Электрическое сопротивление изоляции как найти

Сопротивление изоляции – важнейший показатель, характеризующий работоспособность электрооборудования и его безопасность для обслуживающего персонала. В большей степени этот параметр касается кабельных линий и соединительных проводов, которые при эксплуатации подвергаются различного рода воздействиям. Методика замеров сопротивления изоляции основывается на законе Ома для электрической цепи.

Согласно этому закону искомый показатель представляется как результат деления напряжения, приложенного к изоляционному покрытию, на величину тока, протекающего через него (Rиз = U/I). Диагностика электропроводки и силовых кабелей – обязательная составляющая профилактических мероприятий, позволяющих поддерживать их работоспособность на должном уровне. Проверка сопротивления изоляции электротехнических объектов проводится с учетом требований действующих нормативов (ПУЭ, в частности).

Типовые причины неисправности изоляционного покрытия

Несмотря на то, что оболочка современных электрических кабелей изготавливается из качественного и прочного материала – она, тем не менее, иногда теряет свои защитные свойства. Последнее обычно объясняется следующими причинами:

• разрушительное воздействие высокого напряжения и солнечного света;
• механические повреждения (деформации);
• нарушения температурного режима;
• климатические особенности окружающей местности (жара или сильные морозы, например).

Для выяснения степени повреждения и допустимости дальнейшей эксплуатации проводов и кабелей организуются измерения сопротивления изоляции кабельных трасс.

Важно! При обнаружении явного повреждения оболочки кабеля организация и проведение испытаний теряет всякий смысл

В этом случае зона разрушений нуждается либо в ремонте (если это допустимо), либо в полной замене участка кабельной трассы или ответвления проводки.

Своевременно проведенное испытание изоляции на прочность позволяет предотвратить целый ряд неприятных последствий, включая КЗ в электросети, поражение людей высоким напряжением и возникновение пожара.

Нормы сопротивления изоляции для электрических цепей и установок

Нормативные показатели по допустимому сопротивлению изоляции у электроустановок вводятся отдельно для каждого электротехнического объекта отдельно. Требования к этому показателю существенно отличаются для таких типов оборудования, как:

1. Силовой или сигнальный кабели, прокладываемые в различных условиях эксплуатации.
2. Действующие промышленные электроустановки с рабочей проводкой.
3. Бытовые приборы, имеющие внутреннюю разводку и оснащенные сетевым шнуром.

Основной показатель, из величины которого исходят при нормировании допустимого сопротивления изоляции – действующее в контролируемой цепи напряжение. Причем учитывается не только его абсолютное значение, но и тип питания (однофазное или трехфазное). Ниже приводится перечень некоторых электротехнических устройств и цепей с указанием соответствующего им нормы сопротивления изоляции:

• кабельные проводки, расположенные на местностях и объектах без отклонений климатических условий от нормальных – 0,5 МОм;
• стационарные электрические плиты –1 МОм;
• щитовые с расположенными в них электропроводками и кабелями –1 МОм;
• электротехнические приемники, работающие от напряжений до 50 Вольт – 0,3 МОм;
• электромоторы и агрегаты с питающим напряжением 100-380 Вольт – не менее 0,5 МОм.

И, наконец, согласно ПУЭ для любых устройств, включаемых в электрические линии с действующим напряжением до 1 кВ, этот показатель не может быть менее 1 МОм. Определить, какое должно быть сопротивление защитной оболочки эксплуатируемого оборудования поможет изучение сопроводительной документации на конкретный образец.

Измерительные приборы

Приборы для измерения сопротивления изоляции условно делятся на две группы. Это: щитовые измерители переменного тока и малогабаритные приборы (они переносятся вручную). Первые образцы применяются в комплекте с подвижными или стационарными установками, имеющими собственную нейтраль. Конструктивно они состоят из релейной и индикаторной частей и способны непрерывно работать в действующих сетях 220 или 380 Вольт.

Чаще всего замеры сопротивления изоляции электропроводки организуются и проводятся с использованием мобильных устройств, называемых мегаомметрами. В отличие от обычного омметра, это прибор предназначается для измерений особого класса, основанных на оценке состояния изоляции при воздействии на нее высокого напряжения.

Обратите внимание: Импульсные посылки амплитудой порядка 1-2 кВ генерируются самим же мегаомметром.

Известные модели этих приборов бывают аналоговыми и цифровыми. В первых из них для получения нужной величины испытательного напряжения используется механический принцип (как в «динамо-машине»). Специалисты нередко называют их «стрелочными», что объясняется наличием градуированной шкалы и измерительной головки со стрелкой.

Эти устройства достаточно надежны и просты в обращении, но на сегодня они морально устарели. Основное неудобство работы с ними состоит в значительном весе и больших габаритах. На смену им пришли современные цифровые измерители, в схеме которых предусмотрен мощный генератор, собранный на ШИМ контроллере и нескольких полевых транзисторах.

Такие модели в зависимости от конкретной конструкции способны работать как от сетевого адаптера, так и от автономного питания (один из вариантов – аккумуляторные батареи). Показания по измерению изоляции силовых кабелей в этих приборах выводятся на ЖК дисплей. Принцип их работы основан на сравнении проверяемого параметра и эталона, после которого полученные данные поступают в специальный блок (анализатор) и обрабатываются там.

Цифровые приборы отличаются сравнительно небольшим весом и малыми размерами, что очень удобно при проведении полевых испытаний. Типичными представителями таких приборов являются популярные измерители Fluke 1507 (фото слева). Однако для работы с электронной схемой нужен определенный уровень квалификации, позволяющий подготовить прибор и получить при измерениях минимальную погрешность. Такой же подход потребуется и при обращении с импортным цифровым изделием под обозначением «1800 in».

Важно отметить, что проверять изоляцию кабельной продукции посредством обычных измерительных приборов не имеет смысла. Для этих целей не годится ни самый «продвинутый» мультиметр, ни любой другой подобный ему образец. С их помощью удастся провести лишь приблизительную оценку параметра, полученного с большим процентом погрешности.

Подготовка к измерениям

Подготовка к проведению испытаний изоляции сводится к выбору прибора, подходящего по своим характеристикам для заявленных целей, а также к организации схемы измерений. Наиболее подходящими для большинства случаев считаются следующие приборы:

1. Мегаомметры типа М4100, имеющие до пяти модификаций.
2. Измерители серии Ф 4100 (модели Ф4101, Ф4102, рассчитанные на пределы от 100 Вольт до одного киловольта).
3. Приборы ЭС-0202/1Г (пределы 100, 250, 500 Вольт) и ЭС0202/2Г (0,5, 1,0 и 2,5 кВ).
4. Цифровой прибор Fluke 1507 (пределы 50, 100, 250, 500, 1000 Вольт).

Важно! Для замеров берутся только предварительно поверенные приборы, обязательно имеющие лицензию производителя.

Согласно ПУЭ перед замерами сопротивления изоляции потребуется подготовить схему присоединения мегаомметра к элементам проверяемого объекта. Для этого в комплекте измерителя имеется пара гибких проводов длиной не более 2-х метров. Собственное сопротивление их изоляции не может быть менее 100 Мом.

Отметим также, что для удобства проверки изоляции кабеля мегаомметром рабочее концы проводов маркируются, а со стороны прибора на них надеваются специальные наконечники. С ответной стороны измерительные кабели оборудуются зажимами типа «крокодил» со специальными щупами и изолированными ручками.

Используемые методы испытаний

Еще до того, как проверить состояние изоляции – важно определиться с объектом, на котором требуется оценить ее качество. Это могут быть:

1. Электрическая проводка.
2. Силовые кабели высокого напряжения.
3. Низковольтные линии электропередач.
4. Контрольные провода.

Для каждой из этих электротехнических категорий выбираются индивидуальные методики измерения сопротивления изоляции. Рассмотрим все перечисленные варианты более подробно.

Электропроводка

Перед началом измерительных процедур электропроводка и распределительные коробки осматриваются на предмет отсутствия разрывов и явных разрушений. После этого обследуются места подсоединения проводов к типовым розеткам и выключателям.

Важно! Начинать замеры сопротивлений изоляции допускается лишь после того, как проводка полностью обесточена, а все потребители на объекте отключены от нее.

В однофазной сети для определения искомого параметра потребуется провести следующие операции:

1. Сначала щупы мегаомметра подключаются между фазной и нулевой жилами проводки.
2. Затем определяется сопротивление изоляции между фазной и центральной жилой защитного заземления.
3. Количество проведенных измерений соответствует комплекту проводов в линии.

Если при снятии показаний мегаомметр показывает сопротивление менее 0,5 Мом – электрическую линию придется разбить на более короткие отрезки. По результатам последующих обследований каждого из них находится участок с неудовлетворительным качеством изоляции. Его в последствии нужно будет полностью заменить.

