Merania izolačného odporu a regulačné dokumenty: charakteristiky dielektrík, testovanie

Prevádzka elektrickej siete nie je možná bez použitia káblov. Použité drôty sa vyznačujú rôznymi parametrami, jedným z nich je izolácia. V priebehu času sa tento parameter zhoršuje vplyvom vonkajšieho prostredia a zahrievania s prietokom prúdu. Preto, aby sa predišlo poruchám, je potrebné pravidelne vykonávať merania izolačného odporu v súlade s regulačnými dokumentmi.

Podstata izolácie

V elektrotechnike sa pod pojmom „izolácia“ rozumie časť konštrukcie, ktorá odoláva prechodu elektrického prúdu. Používa sa na zabránenie vzniku skratu medzi vodivými materiálmi a na ochranu živého organizmu pred úrazom elektrickým prúdom. Existujú rôzne typy izolácie, ktoré sa vyberajú v závislosti od miesta použitia kábla a technických podmienok. Hlavnými požiadavkami naň sú odolnosť proti mechanickému poškodeniu, odolnosť proti vlhkosti a teplotným extrémom.

Elektrický prúd prechádzajúci drôtom stráca svoju silu. Je to spôsobené štruktúrou vodiča, konkrétne typom jeho kryštálovej mriežky, prítomnosťou nečistôt, defektov. Nosiče náboja pri zrážke s nehomogenitami uvoľňujú energiu, ktorá sa premieňa na teplo, čo vedie k zahrievaniu izolácie. Ak sa ukáže, že rozptýlený výkon je dostatočne veľký, potom sa parametre ochrannej vrstvy zmenia a môže dôjsť k tepelnému a následne elektrickému prerušeniu. Tomu napomáha aj prostredie, ktoré neumožňuje odvádzať dostatočné teplo z drôtov alebo dokonca prispieva k vykurovaniu vonku.

Dielektrický prieraz zvyčajne vedie ku skratu (skratu), sprevádzanému generovaním a uvoľňovaním maximálneho výkonu, ktorý môže napájací zdroj poskytnúť.

Obrovský prúd vznikajúci pri skrate nielenže vyradí z prevádzky elektrické spotrebiče a zariadenia v priebehu zlomkov sekundy, ale spôsobí aj požiar. Preto sú tepelná odolnosť a odpor možno hlavnými charakteristikami dielektrika. Je tiež dôležité, aby izolácia nepodporovala horenie v prípade abnormálnych teplôt.

V prírode absolútne dielektrika neexistujú. Každé fyzické telo je schopné viesť elektrický prúd, pretože pozostáva z atómov a molekúl. Preto sa v závislosti od výkonu elektrického prúdu používajú izolátory s požadovaným vnútorným odporom, aby sa zabránilo vzniku vedenia. Počas prevádzky by táto hodnota nemala prekročiť stanovené normy. Tieto hodnoty pre rôzne podmienky sú určené regulačnými dokumentmi, pričom regulujú aj načasovanie meraní izolačného odporu.

Druhy ochranných materiálov

Všetky elektrické rozvody, a to nielen vodičov, ale aj častí elektromotorov, sa musia vyznačovať vysokou elasticitou a pevnosťou počas celej doby prevádzky. Izolátory s týmito optimálnymi vlastnosťami sú nasledujúce materiály:

1. Guma. Je vyrobený z umelých aj prírodných materiálov. Napríklad butadiénové a butylové kaučuky. Výhoda jeho použitia spočíva v jeho jednoduchej výrobe, flexibilite a jednoduchosti aplikácie na vodič. Nevýhodou je starnutie a rýchle opotrebovanie. Vystavenie teplote spôsobí vysušenie a rozpad látky.
2. Plastové. Tento typ izolácie je vyrobený zo sieťovaného polyetylénu (EPS). Podľa svojich vlastností je najvhodnejší na použitie v spojení s vysokonapäťovými káblami. Výhody tohto izolátora sú odolnosť voči alkalickému a kyslému prostrediu, vysoká vlhkosť, pevnosť. Špeciálne použité prísady robia izolant odolným voči praskaniu a zvyšujú bod topenia. Rozlišujte plast podľa hustoty a stupňa elasticity.
3. Polyvinylchlorid (PVC). Má vysokú tepelnú stabilitu a schopnosť nemeniť svoje dielektrické parametre pri vysokých napätiach. Zároveň sa však tento materiál ničí vystavením ultrafialovému žiareniu, preto sa používa iba v interiéri. Výrobný proces je najlacnejší v porovnaní s inými typmi izolátorov.
4. Papier. Hoci je sám o sebe prirodzeným izolantom, používa sa len zriedka kvôli nízkemu prieraznému napätiu. Najčastejšie sa dodatočne impregnuje špeciálnymi lakmi, ktoré zvyšujú jeho izolačné vlastnosti, hygroskopickosť a znižujú paropriepustnosť. Pri výrobe vlákien sa používa celulóza, bavlna, trstina alebo azbest.
5. Fluoroplastické. Považuje sa za najspoľahlivejší materiál, ale líši sa zložitosťou jeho aplikácie na vodič. Je ťažké ho mechanicky poškodiť a je úplne inertný voči chemickému napadnutiu. Odoláva teplotám od -90 do 250 stupňov.

