusione. Distinguere la plastica per densità e grado di elasticità.
3. Cloruro di polivinile (PVC). Ha un'elevata stabilità termica e la capacità di non modificare i suoi parametri dielettrici ad alte tensioni. Ma allo stesso tempo, questo materiale viene distrutto dall'esposizione alle radiazioni ultraviolette, quindi viene utilizzato solo all'interno. Il processo di fabbricazione è il più economico rispetto ad altri tipi di isolanti.
4. Carta. Sebbene sia di per sé un isolante naturale, viene utilizzato raramente a causa della sua bassa tensione di rottura. Molto spesso, è inoltre impregnato di vernici speciali, che ne aumentano le proprietà isolanti, l'igroscopicità e riducono la permeabilità al vapore. Nella produzione di fibre utilizzate cellulosa, cotone, canna o amianto.
5. Fluoroplastico. È considerato il materiale più affidabile, ma differisce nella complessità della sua applicazione al conduttore. È difficile da danneggiare meccanicamente ed è completamente inerte all'attacco chimico. Resiste a temperature da -90 a 250 gradi.

Caratteristiche dielettriche

Durante il funzionamento degli apparecchi elettrici, l'isolamento è influenzato da vari fattori. Questi includono stress elettrico, stress meccanico e termico. La tensione DC indica un valore che agisce per lungo tempo non superiore al 15% per reti fino a 220 kV, 10% per 330 kV e 5% per reti fino a 500 kV e oltre. Inoltre, c'è sovratensione interna e sovratensione atmosferica. Il primo compare in situazioni di emergenza o processi di commutazione, caratterizzati da un breve tempo di esposizione (fino a 10 secondi) e una grande ampiezza.

Il secondo si verifica durante i fulmini e dura centesimi di secondo, ma ha un'ampiezza dell'ordine del milione di volt.

L'isolamento si distingue per il suo aspetto in interni ed esterni. Il primo è caratterizzato dalla capacità di autoguarigione. Cioè, ripristina completamente le sue proprietà dopo un guasto elettrico. La protezione esterna è direttamente esposta all'influenza dell'aria, ma allo stesso tempo utilizza anche le sue proprietà dielettriche.

Le principali caratteristiche dell'isolamento necessarie per valutarne l'efficacia includono:

1. Resistenza. Questo è il parametro più importante che viene misurato durante il controllo. È lui che determina la sicurezza del funzionamento degli impianti e delle linee elettriche. La sua misurazione viene eseguita a una corrente costante di un certo valore.
2. La costante dielettrica. Nei conduttori, la presenza di capacità è estremamente indesiderabile e l'isolamento dovrebbe essere il più basso possibile. È caratterizzato dal grado di polarizzazione, cioè dall'influenza delle particelle polarizzate sull'intensità risultante.
3. Angolo di perdita dielettrica. Determina la perdita di potenza. Si calcola con la formula: Pa = U²* 2 * π * f * C * tan φ, dove: tan φ - dipende dalla differenza di potenziale applicata. La misurazione di questo parametro e il confronto con il valore precedente consente di trarre conclusioni sul grado e sulla velocità di invecchiamento dell'isolante.
4. Resistenza elettrica. È caratterizzato dal valore della tensione di rottura, cioè il valore al quale si verifica la rottura.

Oltre ai parametri elettrici, gli isolanti hanno anche caratteristiche fisiche e chimiche: viscosità, classe di resistenza al calore, punti di rammollimento e goccia. E anche resistenza al gelo, all'ozono e all'azoto.

Documenti normativi

La sicurezza fornita dall'isolamento deve garantire le proprietà dielettriche. Questi requisiti sono previsti da vari standard e GOST. La loro mancata osservanza comporta possibili danni e rischi. I requisiti per le caratteristiche tecniche dell'isolatore sono piuttosto rigorosi, sono i seguenti:

• garantire l'affidabilità del lavoro in caso di sovratensioni di vario genere;
• creazione di condizioni per un lavoro umano sicuro;
• limitare l'esposizione alle interferenze in radiofrequenza;
• evitare perdite di potenza.

I principali documenti normativi che disciplinano i requisiti e i termini di verifica sono le edizioni attuali:

Questi documenti forniscono informazioni complete sulla frequenza delle misurazioni e sull'accettabilità dei loro risultati. Quindi, in accordo con il PTEEP, precisamente il paragrafo 2.12.17, lo stato di isolamento dovrebbe essere controllato almeno una volta ogni tre anni. Allo stesso tempo, sono state determinate le condizioni in cui vengono eseguite le misurazioni annualmente. Ad esempio, in ambienti con elevata umidità o dove sono presenti liquidi chimici.

