Indikatorji kakovosti izolacije - odpornost, absorpcijski koeficient, polarizacijski indeks in drugi

Dielektrična izolacija je obvezen izolacijski del vsakega kabla, ki ne le loči prevodne žice med seboj, jih fizično izolira, ampak tudi ščiti žice pred škodljivimi vplivi različnih okoljskih dejavnikov. Kabel ima lahko enega ali več takšnih ovojov.

Stanje teh izstrelkov je eden od odločilnih kriterijev glede varnosti tako za osebje kot za operativnost opreme. Če iz nekega razloga poči dielektrična izolacija žic, bo to povzročilo nesrečo, električni udar ljudi ali celo požar. In obstaja veliko možnih razlogov za kršitev kakovosti izolacije:

• mehanske poškodbe med namestitvijo, popravilom ali izkopnimi deli;

• poškodbe izolacije zaradi vlage ali temperature;

• brezvestna električna povezava žic;

• sistematično prekoračitev dovoljenih tokovnih parametrov za kabel;

• končno naravno staranje izolacije...

Pomembno je redno spremljati kazalnike kakovosti izolacije.

Kakor koli že, popolna zamenjava ožičenja je vedno materialno zelo draga in traja dolgo časa, da ne omenjamo izgub in izgub, ki jih ima podjetje zaradi izpadov električne energije in nenačrtovanih izpadov opreme. Kar zadeva bolnišnice in nekatere strateško pomembne objekte, je zanje motnja rednega režima oskrbe z električno energijo praviloma nesprejemljiva.

Zato je veliko bolj pomembno preprečiti težavo, preprečiti propadanje izolacije, pravočasno preveriti njeno kakovost in po potrebi — pravočasno popraviti, zamenjati in se izogniti nesrečam in njihovim posledicam. V ta namen se izvajajo meritve kazalnikov kakovosti izolacije - štirih parametrov, od katerih bo vsak opisan spodaj.

Čeprav izolacijska snov dejansko je dielektrik, in ne bi smel prevajati električnega toka, kot idealen ploščati kondenzator, vendar so v majhni količini v njem prosti naboji. In že majhen premik dipolov povzroča tudi slabo električno prevodnost (uhajajoči tok) izolacije.

Poleg tega se zaradi prisotnosti vlage ali umazanije v izolaciji pojavi tudi površinska električna prevodnost. In kopičenje energije v debelini dielektrika zaradi delovanja enosmernega toka je popolnoma izolirano kot nekakšen majhen kondenzator, ki se zdi, da se polni skozi kakšen upor.

Načeloma lahko izolacijo kabla (ali navitje električnega stroja) predstavimo kot vezje, sestavljeno iz treh vzporedno povezanih vezij: kapacitivnost C, ki predstavlja geometrijsko kapacitivnost in povzroči polarizacijo izolacije po celotnem volumnu , kapacitivnost žic in celotna prostornina dielektrika z zaporedno vezanim absorpcijskim uporom, kot če bi kondenzator napolnili skozi upor. Končno obstaja upornost proti uhajanju v celotnem volumnu izolacije, ki povzroči tok uhajanja skozi dielektrik.

Parametri, ki označujejo kakovost električne izolacije

Da bi zagotovili, da električna izolacija ne povzroča kršitev načinov delovanja električne opreme in varnosti njenega delovanja, je treba zagotoviti njeno visoko kakovost, ki jo določa stopnja električne prevodnosti (nižja kot je električna prevodnost, višja je je kakovost).

Ko je izolacija vklopljena pod napetostjo, skozi njo prehajajo električni tokovi zaradi nehomogenosti strukture in prisotnosti prevodnih vključkov, katerih velikost je določena z aktivnim in kapacitivnim uporom izolacije. Zmogljivost izolacije je odvisna od njenih geometrijskih dimenzij, v kratkem času po vklopu se ta zmogljivost napolni ob prehodu električnega toka.

V splošnem skozi izolacijo tečejo tri vrste toka: polarizacija, absorpcija in neprekinjeni tok. Polarizacijski tokovi, ki jih povzroča premik pripadajočih nabojev v izolaciji do vzpostavitve ravnotežnega stanja (hitra polarizacija), so tako kratkotrajni, da jih običajno ni mogoče zaznati.

To vodi do dejstva, da prehod takih tokov ni povezan z izgubami energije, zato je v ekvivalentnem vezju izolacijskega upora veja, ki upošteva prehod polarizacijskih tokov, predstavljena s čisto zmogljivostjo, brez aktivnega upora.

Ponorni tok zaradi zapoznelih polarizacijskih procesov je povezan z izgubami energije v dielektriku (na primer za premagovanje upora molekul, ko so dipoli obrnjeni v smeri polja); zato ustrezna veja ekvivalentnega upora vključuje tudi aktivni upor.

Nazadnje, prisotnost prevodnih vključkov v izolaciji (v obliki plinskih mehurčkov, vlage itd.) Privede do pojava skoznjih kanalov.

Električna prevodnost (upor) izolacije je različna, ko je izpostavljena enosmerni in izmenični napetosti, saj pri izmenični napetosti skozi izolacijo tečejo absorpcijski tokovi ves čas izpostavljenosti napetosti.