Dielektrické vlastnosti

Počas prevádzky elektrických spotrebičov je izolácia ovplyvnená rôznymi faktormi. Patrí sem elektrické namáhanie, mechanické a tepelné namáhanie. Jednosmerné napätie označuje dlhodobo pôsobiacu hodnotu nepresahujúcu 15 % pre siete do 220 kV, 10 % pre 330 kV a 5 % pre siete do 500 kV a viac. Okrem toho existuje vnútorné prepätie a atmosférické prepätie. Prvý sa objavuje v núdzových situáciách alebo spínacích procesoch, ktoré sa vyznačujú krátkym časom expozície (do 10 sekúnd) a veľkou amplitúdou.

Druhý nastáva pri úderoch blesku a trvá stotiny sekundy, ale má amplitúdu rádovo milión voltov.

Izolácia sa vyznačuje svojim vzhľadom na vnútornú a vonkajšiu. Prvý sa vyznačuje schopnosťou samoliečby. To znamená, že po elektrickom výpadku úplne obnoví svoje vlastnosti. Vonkajšia ochrana je priamo vystavená vplyvu vzduchu, no zároveň dodatočne využíva jej dielektrické vlastnosti.

Medzi hlavné charakteristiky izolácie potrebné na posúdenie jej účinnosti patria:

1. Odpor. Toto je najdôležitejší parameter, ktorý sa meria pri jeho kontrole. Je to on, kto určuje bezpečnosť prevádzky elektrických inštalácií a vedení. Jeho meranie sa vykonáva pri konštantnom prúde určitej hodnoty.
2. Dielektrická konštanta. Vo vodičoch je prítomnosť kapacity extrémne nežiaduca a izolácia by mala byť čo najnižšia. Vyznačuje sa stupňom polarizácie, teda vplyvom polarizovaných častíc na výslednú intenzitu.
3. Uhol dielektrickej straty. Určuje stratu výkonu. Vypočíta sa podľa vzorca: Pa = U²* 2 * π * f * C * tan φ, kde: tan φ - závisí od použitého rozdielu potenciálov. Meranie tohto parametra a jeho porovnanie s predchádzajúcou hodnotou umožňuje vyvodiť záver o stupni a rýchlosti starnutia izolátora.
4. Elektrická pevnosť. Je charakterizovaná hodnotou prierazného napätia, to znamená hodnotou, pri ktorej dôjde k prierazu.

Okrem elektrických parametrov majú izolanty aj fyzikálne a chemické vlastnosti: viskozitu, triedu tepelnej odolnosti, body mäknutia a kvapkania. A tiež odolnosť voči mrazu, ozónu a dusíku.

Normatívne dokumenty

Bezpečnosť poskytovaná izoláciou musí zaručovať dielektrické vlastnosti. Tieto požiadavky sú stanovené rôznymi normami a GOST. Ich nedodržanie vedie k možným škodám a riziku. Požiadavky na technické vlastnosti izolátora sú pomerne prísne, sú nasledovné:

• zabezpečenie spoľahlivosti práce v prípade rôznych druhov prepätí;
• vytváranie podmienok pre bezpečnú ľudskú prácu;
• obmedzenie vystavenia vysokofrekvenčnému rušeniu;
• predchádzanie stratám energie.