Высоковольтные силовые кабели (подготовка)

Перед измерением изоляции силового кабеля последний проверяется на отсутствие на нем опасных напряжений. Кроме того, для подготовки измерительной схемы потребуется проделать следующие операции:

1. Прежде всего, с токоведущих жил посредством переносного заземления нужно снять остаточный заряд.
2. Затем кабель полностью очищается от пыли и грязи, мешающих измерительному процессу.
3. После этого потребуется ознакомиться с паспортными данными кабеля (там указывается искомый параметр, полученный по результатам заводских испытаний).
4. Последняя операция необходима для того, что заранее определиться с рабочим пределом, выставляемом на приборе.

Важно! Перед измерением сопротивления изоляции кабеля обязательно проведение контрольной проверки мегаомметра на исправность.

Эта операция состоит в контроле показаний по шкале прибора при замкнутых и разомкнутых измерительных концах. В первом случае стрелка смещается ближе к «нулю», а во втором – показывать «бесконечность».

Силовые кабели (измерения)

Измерение сопротивления изоляции мегаомметром начинается с контрольной проверки каждой из фаз по отношению к заземленной стальной оболочке. И лишь после этого проверяется сопротивление между отдельными жилами (фото слева). В процессе снятия показаний недопустимо чтобы измерительные концы соприкасались между собой, а также контачили с заземляющими конструкциями и стальной оболочкой.

Если обнаружится, что сопротивление изоляции ниже допустимого уровня – в соответствие с требованиями ПУЭ проводится дополнительные замеры. Они предполагают проведение измерений изоляции всех фаз по отношению к земле и оценку величины проводимости между фазными проводниками.

Обратите внимание: Для повышения точности снятия показаний, указывающих на величину сопротивления изоляции проводов, делается несколько замеров.

Их общее число варьируется: для 3-х жильного кабеля в пределах 3-6 измерений, а для пятижильного может потребоваться 4, 8 или даже 10 подходов.

Поскольку для трехфазных цепей существует несколько схем измерений – по тому же паспорту следует ознакомиться с предлагаемым производителем вариантом. До момента индикации точных показаний на шкале мегаомметра согласно ГОСТ 3345 должно пройти не менее 60 секунд, но не более 5 минут (с момента подключения концов и подачи высокого напряжения). Если за это время из-за высокой влажности, например, определить показания не удалось (стрелка не отклонилась на расчетное значение) – операцию придется провести еще раз.

Перед повторным испытанием следует снова снять остаточный заряд путем наложения заземления. Затем потребуется переключить прибор на нужный предел и повторить контрольные замеры. Согласно правилам ТБ эту операцию необходимо проводить в диэлектрических перчатках. рекомендуется следовать указаниям п.п. 1.7.81, 2.1.35 ПУЭ, в которых оговариваются условия безопасной работы. Основные из них приведены ниже.

• у нулевых рабочих и защитных шин изоляция должна быть равноценна защитному покрытию фазных проводников;
• со стороны источников питающего напряжения и его приемника нулевые проводники следует отсоединять от заземленных элементов цепи;
• проведение замеров в силовых электропроводках проводится только при полностью снятом напряжении, выключенных вводных автоматах или рубильниках.

Последний пункт дополняется обязательным требованием вынуть предохранители, отключить все имеющиеся приемники и вывернуть электролампы. Предлагаемые в инструкции схемы замеров различаются только их количеством (4 и 8 вместо 3 и 6) и необходимостью использования защитной клеммы «Экран» на мегаомметре.

Низковольтные силовые кабели

При работе с низковольтными силовыми линиями они в первую очередь проверяются на предмет отсутствия на их элементах опасных напряжений. Подобно уже рассмотренным высоковольтным кабелям перед обследованием этих изделий потребуется проделать следующие операции:

1. Сначала с токоведущих жил при помощи переносного заземления снимается опасный остаточный заряд.
2. По завершении этой операции оболочка кабеля и его рабочие жилы полностью очищаются от пыли и грязи.
3. Затем изучаются документы (паспорт, например), где указывается нормируемое сопротивление изоляции для испытуемого образца.
4. Последняя операция проводится с целью примерной оценки измеряемой величины и выбора нужного предела измерения на приборе.

Для ее проведения берется мегаомметр, рассчитанный на напряжение генерации 1000 Вольт. По завершении всех подготовительных операций переходят непосредственно к измерениям. Их порядок может быть представлен в виде следующей последовательности действий:

1. Сначала измеряется искомое сопротивления между фазными жилами испытуемой кабельной линии («А»-«В», «В»-«С» и «А»-«С»).
2. Затем по очереди оценивается состояние изоляция каждой из фаз относительно нулевого провода (N).
3. Далее следует последовательность измерений между каждой фазой и заземляющим проводом PE (проводится при проверке трехфазного пятижильного проводника).
4. Для проведения последней операции нулевой провод отсоединяется от заземляющей шинки, после чего измеряются сопротивления между жилами N и PE.

По завершении каждого очередного действия необходимо «снимать» остаточный заряд уже описанным ранее способом.

Контрольные кабели (подготовка)

Проверить сопротивление в этом случае удастся только при выполнении следующих требований:

1. Температура окружения должна укладываться в диапазон от –30 до +50 градусов (при влажности до 90%).
2. Они влияют на допустимость работы с тем или иным образцом мегаомметра в конкретной ситуации.
3. Условия измерения (протяженность контролируемого кабеля, в частности) и рабочее напряжение выбираются в зависимости от его марки.
4. Если паспорт на кабельное изделие отсутствует – к нему согласно ПУЭ (табл. 1.8.39) прикладывается испытательное напряжение от 0,5 до 1 кВ.

Обратите внимание: Допускается проводить испытания вместе со всей подключенной к кабелю аппаратурой (магнитными пускателями и защитными реле, установленными в линии).

Перед проверкой сопротивления обязательно знакомство с безопасными приемами работы с кабелем. Они сводятся к соблюдению следующих правил:

• к замерам под напряжениями до 1 кВ допускаются только специалисты с 3-й группой допуска или выше;
• исследуемый кабель обязательно отсоединяется от электросети, после чего с него удаляется остаточный заряд;
• перед началом измерительных операций необходимо побеспокоиться о том, чтобы поблизости от этого места не было посторонних лиц.

К токоведущим жилам напряжение прикладывается посредством щупов с изолированными ручками типа «держатели». Помимо этого в целях безопасности запрещено прикасаться к токопроводящим шинам, к которым подсоединен включенный мегаомметр. По завершении текущих испытаний с контрольной части кабеля обязательно снимается остаточный заряд. Для этого используются переносные заземления или активируется специальная функции измерительного прибора (она имеется в некоторых моделях).

Контрольные кабели (порядок работ)

Порядок испытания изоляционной защиты контрольных кабелей аналогичен положениям, разработанным для низковольтных линий проводки (до 1 кВ). Исключением является пункт об отключении токопроводящих жил от нагрузочного оборудования. Из-за малой величины передаваемого сигнала делать этого в данной ситуации не обязательно.

Для проведения испытаний потребуется цифровой или аналоговый мегаомметр, по паспорту рассчитанный на рабочие напряжения от 0,5 до 2,5 кВ. Порядок проведения измерений выглядит в этом случае так:

1. Сначала с проверяемой стороны кабеля выводы токопроводящих жил аккуратно разделываются и зачищаются, а затем разводятся одна от другой на некоторое удаление (порядка 5-10 см).
2. Далее каждая жила поочередно подключается к «+» мегаомметра, а все остальные жилы скручиваются и подсоединяются к «земле».
3. Туда же подключается второй вход («–») прибора (см. рисунок ниже).
4. Затем на рабочий кабель подается испытательное напряжение.
5. При использовании современных цифровых приборов потребуется внешний источник питания (электрическая сеть или аккумулятор).
6. Испытания продолжаются не менее минуты, по истечении которой результат фиксируется по шкале, а затем заносится в учетный журнал.
7. Далее все описанные операции проделываются с каждой сигнальной жилой отдельно (она подключается к прибору, а все другие скручиваются и соединяются со вторым контактом, который в свою очередь связан с землей.

По окончании измерений с рабочих жил снимают остаточный заряд, а мегаомметру дают «отстояться» до следующей серии испытаний. Длительность отводимой на это паузы зависит от конкретного типа и марки прибора. Следующие измерения проводятся с учетом периодичности проведения испытания изоляции.

Документирование результатов измерений

По итогам проведенных работ подготавливается отдельный документ, в котором фиксируются все необходимые данные.

Важно! Согласно ПУЭ в трехфазных сетях потребуется выполнить не менее 10 замеров, каждый из которых учитывается в протоколе измерения сопротивлений изоляции.

