Чем измеряют сопротивление изоляции

Что такое мегаомметр и как им пользоваться

Мегаомметр – это прибор для измерения сопротивления изоляции, который подает постоянное напряжение величиной 100, 250, 500, 1000, 2500, 5000В. Это универсальный переносной прибор, предназначенный также для испытаний повышенным напряжением. Мегаомметром испытывают обмотки электродвигателей, силовые кабельные линии, обмотки турбогенераторов и прочее электрооборудование. В общем, везде где есть изоляция, применяют мегаомметр. Данные приборы бывают ручные, цифровые, аналоговые, электронные, механические, высоковольтные.

Сопротивление изоляции, физика процесса

Наиболее часто встречающимся видом измерения в моей практике является измерение сопротивление изоляции. Данный вид измерения можно производить на кабеле (до и после высоковольтных испытаний), обмотке статора турбогенератора, электродвигателе, трансформаторе, даже в релейной защите мегерить цепи приходится постоянно. В общем, на любом электрооборудовании, которое имеет изоляцию, необходимо следить за её величиной и выявлять возможные несоответствия для предотвращения возможных неблагоприятных для оборудования последствий.

Поговорим о физической модели сопротивления изоляции. Более подробно о классах и видах изоляции будет написано в отдельной статье. Уточним же, что факторами, портящими изоляцию являются токи, протекающие в оборудовании и сверхтоки (пусковые, токи кз). В этом материале я остановлюсь на схеме замещения изоляции. Это будет схема, состоящая из двух активных сопротивлений и двух емкостей. Значит, что мы имеем:

• С1 – геометрическая емкость
• С2- абсорбционная емкость
• R1 – сопротивление изоляции
• R2 – сопротивление, потери в котором вызываются абсорбционными токами

Зачем Вам это знать? Ну, я не знаю, возможно, покрасоваться перед не знающими эти основы людьми. Или же, чтобы понять характер прохождения постоянного тока через изоляцию.

Первая цепь состоит из емкости С1. Эта емкость называется геометрической, она характеризуется геометрическими характеристиками изоляции, её расположения относительно земли. Эта емкость разряжается мгновенно, при заземлении изоляции после испытания. Та самая бдыщ, искра при поднесении заземления к испытуемой фазе после опыта.

Вторая цепь имеет в своем составе два элемента – емкость С2 и активное сопротивление R2. Эта цепь имитирует потери при подаче на изоляцию переменного напряжения. R2 характеризует строение и качество изоляции. Чем более изоляция потрепана, тем меньшая величина R2. Емкость С2 называется абсорбционной емкостью. Эта емкость заряжается, при подаче постоянного напряжения, не мгновенно, а за время пропорциональное произведению R2 на С2. Чем лучше диэлектрические свойства изоляции, тем дольше будет заряжаться емкость С2, потому что величина R2 будет больше у здоровой изоляции. В общем, эта емкость отвечает на вопрос, почему после искры надо держать заземление еще пару минут на испытуемой жиле. Она разряжается медленно и заряжается не мгновенно.

Третья ветка состоит из активного сопротивления R3, которое характеризует ток утечки изоляции и потери. Ток возрастает при увлажнении изоляции, пропорционален площади изоляции и обратно пропорционален толщине изоляции. Вот такая электрическая модель изоляции.

История развития мегаомметра

Поговорим про историю развития мегаомметров. Откуда взялось такое название? Вероятно из-за названия измеряемой величины. Кстати, также мегаомметр называют мегер, или говорят промегерить цепь. Знакомо? Оказывается, и возможно, вы это знали, это название происходит от названия древнейшей фирмы по производству измерительного оборудования под названием «Megger». Эта компания появилась еще в 19 веке, а первые тестеры выпускали еще в 1951 году.

Первые мегаомметры, тогда еще мегомметры, были с ручками. Ты крутишь ручку, вырабатывается постоянное напряжение, и ты производишь испытания. Крутить надо было с частотой 120 об/мин. Однако, долго крутить могли не все. Ведь измерения необходимо производить одну минуту, для определения коэффициента абсорбции. Поэтому наука шагнула вперед, и появились аналогичные мегаомметры, но с питанием от сети и кнопкой подачи напряжения. Держать кнопку куда удобнее, чем крутить ручку. Однако тут встает неудобство в том плане, что необходимо найти розетку.

Однако и на этом прогресс не остановился, и появились электронные мегаомметры. Они уже с подсветкой, не обязательно держать кнопку подачи напряжения на протяжении всего испытания, однако, при испытании кабеля, остаточная емкость может спалить прибор (ну я не проверял, но так говорят некоторые инженера).

Как правильно мегаомметр, мегометр, мегомметр, мегаометр или еще как?)

Внимание, говорю правду. Подробнее об этом писал вот тут, но повторюсь еще раз. Правильно прибор для измерения мегаОмов называется мегаомметр. Ранее он назывался мегомметр (например, в книге 1966 года он так и именуется). Новые времена, новые правила. Правильно называть его мегаомметр, так давайте же и будем использовать это название в своей электротехнической жизни. И если мегомметр – это название устаревшее, то прочие интерпретации являются просто неправильными и неграмотными. Хотя можно, например, старые приборы с ручкой, выпущенные в советском союзе называть мегомметры, а новые цифровые, например электронные типа Sonel именовать мегаомметрами. Но это моё личное мнение, скорее даже шутка, чем мнение.

