מדידות התנגדות בידוד ומסמכים רגולטוריים: מאפיינים של דיאלקטריות, בדיקות

תפעול רשת החשמל בלתי אפשרי ללא שימוש בכבלים. החוטים בהם נעשה שימוש מאופיינים בפרמטרים שונים, אחד מהם הוא בידוד. עם הזמן, פרמטר זה מתדרדר עקב השפעת הסביבה החיצונית וחימום עם זרימת הזרם. לכן, על מנת למנוע התרחשות של תקלה, יש צורך מדי פעם לבצע, בהתאם למסמכים הרגולטוריים, מדידות התנגדות בידוד.

מהות הבידוד

בהנדסת חשמל המונח "בידוד" מתייחס לחלק במבנה המתנגד למעבר זרם חשמלי. הוא משמש למניעת התרחשות של קצר חשמלי בין חומרים מוליכים וכדי להגן על אורגניזם חי מפני התחשמלות. ישנם סוגים שונים של בידוד, הנבחרים בהתאם למקום השימוש בכבל ולתנאים הטכניים. הדרישות העיקריות עבורו הן עמידות בפני נזק מכני, עמידות בפני לחות וטמפרטורה קיצונית.

זרם חשמלי העובר דרך החוט מאבד את כוחו. זה נובע מהמבנה של המוליך, כלומר סוג סריג הגביש שלו, נוכחות של זיהומים, פגמים. נושאי המטען, מתנגשים באי-הומוגניות, משחררים אנרגיה, אשר הופכת לחום, המובילה לחימום הבידוד. אם הכוח המתפזר מתברר כגדול מספיק, אז הפרמטרים של שכבת המגן משתנים, ויכול להתרחש התמוטטות תרמית ולאחר מכן חשמלית. הדבר מקל גם על ידי הסביבה, שאינה מאפשרת להוציא מספיק חום מהחוטים או אפילו תורמת לחימום בחוץ.

התמוטטות דיאלקטרית גורמת בדרך כלל לקצר חשמלי (קצר חשמלי), המלווה ביצירת ושחרור הכוח המקסימלי שספק הכוח יכול לספק.

הזרם העצום שנוצר במהלך קצר חשמלי לא רק משבית מכשירי חשמל וציוד בתוך שברירי שנייה, אלא גם גורם לשריפה. לכן, התנגדות חום והתנגדות הם, אולי, המאפיינים העיקריים של דיאלקטרי. כמו כן, חשוב שהבידוד לא יתמוך בעירה במקרה של טמפרטורות חריגות.

בטבע דיאלקטריות מוחלטות לא קיימות. כל גוף פיזי מסוגל להוליך זרם חשמלי, מכיוון שהוא מורכב מאטומים ומולקולות. לכן, בהתאם לעוצמת הזרם החשמלי, משתמשים במבודדים בעלי ההתנגדות הפנימית הנדרשת למניעת התרחשות הולכה. במהלך הפעולה, ערך זה לא צריך לחרוג מהסטנדרטים שנקבעו. ערכים אלה לתנאים שונים נקבעים על ידי מסמכים רגולטוריים, תוך שהם מסדירים גם את תזמון המדידות של התנגדות הבידוד.

סוגי חומרי הגנה

כל החיווט החשמלי, וזה חל לא רק על חוטים, אלא גם על חלקים של מנועים חשמליים, חייב להיות מובחן על ידי גמישות וחוזק גבוהים לאורך כל תקופת הפעולה. מבודדים בעלי תכונות אופטימליות אלו הם החומרים הבאים:

1. גוּמִי. הוא עשוי מחומרים מלאכותיים וטבעיים כאחד. לדוגמה, גומיות בוטאדיאן ובוטיל. היתרון בשימוש בו טמון בייצור הפשוט שלו, בגמישות ובקלות היישום על המוליך. החיסרון הוא הזדקנות ובלאי מהיר. חשיפה לטמפרטורה גורמת לחומר להתייבש ולהתפרק.
2. פלסטי. סוג זה של בידוד עשוי מפוליאתילן צולב (EPS). על פי מאפייניו, הוא מתאים ביותר לשימוש בשילוב עם כבלי מתח גבוה. היתרונות של מבודד זה הם עמידות בפני סביבות אלקליות וחומציות, לחות גבוהה, חוזק. תוספים בשימוש מיוחד הופכים את המבודד לעמיד בפני סדקים ומגדילים את נקודת ההיתוך. הבדיל בין פלסטיק לפי צפיפות ודרגת גמישות.
3. פוליוויניל כלוריד (PVC). יש לו יציבות תרמית גבוהה ויכולת לא לשנות את הפרמטרים הדיאלקטריים שלו במתחים גבוהים. אבל באותו זמן, חומר זה נהרס על ידי חשיפה לקרינה אולטרה סגולה, ולכן הוא משמש רק בתוך הבית. תהליך הייצור הוא הזול ביותר בהשוואה לסוגים אחרים של מבודדים.
4. עיתון. למרות שהוא בעצמו מבודד טבעי, הוא משמש לעתים רחוקות בגלל מתח הפריצה הנמוך שלו. לרוב, הוא ספוג בנוסף בלכות מיוחדות, המגדילות את תכונות הבידוד שלו, ההיגרוסקופיות ומפחיתות את חדירות האדים. בייצור של סיבים השתמשו בתאית, כותנה, מקל או אסבסט.
5. פלואורופלסטי. זה נחשב לחומר האמין ביותר, אך שונה במורכבות היישום שלו על המנצח. קשה לפגוע בו באופן מכני, והוא אינרטי לחלוטין להתקפה כימית. עמיד בטמפרטורות מ-90 עד 250 מעלות.

