3. Pomiary rezystancji izolacji

3.1 Wstęp

Wykonywanie badań i pomiarów rezystancji izolacji pozwala na określenie stanu izolacji instalacji,

urządzeń i sieci elektroenergetycznych. Stan izolacji przewodów i uzwojeń ma decydujący wpływ
zarówno na bezpieczeństwo obsługi jak i prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych.

Systematyczne wykonywanie badań i pomiarów rezystancji izolacji przewodów instalacji i uzwojeń

urządzeń elektrycznych oraz ewidencjonowanie uzyskanych wyników badań, pozwala na:

-

wcześniejsze

wykrycie

pogarszającego

się

stanu

izolacji,

-

zapobiega awariom i pożarom, które mogą wystąpić wskutek pogorszenia właściwości izolacji,

-

prowadzenie właściwej i bezpiecznej eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci

elektroenergetycznych.

3.2 Czynniki wpływające na stan izolacji

Na eksploatacyjne pogorszenie stanu izolacji mają wpływ: narażenia elektryczne, mechaniczne,

termiczne, chemic

zne oraz często zanieczyszczenie środowiska.

Całkowity prąd płynący przez izolację jest sumą trzech prądów składowych:

1. prądu ładowania pojemności obiektu C,

2. prądu upływowego (przewodzenia), składającego się z dwóch składowych:

a) prądu skrośnego, płynącego przez materiał izolacji,

b) prądu powierzchniowego, płynącego po powierzchni materiału izolacji,

3. prądu ładowania pojemności absorpcyjnej.

Prąd upływowy powoduje polaryzację dielektryka zależną od czasu jaki upłynął od chwili przyłożenia

napięcia.

Rezystancja izolacji zależy od następujących czynników:

wilgotności,

temperatury,

wartości napięcia probierczego,

czasu pomiaru,

czystości powierzchni materiału izolacyjnego.

Wpływ wilgotności

Wilgotność ma niewątpliwie wpływ na rezystancję izolacji. Jednak stopień absorbowania wilgoci

przez izolację jest różny w zależności od rodzaju i stanu izolacji. W sytuacji wykonywania pomiaru
rezystancji izolacji uzwojeń transformatora suchego, należy uwzględnić wilgotność względną.

Wpływ temperatury

Zmiany temperatury mogą mieć znaczący wpływ na wyniki pomiarów rezystancji izolacji.

Rezystancja izolacji spada znacząco ze wzrostem temperatury (rys.4). Każdy typ materiału

izolacyjnego m

a różny stopień zmiany rezystancji w zależności od temperatury.

Przy pomiarze izolacji w temperaturze innej niż 20

o

C wynik pomiaru R

x

należy pomnożyć przez

współczynnik korekcyjny K

p

, według wzoru:

R

20

= R

x

∙ K

p

gdzie:

R

20

- rezystancja przeliczona (rzeczywista),

R

x

- rezystancja w temperaturze t,

K

20

-

współczynnik przeliczeniowy (korekcji temperaturowej).

Pomiar rezystancji izolacji powinien być przeprowadzany w odpowiednich warunkach: temperatura

10 do 25

o

C, wilgotność 40% do 70%, urządzenie badane powinno być czyste i niezawilgocone.

Dla

urządzeń nagrzewających się podczas pracy wykonujemy pomiar rezystancji izolacji w stanie

nagrzanym.

Tablica 2. Wartość współczynnika przeliczeniowego K

p

Dla

kabli z izolacją polietylenową z uwagi na wysoką wartość rezystancji izolacji nie stosuje się

współczynnika przeliczeniowego.

Rys. 4 Zależność rezystancji izolacji od:

a) temperatury, b) wartości napięcia probierczego, c) czasu pomiaru

Wpływ napięcia przy jakim przeprowadzamy pomiar (rys.4)

Prąd upływu przez izolację nie jest proporcjonalny do napięcia w całym zakresie. Ze wzrostem

napięcia rezystancja maleje początkowo szybciej, potem wolniej po czym ustala się. Po przekroczeniu
pewnej granicy następuje przebicie izolacji i rezystancja spada do małych wartości lub zera. Pomiar
należy wykonywać napięciem wyższym od nominalnego zgodnie z wymaganiami norm.