I tempi delle misurazioni possono inoltre essere stabiliti da norme intersettoriali sulla protezione del lavoro, sicurezza antincendio, ordini dei ministeri dipartimentali. Ma allo stesso tempo, non dovrebbero contraddire i documenti normativi: GOST, PUE, PTEEP.

Tutti i risultati delle ispezioni devono essere documentati e approvati dai servizi tecnici appropriati. Durante il controllo del cablaggio elettrico, oltre alle misurazioni della resistenza, è possibile assegnare test di resistenza. Inoltre, vengono spesso studiate la durezza e l'infiammabilità.

Metodologia di test

Secondo il PUE, solo gli specialisti certificati con dispositivi calibrati nello standard GOST dovrebbero eseguire un test di isolamento per la resistenza elettrica.

L'analisi dei dati ottenuti è consentita alle persone del personale elettrico che si occupano di problemi di isolamento con una formazione speciale.

Come dispositivo di misurazione vengono utilizzati megaohmmetri progettati per varie tensioni CC: 100 V, 500 V, 1 kV, 2,5 kV. Nei dispositivi del vecchio modello viene utilizzato un generatore meccanico, il cui lavoro si basa sul principio dinamo, mentre i moderni tester utilizzano convertitori elettronici e autonomi riserve energetiche.

La stessa misura della resistenza di isolamento del cablaggio elettrico è la seguente:

• La linea di collegamento e il dispositivo di misurazione vengono ispezionati visivamente.
• La linea misurata è scollegata dalla fonte di alimentazione, tutte le installazioni elettriche, gli strumenti e altri circuiti.
• L'eventuale carica residua viene rimossa dalla linea per alcuni minuti mediante messa a terra.
• Il megaohmmetro imposta il campo di misura in base al valore previsto.
• Controllo in corso. Per fare ciò, prima si chiudono le sonde del contatore e si preme il pulsante di test, quindi si aprono e si ripete l'operazione. Nel primo caso, il dispositivo dovrebbe mostrare zero e nel secondo infinito.
• Le prove vengono eseguite su ciascuna fase del filo rispetto ad altre temporaneamente messe a terra, o tra fase e terra.
• Le letture vengono registrate solo dopo un certo tempo (circa 1 minuto), quando tutti i transitori sono terminati e l'ago di misura assume una posizione stabile.
• Se il limite di misurazione è stato scelto in modo errato, la carica viene nuovamente rimossa dai fili e le misurazioni vengono ripetute.
• Al termine della prova, il risultato viene inserito in una tabella che indica il metodo di prova.

Non appena il test è completato, la carica residua viene rimossa dalla linea o dall'apparecchiatura testata mediante una messa a terra temporanea. La persona che esegue questa operazione deve trovarsi su una base isolata e indossare guanti dielettrici. Le misurazioni vengono eseguite a una temperatura di 25 ± 10 ° C e un'umidità dell'aria di circa l'80%, a meno che non siano previsti altri requisiti dalle specifiche.

Sfumature di test

Lo scopo delle misurazioni è stabilire la possibilità di sfondare l'isolamento con l'alta tensione, ma senza il rischio di danneggiarlo al momento della prova. Durante il test, secondo GOST 12.3.019.80, deve essere garantita la sicurezza del lavoro. La diagnostica dell'isolamento con tensione superiore a 1 kV viene eseguita da due persone con un gruppo di tolleranza di almeno classe 4. Prima di iniziare il lavoro, è necessario assicurarsi che non vi sia alcun contatto di persone con la linea misurata, mentre è severamente vietato toccare il tester con parti in tensione.

Ogni cavo ha il proprio standard di resistenza di isolamento. Secondo PTEEP p. 6.2 e clausola PUE 1.8.37, per cavi di alimentazione progettati oltre 1 kV, la resistenza deve essere almeno 10 MΩ, inferiore a 1 kV - 0,5 MΩ. Pertanto, la misurazione dell'isolamento è un processo molto importante e complesso, che tiene conto dei requisiti di vari documenti normativi. In questo caso, tutti i risultati devono essere correttamente documentati e il test stesso deve essere eseguito da specialisti certificati.