Основные типы и марки приборов мегаомметров из моей практики (устройство и принцип работы)

Мегаомметр ЭСО-210

Начнем с простеньких. Итак, первые участники сегодняшнего парада – украинские приборы ЭСО 210/3 и ЭСО 210/3Г. Буква «Г» говорит о том, что прибор работает от внутреннего генератора и имеет ручку. Модель без ручки работает от сети 220В и от кнопки. Они невелики по размеру и удобны в пользовании. Это верные помощники энергетиков. Ими удобно мегерить любое электрооборудование. А еще можно взять после испытания один из концов и разземлять им, ибо концы с обеих сторон имеют металлические наконечники. В моделях с ручкой в качестве источника напряжения выступает генератор переменного тока, в моделях с кнопкой – трансформатор, преобразующий переменное напряжение в постоянное.

Значит, пройдемся по настройкам прибора. Прибором можно испытывать, подавая постоянное напряжение величиной 500, 1000 или 2500 Вольт. Показания появляются на стрелочной шкале, которая имеет несколько пределов, которые переключаются выключателем. Это шкала «I», «II» и «IIx10».

Шкала «I» – нижние цифры верхней шкалы. Отсчет идет справа налево. Значения от 0 до 50 МОм.

Шкала «II» – верхние цифры верхней шкалы. Отсчет идет слева направо. Значения от 50МОм до 10 ГОм.

Шкала «IIx10» – аналогична шкале «II», однако, значения от 500МОм до 100 ГОм.

В приборе также имеется нижняя шкала от 0 до 600 В. Эта шкала имеется в приборе ЭСО-210/3 и при не нажатом положении кнопки подачи напряжения показывает напряжение на концах. В общем, поднесли концы мегаомметра к розетке, и стрелка поднялась до 220В. Но только правильно подключить их надо на измерение напряжения, а не сопротивления изоляции. Один на молнию, а второй на Ux.

При подаче напряжения загорается красная лампочка на шкале, что сигнализирует о наличии напряжения на концах прибора.

Как подсоединить щупы прибора? У нас имеется три отверстия для присоединения щупов – экран, высокое напряжение и третий измерительный (rx, u). Вообще два щупа спарены и один из них подписан. Ошибиться внимательному человеку непросто.

Мегаомметр sonel mic-2510

Шагнем далее и остановим свой взор на мощном польском приборе под названием Sonel – мегаомметр mic-2510. Этот мегаомметр является цифровым. Внешне он очень симпатичный, в комплект входит сумка, в которую складываются щупы типа крокодилы (достаточно мощные и надежные) и втычные. Кроме того, в комплект входит зарядное устройство. Сам же прибор работает на батарейке, что достаточно удобно. Не требуется подключение к сети и не требуется вращение ручки, как у старых моделей отечественных мегаомметров. Также имеется лента, для удобного расположения на шее. Вначале это казалось мне не очень удобно, но в итоге к этому привыкаешь и осознаешь все достоинства. Кроме надежной батарейки к плюсам можно отнести возможность подачи напряжения без поддержания кнопки. Для этого вначале нажимаешь старт, потом “энтер” и всё – следи за показаниями и не подпускай никого под напряжение.

Этим прибором можно измерять следующие величины двухпроводным способом и трехпроводным. Трехпроводный способ используется для измерений, где необходимо исключить влияние поверхностных токов – трансформаторы, кабели с экраном.

Также прибором можно измерять температуру с помощью термодатчиков, напряжение до 600 вольт, низкоомное сопротивление контактов.

Шкала прибора имеет значения 100, 250, 500, 1000, 2500 Вольт. Это достаточно широкий диапазон, который может удовлетворить нужды инженеров при проведении самых различных испытаний. От коэффициента абсорбции, до коэффициента поляризации. Максимально измеряемое сопротивление изоляции, которое способен измерить прибор составляет 2000 ГОм – впечатляющая величина.

Коэффициент поляризации характеризует степень старения изоляции. Чем он меньше, тем более изоляция изношена. Коэффициент поляризации на 2500В и замеряем сопротивление изоляции через 60 и 600с или через 1 и 10минут. Если он больше двух, то всё хорошо, если от 1 до 2 – то изоляция сомнительна, если же коэффициент поляризации меньше 1 – время бить тревогу. Западные шеф-инженеры не приветствуют высоковольтные испытания, тем же АИДом, а рады провести мегер-тест на 5кВ или 2,5кВ с измерением данного коэффициента.

Коэффициент абсорбции это отношения сопротивления изоляции через 60 и 15 секунд. Этот коэффициент характеризует увлажненность изоляции. Если он стремится к единице, то необходимо поднимать вопрос о сушке изоляции. Более подробно о его величине для разного типа оборудования описано в нормах испытания электрооборудования вашей страны.

В процессе работы я встречался и с другими приборами, но именно эти два показывают, как далеко шагнул прогресс в процессе производства мегаомметров. У каждого из увиденных мною приборов есть свои плюсы и минусы.