Wpływ czasu pomiaru (rys.4)

Przy utrzymywaniu przez pewien czas napięcia podczas pomiaru rezystancji izolacji, jej wartość

nie jest stała, lecz stopniowo wzrasta, co spowodowane jest zmianami fizycznymi lub chemicznymi
zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego i przepływającego prądu.
Izolowane części metalowe (np. w kablu ) stanowią kondensator i początkowo płynie prąd
pojemnościowy - (ładowanie kondensatora) większy od docelowego prądu upływowego.

Wpływ czystości powierzchni materiału izolacyjnego

Rezystancja izolacji kabla elektroenergetycznego to połączona równolegle rezystancja skrośna -

zależna od rodzaju materiału izolacyjnego i powierzchniowa - zależna od czystości powierzchni. W
przypadku materiałów o dużej rezystywności, rezystancja powierzchniowa może być znacznie

mniejsza od

skrośnej. Przy pomiarach należy wyeliminować prąd powierzchniowy jako niemiarodajny

dla oceny izolacji.

3.3

Wymagania

PN-HD

60364-6:2008

-

Rezystancję izolacji należy zmierzyć miedzy przewodami czynnymi a przewodem ochronnym,

przyłączonym do układu uziemiającego. W układach sieci TN-C pomiar wykonuje się miedzy

przewodami czynnymi a przewodem PEN.

-

W pomieszczeniach zagrożonych pożarem, pomiar rezystancji izolacji powinien być wykonany także

między przewodami czynnymi. W praktyce, pomiary rezystancji izolacji przewodów wykonuje się
podczas montażu instalacji, przed przyłączeniem wyposażenia.

-

Do celów pomiarowych przewód neutralny N odłącza się, na czas pomiaru, od przewodu

ochronnego. Minimalne wartości rezystancji izolacji podane są w Tablicy 6A.

Tablica 6A

Minimalne wartości rezystancji izolacji

-

Rezystancja izolacji mierzona przy napięciu pomiarowym o wartościach podanych w Tablicy 6A jest

zadowalająca, jeżeli jej wartość dla każdego obwodu z odłączonym osprzętem jest nie mniejsza od
wartości minimalnych podanych w Tablicy 6A. Jeżeli zmierzona rezystancja jest mniejsza niż

wymieniona w Tablicy 6A, to

należy ustalić drogą kolejnych prób, miejsce i przyczynę niższej od

wymaganej rezystancji izolacji. W tym celu instalację można podzielić na szereg grup obwodów i
zmierzyć rezystancję izolacji każdej grupy. Jeżeli dla pewnej grupy obwodów zmierzona wartość jest
mniejsza niż podana w Tablicy 6A, to należy zmierzyć rezystancję izolacji każdego obwodu tej grupy.

-

Pomiary powinny być wykonywane w instalacji odłączonej od zasilania.

-

Pomiar izolacji jest zwykle wykonywany przy złączu instalacji (od strony zasilania).

- Jeżeli w instalacji elektrycznej zastosowane ograniczniki przepięć (SPD) lub inne urządzenia mogą
mieć wpływ na na próbę sprawdzającą lub mogą się uszkodzić, takie urządzenia należy odłączyć od
przewodów czynnych na czas wykonania pomiarów. Po pomiarze ochronniki należy ponownie
podłączyć. Jeżeli odłączenie urządzeń przeciwprzepięciowych jest w sposób uzasadniony niemożliwe,
napięcie probiercze dotyczące tego obwodu może być obniżone do 250 V d.c., przy zachowaniu

wymaganej rezystancji izolac

ji co najmniej 1 MΩ.

-

Wartości podane w Tablicy 6A należy także stosować do sprawdzania rezystancji izolacji między

nieuziemionymi przewodami ochronnymi a ziemią.

-

Przy urządzeniach elektrycznych z układami elektronicznymi pomiar rezystancji izolacji należy

wykonać między przewodami czynnymi połączonymi razem a ziemią, celem uniknięcia uszkodzenia
elementów elektronicznych. Bloki (panele) zawierające elementy elektroniczne, o ile to możliwe należy
na czas pomiarów wyjąć z obudowy urządzenia.

3.4 Wykonywanie

pomiarów rezystancji izolacji

1) Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie
wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych

Mierząc rezystancję izolacji sprawdzamy stan ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

2) P

omiar rezystancji izolacji opiera się na pomiarze natężenia prądu płynącego przez izolację pod

wpływem przyłożonego napięcia pomiarowego. Najprostszym sposobem kontroli stanu izolacji jest

pomiar punktowy. Polega on na pomiarze rezystancji badanej izolacji

, raz na określony czas. Pomiar

wykonujemy prądem stałym, aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Odczyt wyniku
pomiaru następuje po ustaleniu się wskazania (po ok. 0,5 do 1 min). Odczytujemy wtedy natężenie
prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia na skali przyrządu wyskalowanej
w MΩ. Wymagana dokładność pomiaru rezystancji wynosi do 20%.

3) Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy:

-

miernikami rezystancji izolacji o własnym źródle napięcia probierczego d.c. (induktor lub bateria

z przetwornicą elektroniczną) - dla uniknięcia wpływu pojemności.

Stosuje się napięcia 250 V, 500 V, 1000 V i 2500 V, a odpowiednie do tych napięć zakresy

pomiarowe wynoszą 50 MΩ, 200 MΩ, 1 GΩ, 20 GΩ.

-

napięciem sieciowym za pomocą miliamperomierza (w instalacjach d.c.),

- innymi metodami specjalnymi.

4) Pomiar rezystancji skrośnej lub powierzchniowej układu izolacyjnego wymaga odpowiednich
połączeń tak wykonanych, aby prąd mierzony był prądem płynącym przez skrośną rezystancję izolacji
(rys. 4.4). Przy pomiarach dużych rezystancji stosuje się ekranowanie. W tym celu umieszcza się na
powierzchni izolacji dodatkową elektrodę połączoną z tzw. zaciskiem ekranującym miernika. Zacisk
ten jest połączony z biegunem dodatnim źródła napięcia pomiarowego. Wysoki potencjał ekranu
powinien uniemożliwiać przepływ prądu na niepożądanej drodze (np. po zawilgoconej lub uszkodzonej
powierzchni przewodu, izolatora). Przyrządy do pomiaru dużej rezystancji mają wyprowadzony zacisk

ekranu - oznaczony li

terą E.

Rys. 4.4 Przykład ekranowania i układ połączeń przy pomiarach rezystancji izolacji skrośnej żył

kabla

Oznaczenia: 1,2 -

żyły kabla, 3 - ekran pomiarowy

5) Przewody ochronne PE i PEN należy traktować jako ziemia, a przewód neutralny N – jako przewód

czynny.

6) Ze względów bezpieczeństwa, pomiary rezystancji izolacji powinny być wykonywane w instalacji
odłączonej od zasilania. Pomiar izolacji wykonywany jest od strony zasilania (np. przy złączu

instalacji).

7) Rezystancję izolacji mierzy się przykładając napięcie stałe między żyły przewodów, mierząc prąd
płynący przez izolację. Mierzoną rezystancję oblicza się z prawa Ohma:

gdzie:

R

x

– rezystancja izolacji,

U

– napięcie probiercze,

I

– prąd płynący przez izolację

3.5 Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatorów

Przygotowanie pomiarów

Przed przystąpieniem do pomiarów transformator należy wyłączyć spod napięcia i odłączyć

wszystkie zaciski uzwojeń od sieci. Oczyścić izolatory z brudu i osuszyć. Zmierzyć temperaturę
uzwojeń przez pomiar temperatury oleju. Na czas pomiaru kadź uziemić.

Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń transformatora (zgodnie z normą PN-E-04700:1998/Az1:2000

Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych -- Wytyczne przeprowadzania
pomontażowych badań odbiorczych), należy wykonywać dla następującej kombinacji połączeń:

- uzwojenie GN

– uziemiona kadź połączona z uzwojeniem DN,

- uzwojenie DN

– uziemiona kadź połączona z uzwojeniem GN,

- uzwojenie GN

– uzwojenie DN.

Wartości rezystancji izolacji uzwojeń odczytujemy po 60 s.

Sprawdzenie stanu izolacji uzwojeń i oleju transformatorowego

Okresowe badanie stanu izolacji oraz stanu oleju transformatorowego pozwala uzyskać bieżącą

informację o procesie starzenia i wchłaniania wilgoci, wskazujące często na konieczność renowacji
oleju i eksploatacyjnego suszenia uzwojeń. Doświadczenia eksploatacyjne pozwoliły na ustalenie
granicznych dopuszczalnych wartości wskaźników izolacji, w zależności od mocy i napięć
znamionowych transformatorów.

Wartość rezystancji izolacji uzwojeń odczytujemy po 15 s - R

15

i po 60 s.- R

60

.

Współczynnik absorpcji:: K

A

= R

60

/R

15

.