מאפיינים דיאלקטריים

במהלך פעולתם של מכשירי חשמל, הבידוד מושפע מגורמים שונים. אלה כוללים מתח חשמלי, מתח מכני ותרמי. מתח DC מציין ערך הפועל לאורך זמן שאינו עולה על 15% עבור רשתות עד 220 קילו וולט, 10% עבור 330 קילו וולט ו-5% עבור רשתות עד 500 קילו וולט ויותר. בנוסף, קיים מתח יתר פנימי ומתח יתר אטמוספרי. הראשון מופיע במצבי חירום או תהליכי מיתוג, המאופיינים בזמן חשיפה קצר (עד 10 שניות) ובמשרעת גדולה.

השני מתרחש במהלך פגיעות ברק ונמשך מאיות השנייה, אך יש לו משרעת בסדר גודל של מיליון וולט.

בידוד נבדל על ידי המראה שלו לתוך אלה פנימיים וחיצוניים. הראשון מאופיין ביכולת לרפא את עצמו. כלומר, הוא משחזר לחלוטין את תכונותיו לאחר תקלה חשמלית. ההגנה החיצונית חשופה ישירות להשפעת האוויר, אך במקביל משתמשת בנוסף בתכונות הדיאלקטריות שלה.

המאפיינים העיקריים של בידוד הנדרשים להערכת יעילותו כוללים:

1. הִתנַגְדוּת. זהו הפרמטר החשוב ביותר שנמדד בעת בדיקתו. הוא זה שקובע את בטיחות הפעולה של מתקנים וקווים חשמליים. המדידה שלו מתבצעת בזרם קבוע של ערך מסוים.
2. הקבוע הדיאלקטרי. במוליכים, נוכחות הקיבול אינה רצויה ביותר, והבידוד צריך להיות נמוך ככל האפשר. הוא מאופיין במידת הקיטוב, כלומר, ההשפעה של חלקיקים מקוטבים על העוצמה המתקבלת.
3. זווית אובדן דיאלקטרי. קובע את אובדן החשמל. זה מחושב לפי הנוסחה: Pa = U²* 2 * π * f * C * tan φ, כאשר: tan φ - תלוי בהפרש הפוטנציאל המופעל. מדידת פרמטר זה והשוואתו לערך הקודם מאפשרת להסיק לגבי מידת וקצב ההזדקנות של המבודד.
4. חוזק חשמלי. הוא מאופיין בערך של מתח התמוטטות, כלומר, הערך שבו מתרחש ההתמוטטות.

בנוסף לפרמטרים חשמליים, למבודדים יש גם מאפיינים פיזיקליים וכימיים: צמיגות, דרגת עמידות בחום, נקודות ריכוך ונפילה. וגם עמידות לכפור, אוזון וחנקן.

מסמכים נורמטיביים

הבטיחות שמספק הבידוד חייבת להבטיח את התכונות הדיאלקטריות. דרישות אלה מסופקות על ידי תקנים שונים ו-GOST. אי עמידה בהם מוביל לנזק וסיכון אפשריים. הדרישות למאפיינים הטכניים של המבודד הן די מחמירות, הם כדלקמן:

• הבטחת אמינות העבודה במקרה של סוגים שונים של מתח יתר;
• יצירת תנאים לעבודה אנושית בטוחה;
• הגבלת החשיפה להפרעות בתדר רדיו;
• הימנעות מהפסדי חשמל.

המסמכים הנורמטיביים העיקריים המסדירים את הדרישות ותנאי האימות הם המהדורות הנוכחיות:

מסמכים אלו מספקים מידע מקיף על תדירות המדידות וקבילות תוצאותיהן. לכן, בהתאם ל-PTEEP, כלומר סעיף 2.12.17, יש לבדוק את מצב הבידוד לפחות אחת לשלוש שנים. במקביל, נקבעו התנאים שבהם מתבצעות מדידות מדי שנה. למשל, בחדרים עם לחות גבוהה, או היכן שיש נוזלים כימיים.