В бытовых однофазных цепях вполне достаточно будет провести три замера. В последних строчках заполняемого протокола обязательно должна присутствовать фраза о соответствии полученных результатов требованиям ПУЭ.

Кроме того, в них вносятся следующие данные:

1. Дата и объем проведенных обследований.
2. Сведения о составе рабочей бригады (из обслуживающего персонала).
3. Используемые при проверке измерительные приборы.
4. Схема их подключения, окружающая температура, а также условия проведения работ.

По завершении протоколирования измерений журнал с соответствующими записями убирается в надежное место, где он хранится до следующих испытаний. Сохраненные таким образом акты замеров в любой момент могут потребоваться для того, чтобы в аварийных ситуациях служить доказательством исправности поврежденного изделия.

Готовый протокол обязательно заверяется подписью производителя работ и проверяющего, назначенного из состава оперативного персонала. Для оформления актов замеров допускается использовать обычный блокнот, но более законным и надежным способом считается заполнение специального бланка (его образец приводится ниже).

Заранее подготовленная форма протокола содержит пункты, в которых указываются:

1. Порядок проведения измерительных операций.
2. Применяемые при этом средства измерения.
3. Основные нормативы по контролируемому параметру.

Кроме того, форма актов измерения электропроводок содержит готовые таблицы, подготовленные к заполнению. В таком виде документ составляется на компьютере всего лишь один раз, после чего он распечатывается на принтере в нескольких экземплярах. Такой подход позволяет сэкономит время на подготовку документации и придает актам замеров законченный, официальный вид.

Периодичность замеров сопротивления изоляции

Требованиями ПУЭ предусмотрены определенные сроки, с учетом которых организуются и проводятся измерения сопротивления изоляции мегаомметром. Всем желающим поближе познакомиться с тем какова периодичность измерений сопротивления изоляции в осветительных сетях наружных установок, а также в их силовой части предлагаем изучить следующие разделы.

Когда и при каких условиях производятся замеры в наружных установках

Экспертиза электропроводки и других электротехнических объектов (измерение сопротивления защитной изоляции) проводится в следующих обязательных случаях:

1. При изготовлении продукции на производящем ее предприятии.
2. Непосредственно на электротехническом объекте перед началом монтажных работ.
3. По их завершении перед запуском объекта в эксплуатацию (перед подачей напряжения на него).
4. После серьезных аварий и выявления недопустимых дефектов.
5. При проведении технического обслуживания в сроки, оговоренные в технической документации на конкретный вид оборудования.

При нарушении этих требований и несоблюдении установленных сроков проверок сопротивления изоляции увеличивается вероятность появления сбоев в работе электроустановок. Нарушителей могут ожидать предусмотренные законом санкции и штрафы. Поэтому лицами, ответственными за электрооборудование на предприятиях, своевременно подготавливаются планы проведения замеров изоляции.

Сроки проведения обследований

Частота проведения замеров сопротивления изоляции в электроустановках, кабельных линиях и электропроводках зависит от их типа, условий эксплуатации и общего состояния объекта.

Так, для проверки сопротивления кабелей, эксплуатируемых на улице и во взрывоопасных помещениях эти мероприятия организуются не реже одного раза в год. Для оборудования и кабельных линий, проложенных внутри помещений, и в ряде других случаев этот показатель измеряется не реже одного раза в течение 3-х лет.

Какова периодичность измерения сопротивления изоляции осветительных сетей наружных установок?

Обратите внимание: Согласно ПУЭ сопротивление изоляции кабелей, смонтированных в подъемных кранах и городских лифтах, должно проверяться ежегодно (посредством того же измерителя Fluke 1507, например).

Аналогичные временные периоды предусматриваются и для электрических плит бытового и промышленного назначения. Различных подходов к проведению испытаний сопротивления существует множество, а перечисленные выше варианты взяты только как частные примеры.

В заключение отметим, что согласно действующим нормативам (смотрите ПУЭ и ПТЭЭП, в частности) периодичность проверок сопротивления определяется конкретными условиями эксплуатации кабельных изделий. В каждом частном случае испытания организуются и проводятся в соответствие с требованиями, приведенными в сопроводительной документации на них.

Нажмите, пожалуйста, на одну из кнопок, чтобы узнать помогла статья или нет.

Содержание:

Сопротивления изоляции кабеля является одной из самых важных характеристик проводников в электрике. Именно на изоляцию приходятся серьёзные испытания в процессе эксплуатации кабелей. Также изоляция отделяет один проводник от другого, предотвращая тем самым их замыкание.

Сегодня изоляция кабелей и проводов изготавливается из самых разных материалов: резины, ПВХ, целлюлозы и т. д. Конечно же, каждый из таких видов изоляции имеет своё сопротивление, которое зависит от назначения проводника, рабочего напряжения и тока, который по нему будет протекать.

В процессе эксплуатации изоляция не только подвержена негативному воздействию извне, но и претерпевает серьёзные изменения, простыми словами говоря, она разрушается. В результате этого снижается сопротивление изоляции кабеля, что влечёт за собой риск возникновения различных аварий.

О том, что такое сопротивление изоляции кабеля и, почему оно так важно, читайте в данной статье сайта «Советы Электрика» https://elektriksovety.ru.

Что такое сопротивление изоляции кабеля

Если простыми словами сказать о том, что такое сопротивление изоляции кабеля, то это способность проводников противостоять различным воздействиям, в том числе и негативного плана. Например, при перегрузке электропроводки в доме, изоляция проводов претерпевает серьёзной нагрузки со стороны теплового воздействия.

Из-за короткого замыкания в проводах образуются сверхтоки, результатом которых является сильнейшее нагревание их металлической составляющей.

Также изоляция проводов подвержена и со стороны воздействия ультрафиолетовых лучей, перепадов температур, химической среды и т. д. Именно по этой причине, там, где нужна особая защиты кабеля, к примеру, в земле, жилы проводников дополнительно экранируются изолирующей оболочкой, именуемой «бронёй».

Как измеряется сопротивление изоляции

Основным прибором, которым измеряется сопротивление изоляции кабелей и проводов в электрике, является мегаомметр. Мегаомметр — это такой прибор, который позволяет замерять сверхбольшие значения сопротивлений. Ещё в его конструкцию внедрена специальная машина, позволяющая получить высокое напряжение на выходе.

Цель мегаомметра — пустить напряжение по проводнику, а затем измерить сопротивление изоляции кабеля.

Само собой разумеется, что изоляция различных проводников должна соответствовать особым нормам и требованиям.

Так, например, сопротивление изоляции НЧ-кабелей не должно быть ниже 5 ГОм/км, а для коаксиальных кабелей, минимальный показатель сопротивления изоляции составляет 10 ГОм/км.

Норма сопротивления изоляции силовых кабелей, которые используются в сетях с напряжением до 1 тысячи Вольт, составляет 5-10 МОм для каждого проводника. Для сетей с напряжением свыше 1000 Вольт, норма сопротивления изоляции кабелей, как правило, не указывается, однако здесь присутствует такое понятие, как токи утечки, которые измеряются в мА.

Канал Советы Электрика рекомендует:

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.

Внешние загрязнения:

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:

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:

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.

Внимание: Данный метод измерения зависим от температуры, поэтому каждая попытка тестирования должна выполняться при стандартной температуре или, по крайней мере, температура должна фиксироваться вместе с результатом теста.

Тестирование изоляции с высоким сопротивлением: использование гнезда G на мегомметре

При измерении значений сопротивления изоляции (выше 1 ГОм) на точность измерений могут повлиять токи утечки, протекающие по поверхности изоляционного материала через имеющиеся на ней влагу и загрязнения. Значение сопротивления больше не является высоким, и поэтому пренебрежимо малым по сравнению с сопротивлением оцениваемой изоляции. Для устранения снижающей точность измерения изоляции поверхностной утечки тока на некоторых мегомметрах имеется третье гнездо с обозначением G (Guard). Это гнездо шунтирует измерительную цепь и повторно вводит поверхностный ток в одну из точек тестирования, минуя цепь измерения (смотрите рисунок ниже).

При выборе первой схемы, без использования гнезда G, одновременно измеряется ток утечки i и нежелательный поверхностный ток I1, поэтому сопротивление изоляции измеряется неверно.

Однако при выборе второй схемы измеряется только ток утечки i. Подключение к гнезду G позволяет отвести поверхностный ток I1, поэтому измерение сопротивления изоляции проводится правильно.

Гнездо G необходимо соединить с поверхностью, по которой протекают поверхностные токи, и которая не относится к таким изоляторам, как изоляционные материалы кабелей или трансформаторов. Знание возможных путей протекания испытательных токов через тестируемый элемент имеет решающее значение для выбора места соединения с гнездом G.