Wartość K

A

nie powinna być mniejsza niż:

-

1,15 dla transformatorów III grupy, - o mocy 1,6 MV.A i mniejszej,

- 1,2

dla rezystancji uzwojeń w stosunku do ziemi i 1,4 dla rezystancji pomiędzy uzwojeniami

transformatorów II grupy, o mocy większej od 1,6 MVA a nie należących do grupy I,

- 1,3

dla rezystancji uzwojeń w stosunku do ziemi i 2,0 dla rezystancji pomiędzy uzwojeniami

transformatorów I grupy, o napięciu znamionowym 220 kV i mocy 100 MVA i większej.

Po zakończeniu każdego pomiaru transformator należy rozładować w czasie nie krótszym niż czas

trwania pomiaru.

Ocena wyników pomiarów

Wymagane wartości rezystancji izolacji wynoszą:

a) dla transformatorów olejowych o mocy do 315 kVA:

-

o napięciu znamionowym do 10 kV - 70 MΩ,

-

o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 100 MΩ

b) dla transformatorów olejowych o mocy od 315 kVA do 1,6 MVA:

-

o napięciu znamionowym do 10 kV - 35 MΩ,

-

o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 50 MΩ,

c) dla transformatorów suchych w temp. 20

o

C przy wilgotności wzgl. 65 %:

-

o napięciu znamionowym do 10 kV - 15 MΩ,

-

o napięciu znamionowym powyżej 10 kV - 25 MΩ.

Rezystancje zmierz

one w innych temperaturach niż u wytwórcy, ale zawartych w przedziale od 5

do 35

o

C, należy przeliczyć według zasady: obniżenie temperatury o 15

o

C. spowoduje dwukrotny

wzrost rezystancji, a podwyższenie temperatury o 5

o

C. spowoduje dwukrotne zmniejszenie

rezystancji izolacji.

Dla pomontażowych badań odbiorczych rezystancja izolacji uzwojeń transformatora olejowego o

mocy mniejszej niż 1,6 MVA zmierzona po 60 s od chwili przyłożenia napięcia nie powinna być
mniejsza niż 70% wartości zmierzonej w wytwórni przy temperaturze oleju 20

o

C.

3.6 Pomiar rezystancji izolacji kabli

Pomiar rezystancji izolacji linii kablowej wykonuje się po wyłączeniu jej spod napięcia i

rozładowaniu.

1) Pomiar wykonuje się:

- miernikiem rezystancji izolacji o nap

ięciu 1000 V - dla linii kablowych o napięciu znam. do 250 V,

-

miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 2500 V- dla linii kablowych do 1 kV

- miernikiem rezystancji izolacji o

napięciu co najmniej 2500 V- dla linii kablowych powyżej 1 kV,

Przed odłączeniem przewodów miernika od żył kabla, kabel należy rozładować. Wskazanie

miernika izolacji należy odczytać po 1 minucie od chwili rozpoczęcia pomiaru.

2) Ocena wyników pomiarów

Zgodnie z normą SEP- E- 004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie

i budowa (zamiast PN-76/E-

05125) , rezystancja izolacji każdej żyły kabla względem pozostałych

zwartych i uziemionych, przeliczona na temperaturę 20

o

C , w linii o długości do 1 km", nie powinna

być mniejsza niż:

1) w l

inii kablowej o napięciu znamionowym do 1 kV:

75 MΩ - w przypadku kabla o izolacji gumowej,

20 MΩ - w przypadku kabla o izolacji papierowej,

20 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polwinitowej,

100 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polietylenowej,

2) linii kablowej o napięciu znamionowym powyżej 1 kV:

50 MΩ - w przypadku kabla o izolacji papierowej,

40 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polwinitowej,

100 MΩ - w przypadku kabla o izolacji polietlenowej,

1000 MΩ - w przypadku kabla o napięciu znamionowym 110 kV.

Interpretacja wyników:

Jeżeli wymaga się rezystancji izolacji wymienionych w punktach 1) i 2) dla odcinka o długości 1

km, to wymaga się tej samej wartości również dla odcinków krótszych.

3) Wymagania pomontażowe:

Rezystancja żył roboczych i powrotnych powinna być zgodna z danymi producenta. Przy pomiarze

rezystancji izolacji w temperaturze innej niż 20

o

C wynik pomiaru R

x

należy przeliczyć do temperatury

odniesienia 20

o

C, przez zastosowanie odpowiedniego współczynnika przeliczeniowego K

20

zgodnie ze

wzorem:

R

20

= K

20

∙ R

x

gdzie:

R

20

- rezystancja przeliczona do temperatury odniesienia,

R

x

- wynik pomiaru w temperaturze t,

K

20

-

współczynnik przeliczeniowy (współczynnik korekcji temperaturowej)

Dla kabli z

izolacją polietylenową z uwagi na wysoką wartość rezystancji izolacji nie stosuje się

współczynnika przeliczeniowego K

20

.