Как пользоваться мегаомметром

Как же производятся измерения сопротивления изоляции (самое популярное измерение, которое выполняют мегаомметром) у различного электрооборудования. Рассмотрим, как испытывать, на примере энергосистемы РБ. Хотя, нормы в принципе одни и те же, за минимальными различиями.

Замер сопротивления изоляции мегаомметром, прозвонка с помощью мегаомметра

Перед началом измерения необходимо проверить, что прибор рабочий, для этого необходимо произвести подачу напряжения при закороченных концах и замкнутых. При замкнутых мы должны получить «0», а в разомкнутом состоянии должны иметь бесконечность (так как мы меряем сопротивление изоляции воздуха). Далее сажаем один конец на землю (заземляющий болт, шина, заземленный корпус оборудования), а второй на испытываемую фазу, обмотку. Два человека производят испытания, один держит концы, а второй подает напряжение. Записывается показание через 15 секунд и через 60. По окончании заземляется жила, на которую подавалось напряжение и через минуту-другую (в зависимости от величины и времени подачи напряжения) снимаются концы и измерения производятся на другой жиле по аналогичной схеме.

Как же прозвонить что угодно с помощью мегаомметра, прозвонка это проверка на целостность цепи. Прозвонка – это первый прибор электрика, который он должен собрать сам из лампочки, батарейки и проводков. Как же прозвонить с помощью мегаомметра? Мегаомметр не совсем прозванивает, он показывает, что отсутствует связь между фазой и землей, то есть отсутствие замыкания обмотки на землю. Однако если подать большое напряжение, то вполне можно спалить обмотку реле или двигателя.

Замер сопротивления изоляции электродвигателей мегаомметром

Значит, подходим мы к электродвигателю, например это 380-вольтовый мотор какого-нибудь насоса. Снимаем крышку, отсоединяем питающий кабель. Далее подаем 500В и смотрим. Если в конце минуты сопротивление меньше 1МОм, значит, не соответствует нормам. Коэффициент абсорбции не нормируется для маленьких электродвигателей. Напряжение подается между одной фазой и землей. Две другие фазы соединяются с корпусом. По окончании испытания производится заземление испытанной жилы.

Замер сопротивления изоляции кабелей мегаомметром

Значит, имеем кабель. С одной стороны он, например, подключен к пускателю, а с другой стороны к электродвигателю или приводу, который пускает электродвигатель. Нам необходимо промегерить этот кабель. Мы отключаем его от пускателя и от электродвигателя. Ставим человека у электродвигателя, если он в другом помещении, чтобы не подпускал никого к открытым жилам, которые мы будем испытывать. Далее подаем напряжение между жилой и землей 2500 В в течение минуты. Величина сопротивления изоляции для кабелей напряжением до 1000В должна составлять не ниже 0,5 МОм. Для кабелей напряжением выше 1кВ величина сопротивления изоляции не нормируется. Если мегаомметр показывает ноль, значит, жила пробита и надо искать место повреждения и расстояние до дефекта. Также измеряется сопротивление изоляции между жилами. Или объединяют три жилы и на землю и если величина неадекватная, то необходимо уже измерять каждую жилу на землю по отдельности.

Также в конце испытаний необходимо до снятия провода, по которому подавалось напряжение, повесить заземляющий провод на него. Чем больше напряжение подавалось, тем дольше необходимо ждать. Для высоковольтных кабелей это время достигает нескольких минут.

Безопасность при работе мегаомметром

Так как мегаомметр подает высокое напряжение, то он является потенциальным источником опасности как для тех, кто это напряжение подает, так и для тех, кто находится рядом с оборудованием, кабелем, на который это напряжение подается.

О чем же необходимо помнить, при работе с мегаомметром? Во-первых, необходимо правильно подсоединять концы к прибору, во-вторых надо надежно закреплять концы, по которым подается напряжение к электрооборудованию. Также не стоит забывать про заземление испытываемого оборудования, как до измерения, так и по окончании для снятия остаточного заряда.

Фокусы с мегаомметром

Про фокусы с мегаомметром могу только отметить, что есть у нас один работник, которого мы мегерили на 500 вольт, тут, как он говорит главное держать концы плотно и не отпускать. Внимание. Не советую вам это повторять . . Зрелище было стремное конечно. А теоретически ток небольшой и термическое воздействие не напрягает.

В общем, желаю вам удачи в вашей работе с мегаомметром, и будьте внимательны, ведь наша профессия не только очень интересная, но и достаточно опасная. ТБ превыше всего.

Что такое измерение сопротивления изоляции и почему это важно

Как любое оборудование, техника, со временем из строя начинают выходить и электрические кабели различных видов. Одной из методик определение запаса прочности кабеля и выявления дефектов является измерение сопротивления изоляции. В этой статье рассказывается о том, что это, когда и как оно проводится.

Обследование электропроводки

В каждой организации, в ведении которой находится электроустановки, должен быть ответственный за электрохозяйство. В его обязанности входит составление планово-предупредительных работ по ремонту этого оборудования, а также проведения периодических испытаний и измерений, обследования электропроводки. Периодичность таких измерений, как правило, составляется на основе требований ПТЭЭП. Например, по поводу измерения сопротивления изоляции там сказано, что испытания стоит проводить 1 раз в 3 года.