Нормы испытательного напряжения для кабелей/оборудования

В приведенной выше таблице показаны рекомендованные нормы испытательного напряжения в соответствии с рабочими напряжениями установок и оборудования (значения взяты из руководства IEEE 43-2000).

Кроме того, эти значения задаются для электрических приборов в самых разнообразных местных и международных стандартах (IEC 60204, IEC 60439, IEC 60598 и т.д.).

Во Франции, например, стандарт NFC15-100 предусматривает значения испытательного напряжения и минимального сопротивления изоляции для электроустановок (500 В постоянного тока и 0,5 МОм при номинальном напряжении от 50 до 500 В).

Однако вам настоятельно рекомендуется обратиться к изготовителю кабеля/оборудования, чтобы узнать их собственные рекомендации по требуемому испытательному напряжению.

Безопасность при тестировании изоляции

Перед тестированием

A. Чтобы испытательное напряжение не было приложено к другому оборудованию, имеющему электрическое соединение с тестируемой цепью, испытание должно проводиться на отключенной, не проводящей электрический ток установке.

B. Убедитесь, что цепь разряжена. Ее можно разрядить, замкнув накоротко выводы оборудования и/или замкнув их на землю на определенное время (смотрите время разряда).

C. Если тестируемое оборудование находится в огнеопасной или взрывоопасной среде, необходима специальная защита, поскольку, если изоляция повреждена, при разряде изоляции (до и после испытания), а также во время тестирования могут возникать искры.

D. Из-за наличия напряжения постоянного тока, величина которого может быть достаточно высокой, рекомендуется ограничить доступ другого персонала и надевать средства индивидуальной защиты (например, защитные перчатки), предназначенные для работы на электрооборудовании.

E. Используйте только те соединительные кабели, которые подходят для проводимого испытания; убедитесь, что кабели находятся в хорошем состоянии. В лучшем случае неподходящие кабели приведут к ошибкам измерения, но гораздо важнее, что они могут быть опасными.

После тестирования

К концу испытания изоляция накапливает значительную энергию, которую необходимо сбросить до выполнения любых других операций. Простое правило безопасности заключается в том, чтобы предоставить оборудованию возможность разряжаться в течение времени, в пять раз превышающего время зарядки (время последнего теста). Для разрядки оборудования можно накоротко замкнуть его выводы и/или соединить их с землей. Все изготовленные компанией Chauvin Arnoux мегомметры оборудованы встроенными цепями разрядки, которые автоматически обеспечивают требуемую безопасность.

Часто задаваемые вопросы

Результат моих измерений – x МОм. Это нормально?

Какое должно быть сопротивление изоляции – на этот вопрос нет единого ответа. Точный ответ на него могут дать производитель оборудования или соответствующие стандарты. Для низковольтных установок минимальным значением можно считать значение 1 МОм. Для установок или оборудования с более высоким рабочим напряжением можно использовать правило, определяющее минимальное значение 1 МОм на кВ, в то время как рекомендации IEEE, касающиеся вращающихся машин, определяют минимальное сопротивление изоляции (n + 1) МОм, где n – рабочее напряжение в кВ.

Какие измерительные провода следует использовать для подключения мегомметра к тестируемой установке?

Используемые на мегомметрах провода должны иметь спецификации, подходящие для выполняемых измерений с точки зрения используемых напряжений или качества изоляционных материалов. Использование несоответствующих измерительных проводов может привести к ошибкам измерения или даже оказаться опасным.

Какие меры предосторожности следует принимать при измерении высокого сопротивления изоляции?

При измерении высоких значений сопротивления изоляции в дополнение к указанным выше правилам безопасности необходимо соблюдать следующие меры предосторожности.

• Используйте специальное гнездо G (Guard) (описывается в специальном разделе выше).
• Используйте чистые, сухие провода.
• Прокладывайте провода на расстоянии друг от друга и без контакта с любыми объектами или с полом. Это позволит ограничить возможность возникновения токов утечки в самой измерительной линии.
• Не касайтесь проводов и не перемещайте их во время измерения, чтобы избежать возникновения вызывающих помехи емкостных эффектов.
• Для стабилизации измерения выждите необходимое время.

Почему два последовательных измерения не всегда дают одинаковый результат?

Применение высокого напряжения создает электрическое поле, которое поляризует изоляционные материалы. Важно понимать, что для возвращения изоляционных материалов после завершения тестирования в состояние, в котором они находились до испытания, потребуется значительное время. В некоторых случаях на это может потребоваться больше времени, чем указанное выше время разрядки.

Как протестировать изоляцию, если я не могу отключить установку?

Если невозможно отключить питание тестируемой установки или оборудования, мегомметр использовать нельзя. В некоторых случаях можно провести тестирование без снятия напряжения, используя для измерения тока утечки специальные клещи, но этот метод гораздо менее точен.

Как выбрать измеритель сопротивления изоляции (мегомметр)?

При выборе измерителя сопротивления изоляции необходимо задать следующие ключевые вопросы:

• Какое максимальное испытательное напряжение необходимо?
• Какие методы измерения будут использоваться (точечные измерения, PI, DAR, DD, ступенчатое изменение напряжения)?
• Какое максимальное значение сопротивления изоляции будет измеряться?
• Как будет подаваться питание на мегомметр?
• Каковы возможности хранения результатов измерений?

Примеры измерений сопротивления изоляции

Измерение изоляции на электрической установке, электрооборудовании

Измерение изоляции на вращающейся машине (электродвигатель)

Измерение изоляции на электроинструменте

Измерение изоляции на трансформаторе

Измерение сопротивления изоляции трансформатора производят следующим образом:

a. Между высоковольтной обмоткой и низковольтной обмоткой и землей

b. Между низковольтной обмоткой и высоковольтной обмоткой и землей

c. Между высоковольтной обмоткой и низковольтной обмоткой

d. Между высоковольтной обмоткой и землей

e. Между низковольтной обмоткой и землей

Выбираем приборы

Посмотреть все приборы для проверки изоляции высоковольтных кабелей.

См. также:

Здравствуйте, читатели блога «Заметки электрика».

В прошлой статье про испытание кабельных линий я рассказывал Вам, что одним из пунктов испытания кабельных линий является измерение сопротивления изоляции кабеля.

Вот об этом мы подробно с Вами и поговорим. Рассмотрим как правильно произвести измерение сопротивления изоляции, как силовых, так и контрольных кабелей. А также познакомимся с методикой проведения этих замеров.

Подготовка к измерению сопротивления изоляции кабеля

Перед началом проведения работ по измерению сопротивления изоляции кабеля необходимо точно знать температуру окружающего воздуха.

С чем это связано?

А связано это с тем, что при отрицательных температурах, при наличии в кабельной массе частиц воды, эти частички будут находиться в замерзшем состоянии, т.е. в виде кусочков льда. Все Вы знаете, что лед является диэлектриком, т.е. не обладает проводимостью.

Поэтому при проведении измерения сопротивления изоляции при отрицательных температурах эти частички замерзшей воды  выявлены не будут.

Приборы и средства измерения

Второе, что нам необходимо для проведения измерения сопротивления изоляции кабельных линий, это наличие приборов и средств измерений.

Для измерения сопротивления изоляции кабелей различного назначения я и работники нашей электролаборатории используем прибор MIC-2500. Есть и другие приборы, но мы их используем несколько реже.

Этот прибор производства фирмы Sonel и с помощью него можно замерить сопротивление изоляции кабельных линий, проводов, шнуров, электрооборудования (двигатели, трансформаторы, выключатели и т.п.), а также произвести замер степени старения и увлажненности изоляции.

Хочу заметить, что прибор MIC-2500 входит в государственный реестр приборов, которые разрешены для измерения сопротивления изоляции. 

Прибор MIC-2500 должен ежегодно сдаваться в государственную поверку. После прохождения поверки на прибор ставят голограмму и штамп о прохождении поверки. В штампе указывается серийный номер прибора и дата следующей поверки.

Соответственно, что производить измерение сопротивления изоляции необходимо только исправным и прошедшим поверку прибором.

Нормы сопротивления изоляции для различных кабелей

Перед тем, как перейти к нормам сопротивления изоляции кабелей, необходимо как то их классифицировать.

Я Вам предлагаю свою упрощенную классификацию кабелей. 

Кабели по назначению делятся на:

• высоковольтные силовые выше 1000 (В)
• низковольтные силовые ниже 1000 (В)
• контрольные и кабели управления, будем их называть просто контрольными (сюда входят вторичные цепи РУ, цепи питания электроприводов выключателей, отделителей, короткозамыкателей, цепи управления, цепи защиты и автоматики и т.п.)
• др.

Измерение сопротивления изоляции, как для высоковольтных кабелей, так и для низковольтных силовых кабелей производится мегаомметром на напряжение 2500 (В). А контрольные кабели измеряются мегаомметром на напряжение 500-2500 (В).