Hlavné normatívne dokumenty upravujúce požiadavky a podmienky overovania sú aktuálne vydania:

Tieto dokumenty poskytujú komplexné informácie o frekvencii meraní a prijateľnosti ich výsledkov. Takže v súlade s PTEEP, konkrétne odsekom 2.12.17, by sa mal izolačný stav kontrolovať aspoň raz za tri roky. Zároveň sa určili podmienky, za ktorých sa každoročne uskutočňujú merania. Napríklad v miestnostiach s vysokou vlhkosťou alebo tam, kde sú chemické kvapaliny.

Načasovanie meraní môže byť dodatočne stanovené medzisektorovými pravidlami ochrany práce, požiarnej bezpečnosti, príkazmi rezortných ministerstiev. Zároveň by však nemali byť v rozpore s regulačnými dokumentmi: GOST, PUE, PTEEP.

Všetky výsledky kontroly musia byť zdokumentované a schválené príslušnými technickými službami. Pri kontrole elektrického vedenia je možné okrem meraní odporu priradiť aj testy pevnosti. Okrem toho sa často skúma tvrdosť a horľavosť.

Metodika testovania

Podľa PUE by test izolácie elektrického odporu mali vykonávať iba certifikovaní špecialisti s kalibrovanými zariadeniami v norme GOST.

Analýza získaných údajov je umožnená osobám elektrotechnického personálu zaoberajúceho sa problematikou izolácie so špeciálnym vzdelaním.

Ako merací prístroj sa používajú megaohmmetre určené pre rôzne jednosmerné napätia: 100 V, 500 V, 1 kV, 2,5 kV. V zariadeniach starého modelu sa používa mechanický generátor, ktorého práca je založená na princípe dynamá, zatiaľ čo moderné testery využívajú elektronické meniče a autonómne napájacie zdroje.

Rovnaké meranie izolačného odporu elektrického vedenia je nasledovné:

• Vizuálne sa kontroluje spojovacie vedenie a meracie zariadenie.
• Merané vedenie je odpojené od zdroja energie, všetkých elektrických inštalácií, prístrojov a iných obvodov.
• Prípadný zvyškový náboj sa z vedenia odstráni na niekoľko minút pomocou uzemnenia.
• Megaohmmeter nastavuje oblasť merania podľa očakávanej hodnoty.
• Prebieha kontrola. Za týmto účelom sa najskôr zatvoria sondy merača a stlačí sa testovacie tlačidlo, potom sa otvoria a operácia sa zopakuje. V prvom prípade by malo zariadenie ukazovať nulu a v druhom nekonečno.
• Testy sa vykonávajú na každej fáze drôtu vzhľadom na ostatné dočasne uzemnené alebo medzi fázou a zemou.
• Údaje sa zaznamenávajú až po určitom čase (asi 1 minúta), keď pominú všetky prechodné javy a meracia ručička zaujme stabilnú polohu.
• Ak bol limit merania zvolený nesprávne, náboj sa z drôtov opäť odstráni a merania sa zopakujú.
• Po skončení testu sa výsledok zapíše do tabuľky s uvedením testovacej metódy.

Akonáhle je testovanie ukončené, zvyškový náboj sa odstráni z testovaného vedenia alebo zariadenia dočasným uzemnením. Osoba vykonávajúca túto operáciu musí byť na izolovanom podklade a nosiť dielektrické rukavice. Merania sa vykonávajú pri teplote 25 ± 10 °C a vlhkosti vzduchu cca 80 %, pokiaľ technické podmienky nestanovujú iné požiadavky.

Nuansy testov

Účelom meraní je zistiť možnosť prerazenia izolácie vysokým napätím, avšak bez rizika jej poškodenia v čase testovania. Počas testovania musí byť podľa GOST 12.3.019.80 zaistená bezpečnosť práce. Diagnostiku izolácie s napätím nad 1 kV vykonávajú dve osoby s tolerančnou skupinou minimálne triedy 4. Pred začatím práce je potrebné zabezpečiť, aby nedošlo ku kontaktu osôb s meraným vedením, pričom je prísne zakázané dotýkať sa testera živými časťami.

Každý kábel má svoj vlastný štandard izolačného odporu. Podľa PTEEP s. 6.2 a PUE článok 1.8.37, pre silové káble navrhnuté nad 1 kV musí byť odpor najmenej 10 MΩ, pod 1 kV - 0,5 MΩ. Meranie izolácie je teda veľmi dôležitý a zložitý proces, ktorý zohľadňuje požiadavky rôznych regulačných dokumentov. V tomto prípade musia byť všetky výsledky správne zdokumentované a samotný test musia vykonať certifikovaní špecialisti.