Что такое измерение сопротивления изоляции

Это измерение специальным прибором (мегаомметром) сопротивления между двумя точками электроустановки, которое характеризует ток утечки между этими точками при подаче постоянного напряжения. Результатом измерения является значение, которое выражается в МОм (мегаОмы). Измерение проводится прибором – мегаомметром, принцип действия которого состоит в измерении тока утечки, возникающего под действием на электроустановку постоянного пульсирующего напряжения. Современные мегаомметры выдают различные уровни напряжения для испытания разного оборудования.

Допустимое сопротивление для различного оборудования

Основным руководящим документом является ПТЭЭП, в котором приводится периодичность испытаний, величина испытательного напряжения и норма значения сопротивления для каждого вида электрооборудования (ПТЭЭП приложение 3.1, таблица 37). Ниже приводится выдержка из документа.

Не стоит путать сопротивление электрических кабелей с сопротивлением коаксиального кабеля и волновым сопротивлением кабеля, т.к. это относится к радиотехнике и там действуют другие принципы подхода к допустимым значениям.

Вопрос электробезопасности

Измерение сопротивления изоляции проводится с целью обезопасить человека от поражения током и в целях пожарной безопасности. Отсюда минимальное значение сопротивления – 500 кОм. Оно взято из простого расчета:

U – фазное напряжение электроустановки;

RИЗ – сопротивление изоляции электрооборудования;

RЧ – сопротивление тела человека, для расчетов по электробезопасности принимается RЧ =1000 Ом.

Подставляя известные значения (U=220 В, RИЗ=500 кОм), получается ток утечки 0,43 мА. Порог ощутимого тока 0,5 мА. Таким образом, 0,5 МОм – это минимальное сопротивление изоляции, при котором среднестатистический человек не будет чувствовать тока утечки.

При измерении мегаомметром также стоит обратить внимание на безопасность, т.к. аппарат выдает до 2500 В на своих щупах, оно может быть смертельным для человека. Поэтому проводить измерения может только специально обученный персонал. Подключение мегаомметра и измерения должны проводиться на отключенной от электрической сети электроустановке. Необходимо провести проверку электропроводки на отсутствия напряжение. Если проходят испытания для кабеля, следует обезопасить это место от случайного прикосновения к неизолированным частям кабеля на противоположном конце от места испытания.

Методика измерения сопротивления изоляции кабеля

Сначала персонал должен определить отсутствие напряжения на кабеле с помощью указателя напряжения. На противоположном конце жилы кабеля должны быть разведены на достаточное расстояние, чтобы не было случайного замыкания. Затем вывешиваются запрещающие знаки в зоне проведения испытания. Также необходимо провести визуальный осмотр кабеля, если это возможно, чтобы определить, есть ли места перегрева или оголенные участки. После этого можно приступать к измерениям. Необходимо измерить сопротивление изоляции между фазами (А-В, А-С, В-С), между фазами и нулем (А-N. B-N, C-N), между нулем и заземляющим проводом. Время каждого измерения – 1 минута. После каждого испытания необходимо заземлять жилу кабеля, хотя современные мегаомметры могут проводить самостоятельную разрядку. Полученные результаты записываются в протокол. Стоит помнить, что, если полученные данные делаются для какой-то проверяющей комиссии, протокол имеет право делать только специализированная электролаборатория.

Приборы для проведения измерений

Для проведения испытаний именно постоянным пульсирующим напряжением наилучшим выбором является мегаомметр. В приборах старых конструкций для получения напряжений использовался встроенный механический генератор, работающий по принципу динамо-машины. Чтобы выдать необходимое напряжение, надо было усиленно крутить ручку. В настоящее время мегаомметры выполняются в виде электронных устройств, работающих от батарей, они имеют компактный размер и удобное программное обеспечение. Современные мегаомметры имеют память, где хранятся несколько испытаний. При каждом измерении проводится автоматический подсчет коэффициента абсорбции. Его значение определяется отношением тока поляризации к току утечки через диэлектрик — изоляцию обмотки. При влажной изоляции коэффициент абсорбции близок к 1. При сухой изоляции R60 (сопротивление изоляции через 60 сек после начала испытания) на 30-50 % больше, чем R15 (через 15 сек).

Измерение сопротивления изоляции кабеля – ответственная процедура, от правильности выполнения которой, зависит безопасность, как людей, так и оборудования. Поэтому не стоит пренебрегать этой несложной, но полезной операции. Это поможет сэкономить немало средств.

Измерение сопротивления изоляции: руководство!

СОДЕРЖАНИЕ:

Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты, трансформаторах, электродвигателях и генераторах – электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.

Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.

Регулярная проверка изоляции, проводимая на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.

Проверка: испытание или измерение?

На первом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами проверки, которые часто путают – испытание электрической прочности изоляции и измерение сопротивления изоляции.

Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования установок для испытания кабелей повышенным напряжением. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.

При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Этот замер выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроле старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром (доступны мегомметры с диапазоном до 999 ГОм).