5) Rezystancja izolacji w kablu o długości powyżej 1 km.

Można przyjąć, że rezystancje izolacji poszczególnych odcinków kabla są ze sobą połączone

równolegle. Dla odcinka kabla o długości L wyrażonej w kilometrach, wymaga się rezystancji

izolacji

w megaomach nie mniejszej niż:

R

iz.1km

/ L w

MΩ/km

gdzie:

R

iz.1km

-

rezystancja

izolacji

odcinka

kabla

o

długości

do

1

km,

L -

długość kabla w km,

3.7 Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników

1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników wykonuje się po odłączeniu od nich
przewodów zasilających i urządzeń pomocniczych.

2) Temperatura izolac

ji w czasie pomiaru powinna być ≥ 10

0

C.

Dla pomiarów wykonywanych przed rozruchem maszyn zainstalowanych w pomieszczeniach, po

ich postoju dłuższym niż 7 dni, można przyjąć, że temperatura jest równa temperaturze występującej

w pomieszczeniu.

Wykonywanie pomiarów:

1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników oraz urządzeń pomocniczych wykonuje się miernikami
izolacji o napięciu znamionowym probierczym:

- 500 V -

dla uzwojeń maszyn na napięcie znamionowe do 500 V.

- 1000 V -

dla uzwojeń maszyn na napięcie znamionowe od 500 do 1000 V.

- 2500 V -

dla uzwojeń maszyn i urządzeń pomocniczych na napięcie znamionowe powyżej 1000 V.

2) Przed przystąpieniem do pomiaru badane uzwojenie na napięcie do 1 kV należy uziemić na okres 1

minuty, a uzwoj

enie na napięcie powyżej 1 kV - na okres 5 minut.

3) Pomiar rezystancji izolacji przeprowadza się w następujący sposób; mierzy się:

a) rezystancję miedzy między danym uzwojeniem a zaciskiem ochronnym maszyny, do którego

jednocześnie przyłącza się pozostałe uzwojenia,

b) rezystancje między poszczególnymi uzwojeniami (które maja zaciski wyprowadzone na zewnątrz).

Uzwojenie trzech faz wirnika silnika pierścieniowego traktuje się jako jedno uzwojenie. Po

wykonaniu pomiaru rezystancji izolacji badane u

zwojenie należy rozładować.

Ocena wyników pomiarów:

a) Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym do 1 kV.

Rezystancja izolacji uzwojeń stojana nie powinna być mniejsza niż 5 MΩ. W przypadku

niespełnienia wymagania w skutek zawilgocenia uzwojeń silnik należy wysuszyć (np. na biegu
jałowym, jeżeli rezystancja izolacji jest większa niż 1 MΩ), a następnie ponownie sprawdzić spełnienie

wymagania.

b) Silniki prądu stałego o napięciu znamionowym do 1 kV

Pomiar wykonać miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 1000 V. Rezystancja izolacji uzwojeń w

temperaturze odniesienia 75

o

C, wyrażona w kiloomach, nie powinna być liczbowo mniejsza niż

wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach.

Jeżeli pomiar wykonany był w innej temperaturze niż 75

o

C, lecz w zakresie temperatur od 10

o

C

do 85

o

C, rezystancje należy przeliczyć do temperatury odniesienia według następującej reguły:

obniżenie/podwyższenie temperatury o 10

0

C powoduje 1,5

– krotne zwiększenie/obniżenie

rezystancji.

c) Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym powyżej 1 kV

Rezystancja izolacji uzwojeń w temperaturze odniesienia 75

o

C,

wyrażona w kiloomach, nie

powinna być liczbowo mniejsza niż wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach.

Rezysta

ncja izolacji zmierzona w temperaturze t nie powinna być mniejsza niż wartość wyznaczona

ze wzoru ze wzorem:

R

iz.t

= R

iz.75

∙ k

t

gdzie: k

t

– współczynnik zależny od temperatury izolacji podczas pomiaru.

Tablica 4

Współczynniki przeliczeniowe rezystancji izolacji uzwojeń silników

Negatywne wyniki pomiarów świadczyć mogą o zawilgoceniu, zabrudzeniu lub uszkodzeniu

izolacji uzwojeń silnika albo urządzeń pomocniczych.