Соответственно, у каждого кабеля существуют свои нормы сопротивления изоляции. По ПТЭЭП (п.6.2. и таблица 37) и ПУЭ (п. 1.8.37 и таблица 1.8.34):

• Высоковольтные силовые кабели выше 1000 (В) — не нормируется, но сопротивление изоляции должно быть не ниже 10 (МОм)
• Низковольтные силовые кабели ниже 1000 (В) — сопротивление изоляции не должно быть ниже 0,5 (МОм)
• Контрольные кабели — сопротивление изоляции не должно быть ниже 1 (МОм)

Методика измерения сопротивления изоляции высоковольтных силовых кабелей

Для более яркого представления выполнения работ по измерению сопротивления изоляции высоковольтных силовых кабелей, приведу Вам наглядную схему и порядок действия.

1. Проверяем отсутствие напряжения на кабеле указателем высокого напряжения

2. Устанавливаем испытательное заземление со специальными зажимами типа «крокодил» на жилы кабеля со стороны, где будем проводить измерение сопротивления изоляции.

3. С другой стороны кабеля, жилы оставляем свободными и разводим их на достаточное расстояние друг от друга.

4. Вывешиваем запрещающие и предупреждающие плакаты. Рекомендую с другой стороны оставить человека, который будет наблюдать, чтобы во время измерения сопротивления изоляции мегаомметром никто на попал под испытательное напряжение.

5. Измерение сопротивления изоляции высоковольтного силового кабеля проводим мегаомметром на 2500 (В) поочередно на каждой жиле в течение 1 минуты.

Например, проводим измерение сопротивления изоляции на жиле фазы «С». При этом устанавливаем испытательное заземление на жилы фаз «В» и «А». Один конец мегаомметра подключаем к заземляющему устройству, или проще сказать к «земле». Второй конец — на жилу фазы «С». 

На примере это выглядит вот так:

6. Показания, полученные во время измерения сопротивления изоляции высоковольтного кабеля записываем в блокнот.

Методика измерения сопротивления изоляции низковольтных силовых кабелей

Методика измерения сопротивления изоляции низковольтных силовых кабелей отличается от предыдущей (описанной выше), но незначительно.

Аналогично:

1. Проверяем отсутствие напряжения на кабеле с помощью средств защит, предназначенных для работ в электроустановках.

2. С другой стороны кабеля, жилы оставляем свободными и разводим их на достаточное расстояние друг от друга.

3. Вывешиваем запрещающие и предупреждающие плакаты. Рекомендую с другой стороны оставить человека, который будет наблюдать, чтобы во время измерения сопротивления изоляции мегаомметром никто на попал под испытательное напряжение.

4. Измерение сопротивления изоляции низковольтного силового кабеля проводим мегаомметром на 2500 (В) в течение 1 минуты:

• между фазными жилами (А-В, В-С, А-С)
• между фазными жилами и нулем (А-N, В-N, С-N)
• между фазными жилами и землей (А-РЕ, В-РЕ, С-РЕ), если кабель пятижильный
• между нулем и землей (N-PE), предварительно отключив ноль от нулевой шинки

5. Показания, полученные во время измерения сопротивления изоляции низковольтного кабеля записываем в блокнот.

Методика измерения сопротивления изоляции контрольных кабелей

Ну вот мы и добрались с Вами до измерения сопротивления изоляции контрольных кабелей.

Особенностью их измерения является то, что жилы кабеля можно не отсоединять от схемы и производить замер вместе с установленным электрооборудованием.

Измерение сопротивления изоляции контрольного кабеля выполняется аналогично.

1. Проверяем отсутствие напряжения на кабеле с помощью средств защит, предназначенных для работ в электроустановках.

2. Измерение сопротивления изоляции контрольного кабеля проводим мегаомметром на 500-2500 (В) следующим образом.

Подключаем один вывод мегаомметра на испытуемую жилу. Остальные жилы контрольного кабеля соединяем между собой и на землю. Второй вывод мегаомметра подключаем либо на землю, либо к любой другой не испытуемой жиле.

Для наглядности смотрите фото:

В течении 1 минуты производим замер испытуемой жилы. Далее измеренную жилу возвращаем к остальным жилам кабеля и приступаем к измерению следующей жилы.

Итак каждую жилу.

3. Все полученные показания сопротивления изоляции контрольного кабеля записываем в блокнот.

Протокол измерения сопротивления изоляции кабеля

Во всех вышеперечисленных электрических измерениях, после получения показаний сопротивления изоляции кабеля, необходимо сравнить их с требованиями и нормами ПУЭ и ПТЭЭП. На основании сравнения необходимо сделать вывод-заключение о пригодности кабеля к дальнейшей эксплуатации и составить протокол измерения сопротивления изоляции.

P.S. На этом статью я завершаю. Если возникли вопросы, то смело задавайте их. А также не забывайте подписываться на новые статьи с моего сайта. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Цель работы:

Изучить методы измерения сопротивления
изоляции электроустановок.

Задание:

1. Ознакомиться с теорией по сопротивлению
   изоляции электросети.

2. Изучить методы
   измерения сопротивления изоляции
   электроустановок.

3. Провести
   экспериментальное определение
   сопротивления изоляции проводов,
   предложенных преподавателем, с помощью:

   1. Мегаомметра М
      4100.

   2. Тераомметра
      Е6-13А.

   3. Мультиметра М-830В.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

При снижении сопротивления изоляции
в месте повреждения (загрязнение,
увлажнение и т. п.) увеличивается ток,
протекающий под действием рабочего
напряжения сети; соответственно
повышается температура нагреваэтого места. Повышение температуры
нагрева изоляционного материала снижает
его сопротивление, что приводит к
соответствующему увеличению
тока. Последнее вызывает новое повышение
температуры и соответствующее
дополнительное снижение сопротивления
изоляции. Процесс нарастания
электрического тока продолжается до
тех пор, пока не установится равновесие
между тепловыделением и теплоотводом
(при какой-тоустановившейся
температуре перегрева). В случае, когда
условия охлаждения не соответствуют
интенсивности тепловыделения в месте
повреждения,
наступает лавинообразное нарастание
тока, приводящее к тепловому
разрушению материала и дуговому
замыканию. Поэтому при снижении
сопротивления изоляции необходимо
принимать меры к устранению
неисправности.

Сопротивление изоляции сети

Сеть состоит из комплекса гальванически
связанных электротехнических изделий
– источника электроэнергии, распределительных
щитов, приемников электроэнергии, линий
связи и пр. Каждое изделие имеет
определенное
значение сопротивления изоляции.

Если все токоведущие
части данной фазы находятся под
электрическим
потенциалом ф_ф,
а земля имеет электрический потенциал
ф₀,
то сопротивления
изоляции R₀
этой фазы у всех элементов сети
оказываются под одной и той же
разностью потенциалов. Отсюда следует,
что сопротивленияR₀всех элементов сети включены между
собой параллельно. Обычноизмеряют
эквивалентное сопротивление изоляции
не отдельных фаз, а сети в целом
(или ее отдельных участков). Тогда

(3.1)

где R_ni
– сопротивление
изоляции отдельного электротехнического
изделия, n
– количество изделий в сети.

То есть эквивалентное
сопротивление изоляции сети относительно
земли зависит от количества входящих
в эту сеть электротехнических изделий
и значений их сопротивления изоляции.
Чем разветвленнее сеть, чембольше
в ней элементов, тем ниже уровень ее
сопротивления изоляции. При этом
даже и случаи исправной изоляции у всех
элементов значениеэквивалентного
сопротивления изоляции сети может быть
весьма низким. В
разветвленной сети на фоне низкого
значения эквивалентного сопротивления
изоляции незаметно аварийное снижение
сопротивления изоляции одного из
элементов. Тем самым возрастает пожарная
опасность разветвленных
сетей.

Емкость относительно земли

Токоведущие части
и корпус электротехнического изделия
(либо земля) образуют своеобразный
конденсатор, обладающий определенной
емкостью. Действительно, здесь мы имеем
две токопроводящие среды, изолированные
друг от друга и находящиеся под разными
потенциалами φ_ф
и φ₀.

Так, на рисунке 3.1, а видно, что каждый
элементарный участок провода длиной
ΔLобладает емкостьюΔСотносительно
земли. Эквивалентная
емкость провода равна сумме этих
частичных емкостей. Емкость жилы кабеля
длиной 1 км относительно внешней
металлической оплетки колеблется
в диапазоне 0,1-1,0 мкФ в зависимости от
ее сечения и конструкции кабеля.
Каждый токоведущий элемент – обмотки
электрическихмашин,
трансформаторов и реле, печатный монтаж
и пр. – имеет определенную
емкость.