Типовые причины неисправности изоляция

Поскольку измерение сопротивления изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.

Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.

1. Электрические нагрузки

В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.

2. Механические нагрузки

Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.

3. Химические воздействия

Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.

4. Напряжения, связанные с колебаниями температуры:

В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.

5. Загрязнение окружающей среды

Плесень и посторонние частицы в теплой, влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.

В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.

В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.

Принцип измерения сопротивления изоляции и влияющие на него факторы

Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто замерить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.

На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.

Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов:

• Емкость. Для зарядки емкости тестируемой изоляции необходим ток зарядки емкости. Это переходный ток, который начинается с относительно высокого значения и падает экспоненциально к значению, близкому к нулю, когда тестируемая цепь электрически заряжается. Через несколько секунд или десятых долей секунды этот ток становится незначительным по сравнению с измеряемым током.
• Поглощение. Ток поглощения, соответствующий дополнительной энергии, которая необходима для переориентации молекул изоляционного материала под воздействием прикладываемого электрического поля. Этот ток падает намного медленнее, чем ток зарядки емкости; иногда необходимо несколько минут, чтобы достичь значения, близкого к нулю.
• Ток утечки или ток проводимости. Этот ток характеризует качество изоляции и не изменяется со временем.

На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.

Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.

Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.

Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.

Влияние температуры

Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.

Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.

Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)

Методы тестирования и интерпретация результатов

Кратковременное или точечное измерение

Это наиболее простой метод. Он подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и фиксацию значения сопротивления изоляции на этот момент. Как уже указывалось выше, на такое прямое измерение сопротивления изоляции значительное влияние оказывает температура и влажность, поэтому измерение следует стандартизировать при контрольной температуре и для сравнения с предыдущими измерениями следует фиксировать уровень влажности. С помощью данного метода можно проанализировать качество изоляции, сравнивая текущее измеренное значение с результатами нескольких предыдущих тестов. Со временем это позволит получить более достоверную информацию о характеристиках изоляции тестируемой установки или оборудования по сравнению с одиночным испытанием.

Если условия измерения остаются идентичными (то же самое испытательное напряжение, то же время измерения и т.д.), то при периодических измерениях путем мониторинга и интерпретации любых изменений можно получить четкую оценку состояния изоляции. После записи абсолютного значения, необходимо проанализировать изменение во времени. Таким образом, измерение, показывающее относительно низкое значение изоляции, которое, тем не менее, стабильно во времени, теоретически должно доставлять меньше беспокойства, чем значительное снижение сопротивления изоляции со временем, даже если сопротивление изоляция выше, чем рекомендованное минимальное значение. В общем, любое внезапное падение сопротивления изоляции свидетельствует о проблеме, требующей изучения.

На приведенном ниже графике показан пример показаний сопротивления изоляции для электродвигателя.

В точке A сопротивление изоляции уменьшается из-за старения и накопления пыли.

Резкое падение в точке B указывает на повреждение изоляции.

В точке C неисправность была устранена (обмотка электродвигателя перемотана), поэтому вернулось более высокое значение сопротивления изоляции, остающееся стабильным во времени, что указывает на ее хорошее состояние.

Методы тестирования, основанные на влиянии времени приложения испытательного напряжения (PI и DAR)

Эти методы включают последовательное измерение значений сопротивления изоляции в указанное время. Их преимуществом является неподверженность особому влиянию температуры, поэтому их можно применять без коррекции результатов, если только испытательное оборудование не подвергается во время теста значительным колебаниям температуры.

Данные методы идеально подходят для профилактического обслуживания вращающихся машин и для мониторинга изоляции.

Если изоляционный материал находится в хорошем состоянии, ток утечки или ток проводимости будет низким, а на начальный замер сильно влияют токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. При приложении испытательного напряжения со временем измеренное значение сопротивления изоляции повышается, так как уменьшаются эти токи помех. Необходимое для измерения изоляции в хорошем состоянии время стабилизации зависит от типа изоляционного материала.

Если изоляционный материал находится в плохом состоянии (поврежден, грязный и влажный), ток утечки будет постоянным и очень высоким, часто превышающим токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. В таких случаях измерение сопротивления изоляции очень быстро становится постоянным и стабилизируется на высоком значении напряжения.

Изучение изменения значения сопротивления изоляции в зависимости от времени приложения испытательного напряжения дает возможность оценить качество изоляции. Этот метод позволяет сделать выводы, даже если не ведется журнал измерения изоляции. Тем не менее, рекомендуется записывать результаты периодических измерений, проводимых в контексте программы профилактического обслуживания.

Показатель поляризации (PI)

При использовании этого метода два показания снимаются через 1 минуту и 10 минут, соответственно. Отношение (без размерностей) 10-минутного значения сопротивления изоляции к 1-минутному значению называется показателем поляризации (PI). Этот показатель можно использовать для оценки качества изоляции.

Метод измерения с использованием показателя поляризации идеально подходит для тестирования цепей с твердой изоляцией. Данный метод не рекомендуется использовать на таком оборудовании, как масляные трансформаторы, поскольку он дает низкие результаты, даже если изоляция находится в хорошем состоянии.