עיתוי המדידות יכול להיקבע בנוסף על ידי כללי הגנת עבודה בין-מגזריים, בטיחות אש, פקודות של משרדים מחלקתיים. אבל יחד עם זאת, הם לא צריכים לסתור מסמכים רגולטוריים: GOST, PUE, PTEEP.

כל תוצאות הבדיקה חייבות להיות מתועדות ומאושרות על ידי השירותים הטכניים המתאימים. בעת בדיקת חיווט חשמלי, בנוסף למדידות התנגדות, ניתן להקצות מבחני חוזק. בנוסף, קשיות ודליקות נחקרות לעתים קרובות.

מתודולוגיית בדיקה

על פי ה-PUE, רק מומחים מוסמכים עם מכשירים מכוילים בתקן GOST צריכים לבצע בדיקת בידוד להתנגדות חשמלית.

ניתוח הנתונים המתקבלים מותר לאנשי כוח אדם העוסקים בבעיות בידוד עם השכלה מיוחדת.

מגוהמטרים המיועדים למתחי DC שונים משמשים כמכשיר מדידה: 100 V, 500 V, 1 kV, 2.5 kV. במכשירים מהדגם הישן, נעשה שימוש בגנרטור מכני, שעבודתו מבוססת על העיקרון דינמות, בעוד בודקים מודרניים משתמשים בממירים אלקטרוניים ואוטונומיים ספקי כוח.

אותה מדידה של התנגדות הבידוד של חיווט חשמלי היא כדלקמן:

• הקו המחבר ומכשיר המדידה נבדקים ויזואלית.
• הקו הנמדד מנותק ממקור החשמל, מכל המתקנים החשמליים, המכשירים ומעגלים אחרים.
• מטען שיורי אפשרי מוסר מהקו למספר דקות באמצעות הארקה.
• מגוהמטר קובע את טווח המדידה בהתאם לערך הצפוי.
• בדיקה מתבצעת. לשם כך, תחילה סוגרים את בדיקות המד, ולוחצים על כפתור הבדיקה, ולאחר מכן הם נפתחים והפעולה חוזרת על עצמה. במקרה הראשון, המכשיר צריך להראות אפס, ובשני, אינסוף.
• בדיקות מבוצעות בכל שלב של החוט ביחס לאחרות המוארקות זמנית, או בין פאזה לאדמה.
• הקריאות נרשמות רק לאחר זמן מסוים (כדקה), כאשר כל החולפים מסתיימים ומחט המדידה תופסת עמדה יציבה.
• אם מגבלת המדידה נבחרה באופן שגוי, המטען מוסר שוב מהחוטים, וחוזרים על המדידות.
• לאחר סיום הבדיקה, התוצאה מוזנת לטבלה המציינת את שיטת הבדיקה.

ברגע שהבדיקה מסתיימת, המטען שיורי מוסר מהקו או הציוד שנבדק על ידי הארקה זמנית. האדם המבצע פעולה זו חייב להיות על בסיס מבודד וללבוש כפפות דיאלקטריות. המדידות מתבצעות בטמפרטורה של 25 ± 10 מעלות צלזיוס ולחות אוויר של כ-80%, אלא אם כן נקבעו דרישות אחרות בתנאים הטכניים.

ניואנסים של מבחנים

מטרת המדידות היא לבסס אפשרות לפריצת הבידוד במתח גבוה, אך ללא סיכון לפגיעה בו בזמן הבדיקה. במהלך הבדיקה, על פי GOST 12.3.019.80, יש להבטיח את בטיחות העבודה. אבחון בידוד עם מתח מעל 1 קילו וולט מבוצע על ידי שני אנשים עם קבוצת סובלנות של לפחות מחלקה 4. לפני תחילת העבודה, יש לוודא שאין מגע של אנשים עם הקו הנמדד, בעוד שנגיעה בטסטר עם חלקים חיים אסורה בהחלט.

לכל כבל תקן התנגדות בידוד משלו. לפי PTEEP p. 6.2 וסעיף PUE 1.8.37, עבור כבלי חשמל שתוכננו מעל 1 kV, ההתנגדות חייבת להיות לפחות 10 MΩ, מתחת ל- 1 kV - 0.5 MΩ. לפיכך, מדידת בידוד היא תהליך חשוב ומורכב ביותר, המתחשב בדרישות של מסמכי רגולציה שונים. במקרה זה, כל התוצאות חייבות להיות מתועדות כהלכה, והבדיקה עצמה חייבת להתבצע על ידי מומחים מוסמכים.