Емкость относительно земли – элемент,
распределенный по длине линии. Однако
при анализе условий электробезопасности
распределенную емкость заменяют
сосредоточенной эквивалентной и
применяют аппарат теории цепей с
сосредоточенными параметрами. Это
справедливо, так как длина
электромагнитной волны промышленной
частоты 50 Гц равна 6000 км
(λ
= c/f),
то есть она существенно больше
геометрических размеров электрической
сети любого промышленного объекта.
Емкость как распределенный
элемент учитывается при анализе
нестационарных высокочастотных
процессов типа импульсных перенапряжений
в сети при внезапных замыканиях на
землю и при расчете процессов в
протяженных линиях передачи
электроэнергии.

	φФ = Uф
φ0 = 0

Рисунок 3.1 – Емкость
токоведущих частей относительно земли:
распределенная (а) и эквивалентная (б).

Другим источником
емкости (основным по количественному
значению) являются фильтры защиты
аппаратуры автоматики и радиоэлектронной
аппаратуры от помех. Эти фильтры
устанавливают у источника помехи
и в цепях питания радиоэлектронной
аппаратуры.

В любой сети постоянною токи или
промышленной частоты при каждом
разрыве электрической цепи возникают
высокочастотные электромагнитные
колебания (электромагнитные помехи),
которые как излучаются во внешнее
пространство, так и проходят по сети.
Генераторами подобных помех являются
коммутационные аппараты (контакторы,
реле), коллекторные
электрические машины и тому подобные
элементы. Другим источником
помех является нелинейные элементы
сети, искажающие форму кривой
напряжения и генерирующие высокочастотные
составляющие (например, полупроводниковые
выпрямители).

Обычно уровень
электромагнитных помех снижают путем
применения
емкостных помехоподавляющих фильтров.

Например, конденсаторы C₁,
включаются между каждой щеткой
коллекторной
электрической машины и корпусом. При
этом для высокочастотной
электромагнитной помехи внутри корпуса
машины создается контур«щетка
Щ1 – конденсатор C₁
– корпус – конденсатор C₁
– щетка Щ2», имеющий бесконечно
низкое сопротивление

Х_с
=1/2πnfC_l
->0

где n- кратность частоты
помехи по отношению к основной гармонике
50 Гц. В результате помеха не выходит за
пределы корпуса машины. Емкость каждого
фильтра в зависимости от конкретных
обстоятельств лежит
в диапазоне 0,049-10 мкФ и более.

Емкость ухудшает изоляционные параметры
сети, снижая эквивалентное
сопротивление токоведущих частей
относительно земли при исправной
электрической изоляции. Например, если
имеем эксплуатационный
уровень эквивалентного сопротивления
изоляции сети 600 кОм, то при значении
емкости 1 мкФ он снижается в 200 раз – до
3 кОм; еслиемкость
составляет 100 мкФ, то он падает в 20000 раз
– до 30 Ом.

Емкость оказывает
на сеть и другие виды негативного
воздействия. Так, при каждом
подключении приемников электроэнергии
(отдельных участков сети) она в процессе
своего заряда генерирует импульсные
перенапряжения;
при определенных обстоятельствах
последние могут сформировать
электрические пробои воздушных зазоров
и дуговые замыкания.Паразитные
емкостные связи способствуют выносу
переменного напряжения сети питания
в цепи систем автоматического управления
и контроля; в результате нарушения
работы систем автоматики могут
сформироватьсяразнообразные
аварийные ситуации на объектах.

Таким образом,
анализ условий электробезопасности
как на стадии разработки проекта
электроустановки, так и при ее эксплуатации
должен выполняться с учетом параметров
цепей связи токоведущих элементов с
землей. В качестве примера на рис.
3.1, б приведена эквивалентная схема
трехфазной сети с
изолированной нейтралью.

Как правильно измерить сопротивление
изоляции электроустановок

Сопротивления изоляции распределены
по сети. Обычно оперируют значениями
эквивалентных величин. Вследствие
этого линии связи между токоведущими
частями и корпусом, показанные в
упомянутой статье на схемах замещения
(рис. 3.2), и соответствующие им подключения
элементов к фазам
(полюсам) сети и земле в природе
отсутствуют. Поэтому измерить значение
сопротивления изоляции непосредственным
подключением какого-либо
прибора к схемным линиям связи не
представляется возможным. По
этой причине обычно используют косвенные
методы измерений – активные (с
применением вспомогательного источника
напряжения) или пассивные
(с использованием рабочего напряжения
сети в качестве оперативного
напряжения).

В сетях с заземленной
нейтралью выполняют периодический
контроль при снятом рабочем
напряжении, а в сетях, изолированных
от земли, согласно п. 1.6.12 « Правил
устройства электроустановок» –
автоматическийконтроль
под рабочим напряжением.

Представление о
значении сопротивления изоляции дает
лишь сила тока в измерительной цепи
в установившемся режиме, так как в
первыемоменты
после приложения измерительного
напряжения, а также при каждом изменении
структуры и состава сети (например, при
подключении новых электроприемников)
в измерительной цепи протекают токи
переходных режимов, обусловленные
перезарядом емкости полюсов сети
относительно корпуса или зарядом
емкости подключаемого участка сети.
Крометого, на
результат измерений оказывает влияние
рабочее напряжение электроустановки.

Правильный
результат может быть получен лишь при
соответствии
принятого метода измерений параметрам
контролируемой сети. Без
соблюдения этого условия в одной и той
же сети при измерении различными
средствами могут быть получены данные,
противоречащие одни другим.

Измерения при снятом рабочем напряжении

При снятом рабочем напряжении применяют
метод наложения постоянного
напряжения. Измерительный прибор –
переносной либо щитовой мегаомметр
И- содержит источник постоянного
напряжения Е и миллиамперметр
А (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Измерение при снятом рабочем
напряжении

Один полюс прибора (обычно положительный)
подключается к токоведущей части
(например, к клемме 1), а второй полюс –
к корпусу проверяемого
электротехнического изделия.

В установившемся режиме после заряда
емкостей C₁и С₂относительно
корпуса ток I_ИЗМ,
протекающий под действием источника
Е, на полюсе 1 разветвляется:
его часть I’_изм
протекает через эквивалентное
сопротивление изоляции
R₁
полюса 1, а другая часть I”_изм
– через сопротивление нагрузки R_н
и
эквивалентное
сопротивление изоляции R₂
полюса 2. Далее ток протекает по
корпусу и суммируется в цепи миллиамперметра
А.

Силу тока I_ИЗМ
определяет выражение:

I_изм=E/{R_вн+R)
(3.2)

где R_BH
– внутреннее сопротивление мегаомметра
(миллиамперметра, источника
измерительного напряжения и добавочного
сопротивления R_д),
R
-эквивалентное сопротивление
изоляции. Строго говоря, в последнем
следовало бы учесть
сопротивление R_H,
но обычно R_H«R2
поэтому его влиянием
допустимо пренебрегать (в тех случаях,
когда внутреннее сопротивление
контролируемого изделия соизмеримо с
величиной сопротивления изоляции,
такое допущение может приводить к
ошибочным результатам, завышенным
против фактических).

При R_BH
= const
и Е = const
сила тока в измерительной цепи зависит
только от величиныR,
поэтому миллиамперметр градуируют
непосредственно
в единицах сопротивления.

На практике обычно
применяют переносные мегаомметры с
питанием от сети переменного тока (типа
MI27)
или с автономным источником (типа
М4100). В качестве последнего используют
индукторный генератор с ручным приводом
(скорость вращения рукоятки около 2
об/с). Чтобы уменьшить погрешность
измерений из-за непостоянства скорости
вращения рукоятки, в таких мегаомметрах
в качестве измерительного прибора
используют не миллиамперметр, а логометр,
одна рамка которого подключенанепосредственно к
источнику напряжения, а вторая, жестко
связанная с ней,
включена в измерительную цепь.

Для повышения
достоверности измерений измерительное
напряжение выбирают близким к
рабочему напряжению контролируемой
цепи. Для электрооборудования напряжением
от 100 В до 400 В применяют мегаомметры
напряжением 500 В. Безопасность измерений
при этом достигается за счет
ограничения силы тока в измерительной
цепи до величины 1 мАдобавочным
сопротивлением R
= 0,5 МОм.

Измерения в сетях постоянного тока

Норвежская фирма Autronicaсоздала автоматизированную систему
контроля сопротивления изоляцииSystemAJ-1 с генератором
оперативного напряжения частотой 5 Гц.
ФирмаMerlinGerin(Франция) выпускаетприборы
Vigilohm
System
XM-200
с оперативным источником частотой 2,5
Гц.

В ряде случаев вместо источника
напряжения непромышленной частоты
используют вспомогательный источник
постоянного напряжения переменной
полярности. Так, фирмаBender(Германия), выпускает приборIRDH
265-4.