Рекомендация IEEE 43-2000 «Рекомендуемые методы тестирования сопротивления изоляции вращающихся машин» определяет минимальное значение показателя поляризации (PI) для вращающихся машин переменного и постоянного тока в температурных классах B, F и H равным 2.0. В общем случае значение PI, превышающее 4, является признаком превосходной изоляции, а значение ниже 2 указывает на потенциальную проблему.

PI = R (10-минутное измерение изоляции) / R (1-минутное измерение изоляции)

Результаты интерпретируются следующим образом:

Значение PI (нормы)

Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR)

Для установок или оборудования, содержащих изоляционные материалы, в которых ток поглощения уменьшается быстро, для оценки состояния изоляции, возможно, будет достаточно провести измерение через 30 секунд и 60 секунд. Коэффициент DAR определяется следующим образом:

DAR = R (60-секундное измерение изоляции) / R (30-секундное измерение изоляции)

Результаты интерпретируются следующим образом:

Значение DAR (нормы)

Метод, основанный на влиянии изменения испытательного напряжения (тестирование с помощью ступенчатого напряжения)

Наличие загрязнений (пыль, грязь и т.п.) или влаги на поверхности изоляции обычно четко выявляется с помощью зависящего от времени измерения сопротивления (PI, DAR и т.д.). Однако этот тип тестирования, проводимый с использованием низкого напряжение относительно диэлектрического напряжения испытываемого изолирующего материала, может иногда пропускать признаки старения изоляции или механические повреждения. Значительное же увеличение прикладываемого испытательного напряжения может, со своей стороны, вызвать повреждение в этих слабых точках, что приведет к существенному уменьшению измеренного значения сопротивления изоляции.

Для обеспечения эффективности соотношение между шагами изменения напряжения должно быть 1 к 5, и каждый шаг должен быть одинаковым по времени (обычно от 1 до 10 минут), оставаясь при этом ниже классического напряжения испытания электрической прочности (2Un + 1000 В). Полученные с помощью данного метода результаты полностью независимы от типа изоляции и температуры, потому что он основан не на внутреннем значении измеряемого изолятора, а на эффективном сокращении значения, получаемого по истечении одного и того же времени для двух разных испытательных напряжений.

Снижение значения сопротивления изоляции на 25% или более между первым и вторым шагами измерения является свидетельством ухудшения изоляции, которое обычно связано с наличием загрязнений.

Метод испытания рассеиванием в диэлектрике (DD)

Тест рассеивания в диэлектрике (DD), также известный как измерение тока повторного поглощения, выполняется путем измерения тока рассеивания в диэлектрике на испытуемом оборудовании.

Поскольку все три составляющие тока (ток зарядки емкости, ток поляризации и ток утечки) присутствуют во время стандартного испытания изоляции, на определение тока поляризации или поглощения может влиять наличие тока утечки. Вместо попытки измерить во время тестирования изоляции ток поляризации при тестировании рассеяния в диэлектрике (DD) измеряется ток деполяризации и ток разряда емкости после тестирования изоляции.

Принцип измерения состоит в следующем. Сначала тестируемое оборудование заряжается в течение времени, достаточного для достижения стабильного состояния (зарядка емкости и поляризация завершена, и единственным протекающим током является ток утечки). Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра и при этом измеряется протекающий ток. Этот ток состоит из зарядного тока емкости и тока повторного поглощения, которые в совокупности дают общий ток рассеивания в диэлектрике. Данный ток измеряется по истечении стандартного времени в одну минуту. Электрический ток зависит от общей емкости и конечного испытательного напряжения. Значение DD рассчитывается по формуле:

DD = Ток через 1 минуту / (Испытательное напряжение x Емкость)

Тест DD позволяет идентифицировать избыточные токи разряда, когда поврежден или загрязнен один из слоев многослойной изоляции. При точечных испытаниях или тестах PI и DAR подобный дефект можно упустить. При заданном напряжении и емкости ток разряда будет выше, если поврежден один из слоев изоляции. Постоянная времени этого отдельного слоя больше не будет совпадать с другими слоями, что приведет к более высокому значению тока по сравнению с неповрежденной изоляцией. Однородная изоляция будет иметь значение DD, близкое к нулю, а допустимая многослойная изоляция будет иметь значение DD до 2. В приведенной ниже таблице указано состояние в зависимости от полученного значения DD.

Измерение сопротивления изоляции. Общая методика

2021-03-27 Статьи 2 комментария

В соответствии с требованиями нормативно-технической документации, все электроустановки, реконструируемые, либо вновь вводимые в эксплуатацию, должны быть подвергнуты приемо-сдаточным испытаниям согласно ГОСТ Р 50571.16-2019. То есть, испытания должны проводиться после окончания монтажа установки, перед сдачей в эксплуатацию, или после того, как были внесены изменения (дополнения) в уже существующую.

По результатам проведения проверки должен составляться технический отчет, в двух экземплярах, куда заносятся все протоколы испытаний. В случае выявления каких-либо дефектов, электротехнической лабораторией выдается перечень замечаний для принятия мер по их устранению.