Pri izpostavljenosti konstantni napetosti je kakovost izolacije označena z dvema parametroma: aktivnim uporom in zmogljivostjo, ki ju posredno označuje razmerje R60 / R15.

Ko je na izolacijo priključena izmenična napetost, je uhajalnega toka nemogoče ločiti na komponente (skozi prevodni tok in absorpcijski tok), zato se kakovost izolacije ocenjuje po količini izgube energije v njej (dielektrične izgube) .

Kvantitativna značilnost izgub je tangens dielektrične izgube, to je tangens kota, ki je komplementaren kotu med tokom in napetostjo v izolaciji do 90 °.V primeru idealne izolacije ga lahko predstavimo kot kondenzator, v katerem je trenutni vektor pred vektorjem napetosti za 90 °. Več kot je razpršene moči v izolaciji, višji je tangens dielektrične izgube in slabša je kakovost izolacije.

Da bi ohranili raven električne izolacije, ki ustreza varnostnim zahtevam in načinu delovanja električnih instalacij, PUE predvideva regulacijo izolacijske upornosti omrežij. Periodični testi izolacije so standardizirani za porabnike električne energije.

Izolacijska upornost med posameznim vodnikom in zemljo ter med vsemi vodniki v območju med dvema sosednjima varovalkama v distribucijskem omrežju z napetostjo do 1000 V mora biti najmanj 0,5 MΩ. Najpogosteje za merjenje in testiranje izolacijske upornosti v električnih inštalacijah do 1000 V. uporabljajo se megometri.

Izolacijska upornost Riso

Načelo merjenja je naslednje. Ko se na plošče kondenzatorja dovede konstantna napetost, se najprej pojavi impulz polnilnega toka, katerega vrednost je v prvem trenutku odvisna samo od upora vezja in šele nato je absorpcijska sposobnost (polarizacijska zmogljivost) napolnjen, medtem ko se tok eksponentno zmanjšuje in tukaj lahko eksperimentalno najdete časovno konstanto RC. Tako se s pomočjo merilnika izolacijskih parametrov meri izolacijski upor Riso.

Meritve se izvajajo pri temperaturi, ki ni nižja od + 5 ° C, ker se pri nižji temperaturi odraža vpliv hlajenja in zmrzovanja vlage in slika postane daleč od objektivnosti.Po odstranitvi preskusne napetosti se naboj na "izolacijskem kondenzatorju" začne zmanjševati, ko pride do dielektrične absorpcije naboja.

Stopnja absorpcije DAR

Stopnja trenutne vsebnosti vlage v izolaciji se odraža številčno v absorpcijskem koeficientu, kajti bolj ko je izolacija namočena, intenzivnejša je dielektrična absorpcija naboja v njej. Na podlagi vrednosti absorpcijskega koeficienta se odloči o potrebi po sušenju izolacije transformatorjev, motorjev itd.

Izračunajte razmerje izolacijskih uporov po 60 sekundah in 15 sekundah po začetku meritev upornosti - to je absorpcijski koeficient.

Več vlage kot je v izolaciji, večji je tok uhajanja, nižji je DAR (koeficient dielektrične absorpcije = R60 / R15). Pri mokri izolaciji je več nečistoč (nečistoče so v vlagi), zmanjša se upor zaradi primesi, povečajo se izgube, zmanjša se toplotna prebojna napetost, pospeši se toplotno staranje izolacije. Če je absorpcijski koeficient manjši od 1,3, je potrebno izolacijo posušiti.

Polarizacijski indeks PI

Naslednji pomemben pokazatelj kakovosti izolacije je polarizacijski indeks. Odraža mobilnost nabitih delcev znotraj dielektrika pod vplivom električnega polja. Novejša, bolj nepoškodovana in boljša ko je izolacija, manj nabitih delcev se giblje v njej, kot v dielektriku. Višji kot je polarizacijski indeks, starejša je izolacija.

Za iskanje tega parametra se izračuna razmerje vrednosti izolacijske upornosti po 10 minutah in 1 minuti po začetku preskusov. Ta koeficient (polarizacijski indeks = R600 / R60) praktično prikazuje preostali vir izolacije kot visokokakovostnega dielektrika, ki še lahko opravlja svojo funkcijo. Polarizacijski indeks PI ne sme biti manjši od 2.

Koeficient dielektrične razelektritve DD

Na koncu je tu še koeficient dielektrične razelektritve. Ta parameter pomaga prepoznati okvarjeno, poškodovano plast med plastmi večplastne izolacije. DD (dielektrična razelektritev) se meri na naslednji način.

Najprej se izolacija napolni, da se izmeri njena zmogljivost, po zaključku procesa polnjenja ostane uhajajoči tok skozi dielektrik. Zdaj je izolacija v kratkem stiku in eno minuto po kratkem stiku se izmeri preostali dielektrični razelektritveni tok v nanoamperih. Ta tok v nanoamperih se deli z napetostjo, ki jo je treba izmeriti, in izolacijsko kapacitivnostjo. DD mora biti manjši od 2.