Метод уравновешенного моста

На этом методе, как
правило, основана работа отечественных
щитовых мегаомметров в сетях
постоянного тока. Схема измерений этим
методом приведена на рисунке 3.3, где
использованы следующие обозначения:А – миллиамперметр;
R_д
– добавочное сопротивление; П –
переключатель; Е – источник измерительного
напряжения (до 150 В); R_п–
потенциометр.

Плечами моста
являются сопротивления изоляции R₁
и R₂
и сопротивления
r₁
и г₂
плеч потенциометра R_п.
Измерительный прибор и ограничительное
сопротивление R_д
включены в диагональ моста.

Рисунок
3.3 – Измерение сопротивления изоляции
сети постоянного токаметодом
уравновешенного моста

Сила тока I_изм
в диагонали моста определяется
выражением:

(3.3)

где R- эквивалентное
сопротивление изоляции сети.

Измерение производится в два этапа. На
первом этапе переключатель П устанавливают
в положение 1 и перемещением движка
потенциометра балансируют мост –
добиваются отсутствия тока в диагонали
моста. На втором
этапе переключатель устанавливают в
положение 2, подключая в диагональ
моста источник измерительного напряжения
Е. После окончания процессов перезаряда
емкостей снимают показание миллиамперметра.

В сбалансированном мосте составляющая
тока, определяемая вторым слагаемым,
отсутствует. Поэтому при Е = const,R_д=constи при условииr₁r₂/R_n«R
сила тока I_ИЗМ
однозначно определяется сопротивлением
изоляции R
(приборы типа MI54,
М1508, М1608, М1428, М1628).

Обычно при работе
с сетями постоянного тока применяют
методы измерений,
основанные на использовании рабочего
напряжения сети в качествеоперативного напряжения. Рассмотрим
один из них.

Метод трех отсчетов вольтметра

Этот метод заключается
в последовательном измерении вольтметром
с известным
сопротивлением r
трех напряжений: U
– рабочего; U₁
– между положительным
полюсом сети и землей; U₂
– между отрицательным полюсом и
землей. Расчет искомой величины
сопротивления изоляции сетипроизводится
по формуле:

(3.4)

Рассмотрим физические основания этого
метода.

Рисунок 3.4 – Измерение сопротивления
изоляции

сети постоянного тока
вольтметрами

а) – по методу двух
вольтметров; б)
и в) – по методу трех отсчетов вольтметра

На рисунке 3.4(а) показана эквивалентная
схема сети постоянного тока с
сопротивлениями изоляции полюсов R1,
R2 и рабочим напряжением U.

Напряжения между полюсами сети и
корпусом U’ и U” пропорциональны
соответствующим сопротивлениям
изоляции, то есть всегда выполняются
следующие соотношения:

(3.5)

Если для измерения этих напряжений
между полюсами сети и корпусом включить
вольтметры V1 и V2 c равными внутренними
сопротивлениями r, то получим:

(3.6)

При r»R
выражение
(3.6) будет совпадать с предыдущим.

Такой способ контроля (с использованием
двух вольтметров) ранее применялся для
индикации однополюсных снижений
сопротивления изоляции
и однополюсных замыканий на землю.
Вольтметр, соответствующий
полюсу с меньшим сопротивлением
изоляции, имеет меньшее показание
(зачастую вместо вольтметров включали
две лампы накаливания).

Пользуясь результатами измерения
напряжений U` иU”,
определитьвеличины
сопротивлений R₁
и R₂,
соответственно и значение эквивалентного
сопротивления изоляции сетиR,
не представляется возможным,
так как система уравнений (3.5) неполная:
эквивалентная схема соcтоит
из трех контуров, в то время как сама
система содержит только два уравнения.
Чтобы ее все-таки можно было разрешить,
в сеть вносят нормированные
искажения.

При включении
вольтметра V
по схеме рисунка 3.4(б) меняется
эквивалентное сопротивление между
положительным полюсом сети и землей
(за счет шунтирования сопротивления
изоляцииR_iвнутренним сопротивлением
вольтметра r).
Оно становится равным:

(3.6)

Так как при этом сопротивление между
отрицательным полюсом сети и корпусом
не изменится, то уменьшается напряжение
между положительным полюсом и землей:
U₁<U`
(соответственноU`₂>U”).
При измерении по схеме рис. 3.4,в аналогично
получаем:U₂<U”.
С условием того, чтоU’+U”
=U, при измерении методом
трех отсчетов всегда справедливо
неравенство

U₁+U₂<U

Следует еще раз подчеркнуть, что оно
образуется за счет намеренного
поочередного уменьшения сопротивлений
между полюсами сети и землей путем
шунтирования сопротивлений изоляции
R₁иR₂известным сопротивлениемr.

Теперь система уравнений, составленных
для напряжений U₁иU₂, оказывается
разрешимой, так как она содержит
известные величиныU,U₁,U₂,rи две неизвестные величины:R₁иR₂. Решая систему
относительно последних, получаем
выражение (3.4) для эквивалентного
сопротивления изоляции сети.

Соотношение величин напряжений UиU₁+U₂,
определяющее точность измерений при
данном сопротивлении изоляции сети,
зависит от величины сопротивления
вольтметраr. Еслиr>>R(например, при измерении ламповым,
цифровым или электростатическим
вольтметром), то при подключении
вольтметра в сеть вносятся несущественные
искажения, так как сопротивления между
полюсами сети и землей практически не
изменяются. Как следствие этого получаемU₁+U₂=U. Соответственно нулевыми
будут результаты при расчетах по формуле
(3.4).

Наибольшая точность измерений достигается
при выполнении следующего соотношения:
r= 0,8R, при
которомU₁+U₂=0,44U.
Обычно рекомендуется выбирать вольтметр
с внутренним сопротивлением, приблизительно
равным измеряемому сопротивлению
изоляции.

Изложенное справедливо не только для
силовых сетей, но и для низковольтных
систем автоматики. В последних опасно
выполнять контроль сопротивления
изоляции с использованием щитовых
мега-омметров, содержащих источник
измерительного напряжения 100-150 В. Под
действием этого источника при определенных
условиях могут выйти из строя комплектующие
систему полупроводниковые приборы и
микросхемы.

Этот метод прост в выполнении и доступен,
так как не требует применения специальной
аппаратуры. Однако он имеет и ряд
недостатков, связанных
с необходимостью выполнения вычислений.

Опыт показывает,
что целесообразна подмена расчетов по
формуле (3.4) работой с соответствующими
номограммами. В качестве примера нарис. 3.5 приведена
номограмма, предназначенная для
определения значения
сопротивления изоляции сетей постоянного
тока напряжением от 150
до 600 В.

Номограмма имеет три шкалы – рабочего
напряжения U, суммы
напряжений полюсов
сети относительно корпуса U₁+U₂,
и искомого значения сопротивления
изоляцииR. Порядок работы
с номограммой таков: к точкам шкалUиU₁+U₂,
соответствующим полученным результатам
измерений, прикладывается линейка;
искомое значение считывается по шкалеR.

В практической
деятельности не всегда имеется в наличии
вольтметр с предусмотренным
номограммой значением внутреннего
сопротивления. Поэтому на рисунке 3.6
приведена номограмма, пригодная для
работы сразличными
типами вольтметров. Она состоит из двух
параллельных шкал (U₁
+ U₂
и R)
и бинарного поля с координатами
«напряжение сети – внутреннее
сопротивление вольтметра». Работа с
такой номограммой также несоставляет
труда.

Рисунок 3.5 – Номограмма для определения
сопротивления изоляции сетей постоянного
тока напряжением от 150 В до 600 В при
измерении вольтметром с внутренном
сопротивлением 100 кОм

Рисунок 3.6 – Номограмма для определения
сопротивления изоляции сетей постоянного
тока напряжением от 150 В до 600 В при
измерении вольтметром с внутренним
сопротивлением от 50 до 200 кОм

Измерения в сетях переменного тока

Принцип действия большинства приборов,
предназначенных для работы в сетях
переменного тока, находящихся под
рабочим напряжением, основан на
использовании метода наложения
постоянного измерительного напряжения
(см. рисунок 3.6), аналогичного методу
измерений при снятом напряжении. Так
как под действием рабочего напряжения
Uф в измерительной цепи может протекать,
переменный ток, то для ее защиты применяют
индуктивный или, как показано на схеме,
емкостный фильтр (цепь R1—C1). Конденсатор
С1 также защищает измерительную цепь
от бросков тока IИЗМ в переходных режимах
работы сети (при подключении
электроприемников) (см. рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 – Контроль изоляции сетей
переменного тока методом наложения
постоянного напряжения

Измерение сопротивления изоляции
производят при нажатой кнопке К, когда
измерительная цепь замыкается через
миллиамперметр А, проградуированный
в единицах сопротивления. При «свободном»
состоянии кнопки (в режиме автоматического
контроля) цепь замыкается через резистор
Rд, являющийся входным элементом блока
сигнализации БС. Падение напряжения
на этом резисторе, так же как и сила
тока в измерительной цепи, однозначно
определяется значением эквивалентного
сопротивления изоляции сети. При
уменьшении сопротивления изоляции это
напряжение возрастает; в случае снижения
сопротивления доопределенного значения
(установленной для данной сети уставки
срабатывания сигнализации Uycт) на выходе
БС появляется соответствующий сигнал
(световой или звуковой).