В состав протокола испытаний должны входить следующие данные:

• Дата заявки на проведение испытания
• Полное наименование электроустановки и ее составных частей
• Адрес и название электролаборатории, проводившей испытания
• Дата и место проведения испытательных мероприятий
• Место проведения
• Цели и программа проверки испытаний
• Условия проведения измерений
• Результаты проверки

При проведении приемо-сдаточных испытаний, важная роль отводится проверке сопротивления изоляции кабелей, электрооборудования, вторичных цепей, о методах измерений которой и пойдет речь дальше. Цель данной проверки заключается в выявлении и устранении возможных нарушений соответствия сопротивления установленным нормам.

Помимо этого, в составе комплексных испытаний, проводятся визуальный осмотр, измерение токов короткого замыкания и полного сопротивления петли «фаза-нуль», измерение полного сопротивления заземляющего устройства, проверка соединений между заземлителями и заземленными элементами электрооборудования (металлосвязи) с измерением переходного сопротивления контактного соединения, прогрузка автоматических выключателей напряжением до 1000 В, измерение параметров срабатывания устройств защитного отключения (УЗО).

В дальнейшем, после сдачи объекта, периодичность проведения испытаний, согласно ПТЭЭП, должна быть один раз в год для особо опасных объектов и наружных установок, в остальных случаях один раз в три года.

Методика проверки сопротивления изоляции

Сама методика проверки сопротивления изоляции основывается на том, что к испытуемому объекту подается повышенное испытательное напряжение, в зависимости от объекта измерения, 250 В, 500 В, 1000 В или 2500 В.

Сопротивление изоляции определяется на основании измеренного тока утечки и приложенного выпрямленного напряжения.

Ток утечки — это ток, протекающий с токоведущих частей, находящихся под напряжением, установки в землю при отсутствии повреждения изоляции.

Если изоляции соответствует нормам, то ток утечки не будет превышать допустимые пределы, соответственно и сопротивление будет очень большое. В случае ухудшения характеристик изоляции, обычно в следствии износа, ток утечки будет увеличиваться. При этом в обычном режиме работы эти значения достаточно малы, а вот при воздействии повышенного напряжения ток утечки увеличиваясь, становится при этом током КЗ, а сопротивление изоляции значительно уменьшается.

Помимо вышесказанного, на состояние изоляции влияют еще два параметра — коэффициент абсорбции и коэффициент поляризации.

Коэффициент абсорбции (DAR)

Коэффициент абсорбции определяет степень влажности изоляционного материала. Представляет собой отношение сопротивления, измеренного мегаомметром через 60 сек. с момента приложения напряжения, к отношению сопротивления измеренного через 15 сек. после начала приложения испытательного напряжения от мегаомметра: Кабс = R60/R15.

Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции будет значительно превышать единицу, в противном случае коэффициент абсорбции близок к единице.

Коэффициент поляризации (PI)

Коэффициент поляризации — это отношение сопротивлений, измеренных мегомметром через 600 сек. с момента приложения напряжения и 60 сек. после начала приложения испытательного напряжения от мегомметра: Кпол = R600/R60.

Данный коэффициент на основе изменения структуры диэлектрика, способности заряженных частиц перемещаться в диэлектрике под воздействием электрического поля, определяет степень старения изоляции, можно сказать прогнозирует остаточный ресурс.

Измерение данного коэффициента не является обязательным при проведении проверки измерения сопротивления изоляции и проводится только в составе комплексных испытаний.

Допустимые значения сопротивления изоляции

Ниже в таблице приведены минимально допустимые значения сопротивления изоляции для электроустановок, аппаратов, вторичных цепей и электропроводок напряжением до 1000 В.

Данные значения приводятся в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гл.1.8 и ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) приложение 3; 3.1

Наименование элемента	Напряжение мегаомметра, В	Сопротивление изоляции, МОм	Примечание
Электроизделия и аппараты на номинальное напряжение, В:	Должно соответствовать указаниям изготовителей, но не менее 0,5	При измерениях полупроводниковые приборы в изделиях должны быть зашунтированы
до 50 свыше 50 до 100 свыше 100 до 380 свыше 380	100 250 500 — 1000 1000 — 2500
Распределительные устройства, щиты и токопроводы	1000 — 2500	не менее 1	Измерения производятся на каждой секции распределительного устройства
Электропроводки, в том числе осветительные сети	1000	не менее 0,5	При измерениях в силовых цепях должны быть приняты меры для предотвращения повреждения устройств, в особенности микроэлектронных и полупроводниковых приборов. В осветительных сетях должны быть вывинчены лампы, штепсельные розетки и выключатели присоединены
Вторичные цепи распределительных устройств, цепи питания приводов выключателей и разъединителей, цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики и т.п.	1000	не менее 1	Измерения производятся со всеми присоединенными аппаратами (катушки, контакторы, пускатели, выключатели, реле, приборы, вторичные обмотки трансформаторов напряжения и тока)
Краны и лифты	1000	не менее 0,5	Производится не реже 1 раза в год
Стационарные электроплиты	1000	не менее 1	Производится при нагретом состоянии плиты не реже 1 раза в год
Шинки постоянного тока и шинки напряжения на щитах управления	500 — 1000	не менее 10	Производится при отсоединенных цепях
Цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики, возбуждения машин постоянного тока на напряжение 500 — 1000 В, присоединенных к главным цепям	500 — 1000	не менее 1	Сопротивление изоляции цепей напряжением до 60 В, питающихся от отдельного источника, измеряется мегаомметром на напряжение 500 В и должно быть не менее 0,5 Мом
Цепи, содержащие устройства с микроэлектронными элементами, рассчитанные на рабочее напряжение, В:
до 60 свыше 60	100 500	не менее 0,5 не менее 0,5

Условия при проведении измерений

Измерения проводят в помещениях при температуре 25±10°С и относительной влажности воздуха не более 80%, если в стандартах или технических условиях на кабели, провода, шнуры и оборудование не предусмотрены другие условия.