На таком принципе работают устройства
«Электрон-1» (автоматический контроль
и измерение), ПКИ (автоматический
контроль) и щитовые мегаомметры М1423,
М1503, М1527. М1623. М1603.

В процессе настройки или эксплуатации
электроустановки нередко возникает
необходимость измерять сопротивление
изоляции «прикладным» методом, не
обращаясь к штатным средствам контроля.
Л.П. Подольским в 1946 г. предложен
достаточно простой способ двух отсчетов
вольтметра применительно к трехфазным
сетям (см. рисунок 3.8).

Рисунок
3.8 – Измерение сопротивления изоляции
сети переменного тока методом двух
отсчетов вольтметра

Согласно этому способу измеряют
напряжение U1 между одной из фаз сети и
землей. Затем между этой фазой и землей
включают дополнительное сопротивление
известной величины R1 и измеряют
напряжение U2; вместо сопротивления R1
подключают сопротивление R2 и вновь
измеряют напряжение между фазой и
землей Uз.

Величина эквивалентного сопротивления
изоляции сети определяется по

формуле:

(3.7)

где q1 = (U1/U2)2 -1; q2 = (U, /U3) -1.

Для уменьшения погрешности измерений
рекомендуется принимать R1=2R₂, а
величину 2R₂– такой, чтобы после
его подключения напряжение фазы
относительно земли уменьшилось на 75 %
(U_з=0.25U1).

Измерения в сетях двойного рода тока

В современных сетях переменного тока
обычно присутствуют полупроводниковые
выпрямители, подключенные непосредственно
к фазам сети (без применения
трансформаторов). Это могут быть как
маломощные элементы (например, для
питания катушек контакторов в магнитных
пускателях), так и силовые агрегаты
(питание электроприводов постоянного
тока). В подобных сетях величина
эквивалентного сопротивления изоляции
определяется пятью составляющими:
сопротивлениями изоляции r_а, r₀,
r_сфаз цепей переменного тока и
сопротивлениями изоляцииR₁иR₂полюсов
цепи постоянного тока.

Рассмотренные выше
методы измерений в сетях переменного
тока называются
непригодными для сетей двойного рода
тока. Это объяснятся тем, что в сети
двойного рода тока полюса цепи постоянного
тока имеют определенные; постоянные
напряжения относительно земли – в
зависимости от значения сопротивления
их изоляции.

Через полупроводниковый выпрямитель
эти напряжения в определенной
закономерности переносятся на цепи
переменного тока и влияют на работу
приборов контроля изоляции. Так, в
простейшем случае, при использовании
трехфазного неуправляемого выпрямителя,
собранного по схеме Ларионова, среднее
значение напряжения между фазами сети
переменного тока и землей определяется
выражением:

(3.8)

где U_mФ– амплитуда фазного
напряжения на входе выпрямительного
моста; R1, R2 — сопротивления изоляции
полюсов цепи постоянного тока; R-, R~ –
эквивалентные сопротивления изоляции
цепей постоянного и переменного тока
соответственно.

Из этого выражения следует, что при
равенстве величин R1 и R2 имеет место U =
0 и никаких искажений в работу приборов
контроля не вносится.

Однако в общем виде R1≠R2, соответственно
Ucp ≠ 0. В предельных случаях при
однополюсном замыкании на корпус
(R1<<R2 или R2<<R1) постоянная составляющая
напряжения между фазами и землей UcpMax=
± 0,5 U (U – среднее значение напряжения
на выходе выпрямительного моста). То
есть постоянная составляющая напряжения
между фазой и землей может произвольно
изменять как величину, так и знак, по
абсолютному значению достигая половины
рабочего напряжения цепи постоянного
тока.

В трехфазных сетях
напряжением 380 В напряжение на выходе
выпрямительного
моста U=510
В. В приборах контроля изоляции
измерительное напряжение Е существенно
меньше (обычно оно равно 150 В), поэтому
напряжение U
оказывает существенное влияние на силу
тока и напряжение в измерительной
цепи, вносит дополнительную погрешность.
Стрелка мегаомметра
может занимать любое положение на
рабочем участке шкалы, независимо
от измеряемого значения сопротивления
изоляции. Она может даже
зашкаливать за отметки «о» и «∞»,
показывая лишенные физического
смысла величины R<0
и R>∞
. В качестве примера на рисунке 3.9
приведены показания щитового
мегаомметра типаM1503 в
зависимости от значения сопротивления
изоляции отрицательного полюса цепи
постоянного тока
при постоянном значении сопротивления
изоляции положительного полюса (50 кОм)
и эквивалентном сопротивлении изоляции
цепей переменного тока 100 кОм (кривая
1). Кривая 2 соответствует фактическимзначениям
эквивапентного сопротивления изоляции
сети.

Из графиков видно, что кривые 1 и 2
совпадают только в одной точке, когда
R1=R2= 50кОм. При низких значениях
эквивалентного сопротивления изоляции
(менее 10 кОм) стрелка прибора находится
вблизи отметки «оо», и наоборот, при
достаточно высоких сопротивлениях
(более 25 кОм) прибор показывает R < 0.

ЛПО «Вибратор» выпускает мегаомметры
типа M1428 и M1628, пригодные для работы в
сетях двойного рода тока.

Рисунок 3.9 – Эквивалентное сопротивление
изоляции сети двойного рода тока

В сетях переменного и двойного рода
тока можно применять метод, разработанный
на кафедре безопасности жизнедеятельности
СПб ТЭТУ «ЛЭТИ». Существо метода
заключается в следующем. К фазам сети
переменного тока подключается трехфазный
выпрямительный мост, собранный на
полупроводниковых диодах
по схеме Ларионова (см. рисунок 3.10).

Вольтметром
магнитоэлектрической системы поочередно
измеряют три
напряжения; U_cp
— на выходе моста, U₁—
между положительным полюсом
моста и землей, U₂
— между отрицательным полюсом моста
и землей. Расчет сопротивления
изоляции сети выполняют по формуле:

(3.9)

аналогичной формуле (3.4) для метода трех
отсчетов вольтметра в сетях постоянного
тока. Существенно, что в подобных случаях
измерения должны производиться
вольтметром
именно магнитоэлектрической системы,
так как
носителями информации о величине
сопротивления изоляции являются только
средние значения напряжений. Предел
измерений вольтметра должен
соответствовать величине U_cp,
то есть для трехфазных сетей 380 В пригодны
вольтметры со шкалой 0-600 В. Внутреннее
сопротивление вольтметра выбирается
в соответствии с рекомендациями,
приведеннымивыше
применительно к сетям постоянного
тока.

Рисунок
3.10 – Измерение сопротивления изоляции
сети двойного рода тока
по способу ЛЭТИ

Этот метод пригоден
для применения в однофазных и трехфазных
сетях переменного тока, в сетях с
управляемыми и неуправляемыми
выпрямителями. Во избежание ошибок в
расчетах здесь также рекомендуетсяприменять номограммы.
Поскольку напряжение источников
переменного тока стабильно,
номограммы оказываются существенно
более простыми (рис. 3.11).

Порядок выполнения работы

1. Изучите теоретическую часть, прилагаемую
   к данной лабораторной работе.

2. Сделайте расчет сопротивления
   своего тела (путь пролегания тока и
   площадь контактируемого с электродом
   участка тела – по заданию преподавателя).

3. Проверьте расчет
   экспериментальным определением
   сопротивления указанного участка тела
   с помощью мультиметра М-830В.

4. Сравните полученные результаты и
   сделайте соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Для чего производится контроль
   сопротивления изоляции электроустановок
   ?

2. Чем опасны емкостные явления между
   токопроводящими средами и землей?

3. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок при снятом рабочем
   напряжении?

4. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок методом уравновешенного
   моста?

5. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок методом трех отсчетов
   вольтметра?

6. Что такое «номограмма»?

7. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок в сетях переменного
   тока?

8. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок в сетях двойного
   рода тока?

9. Как измерить сопротивление изоляции
   электроустановок по схеме Ларионова?

Рисунок 3.11
– Номограмма