Значение электрического сопротивления изоляции соединительных проводов измерительной схемы должно превышать не менее чем в 20 раз минимально допустимое значение электрического сопротивления изоляции испытуемого изделия.

Характеристики изоляции электрооборудования рекомендуется измерять по однотипным схемам и при одинаковой температуре. Сравнение характеристик изоляции должно производиться при одной и той же температуре изоляции или близких ее значениях (разница температур не более 5°С). Если это невозможно, то должен производиться температурный пересчет.

Требования безопасности

1. До начала проведения измерений убедитесь в отсутствии напряжения на измеряемом объекте.
2. Перед началом испытаний необходимо убедиться в отсутствии людей, работающих на той части электроустановки, к которой присоединен испытательный прибор, запретить находящимся вблизи него лицам прикасаться к токоведущим частям и, если нужно, выставить охрану.
3. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром должно осуществляться на отключенных токоведущих частях, с которых снят заряд путем предварительного их заземления. Заземление с токоведущих частей следует снимать только после подключения мегаомметра.
4. При измерении мегаомметром сопротивления изоляции токоведущих частей соединительные провода следует присоединять к ним с помощью изолирующих держателей (штанг).
5. При работе с мегаомметром прикасаться к токоведущим частям, к которым он присоединен, не разрешается. После окончания работы следует снять с токоведущих частей остаточный заряд путем их кратковременного заземления.

Подготовка к выполнению измерений

При подготовке к измерениям необходимо выполнить ряд технических мероприятий в соответствии с Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок ПОТ Р М-016-2001, а также требованиями ГОСТ 12.3.019-80 (Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности). При проведении испытаний руководствоваться требованиями Инструкции по охране труда при измерении сопротивления изоляции.

1. Измерения должны проводиться мегаомметрами различного типа и на различное напряжение, в зависимости от требований испытательного напряжения.
2. Проверить срок действия госповерки на мегаомметр.
3. При выполнении периодических профилактических работ в электроустановках, а так же при выполнении работ на реконструируемых объектах в электроустановках, подготовку рабочего места выполняет персонал предприятия, где выполняется работа.
4. Перед началом измерений необходимо изучить электроустановку здания и убедиться в отсутствии напряжения на испытываемом объекте, принять меры препятствующие допуску на испытуемый объект лиц, не участвующих в испытаниях, при необходимости выставить наблюдающего.
5. Произвести отключение электроприборов, снять предохранители, отключить аппараты (автоматические выключатели, переключатели), отсоединить электронные схемы и электронные приборы, электрические части электроустановки с пониженной изоляцией или пониженным испытательным напряжением.
6. Проверить исправность мегаомметра.

Мегаомметры

В качестве измерительных приборов применяются мегаомметры стрелочные аналогового типа, например М4100, ЭСО202 либо цифровые приборы, в последнее время получившие большое распространение.

Но в независимости от типа, все мегаомметры должны иметь действующие документы об их поверке или аттестации.

Выполнение измерений

Измерения сопротивления изоляции проводятся методом прямого измерения сопротивления между каждой токопроводящей жилой, одной токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и относительно земли (заземляющей шины).

Для кабелей с металлической оболочкой, экраном или броней — между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и оболочкой, экраном, или броней.

Для электроустановок измерения проводят между всеми изолированными частями.

Для того, чтобы исключить влияние поверхностных токов при измерении сопротивления, необходимо использовать трёхпроводный метод измерения.

Сопротивление изоляции, измеренное при испытательном напряжении считается удовлетворительным, если оно соответствует минимально допустимым значениям, которые приведены в таблице. Если результаты замеров показали значения, отличные от данных допустимых значений, необходимо выполнить повторные измерения с отсоединением кабелей, проводов и шнуров от зажимов потребителей и разведением токоведущих жил.

Значение показаний мегаомметра фиксируются по истечении 1 мин. с момента приложения измерительного напряжения, но не более чем через 5 мин, если в стандартах или технических условиях на конкретные кабельные изделия или на другое измеряемое оборудование не предусмотрены другие требования.

Для повторного замера все металлические элементы кабельного изделия должны быть заземлены не менее чем за 2 мин.

При проведении замеров, должны учитываться погрешности, обусловленные погрешностями измерительных приборов и аппаратов, дополнительными емкостями и индуктивными связями между элементами измерительной схемы, воздействием температуры, влиянием внешних электромагнитных и электростатических полей на измерительное устройство, погрешностями метода и т.п

Пример протокола измерения сопротивления изоляции