Elektrotechnika	Pomiar rezystancji izolacji	4.12.2013r
Ćw.8	Łukasz Kowalski, Przemysław Łakomy, Kamil Napieracz

Pomiary rezystancji izolacji przewodów instalacji i uzwojeń urządzeń elektrycznych, wykonywane w warunkach eksploatacyjnych, mają na celu ustalenie stanu izolacji, który ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi raz prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych.

     

Systematyczne wykonywanie badań i pomiarów rezystancji izolacji i ewidencjonowanie uzyskanych wyników badań, pozwala na:

- wcześniejsze wykrycie pogarszającego się stanu izolacji,
- zapobieganie awariom i pożarom, które mogą wystąpić wskutek pogorszenia właściwości izolacji,
- prowadzenie właściwej i bezpiecznej eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych.

Rezystancja izolacji części czynnych niebezpiecznych, decyduje o skuteczności ochrony podstawowej (ochrony przed dotykiem bezpośrednim). Pomiar rezystancji izolacji opiera się na pomiarze natężenia prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia stałego. Wartość rezystancji izolacji wyznacza się z prawa Ohma:

$R = \frac{U}{I}$

gdzie:
U – napięcie probiercze stałe,
I – prąd płynący przez izolację.

 

Całkowity prąd płynący przez izolację (oznaczenie 3) jest sumą trzech prądów składowych:

- prąd przewodzenia (upływności) (1); o niewielkiej ustalonej wartości, składa się z dwóch składowych:
a) prądu płynącego przez izolację (upływność skrośna, która zależy od rodzaju materiału izolacyjnego),
b) prądu płynącego po powierzchni materiału izolacji (upływność powierzchniowa, która zależy 
od czystości materiału izolacji).

- prąd ładowania pojemności obiektu C (2); początkowo duży i spada w miarę jak ładowana jest pojemność.
Prąd i czas ładowania zależą od pojemności izolacji badanego obiektu. Obiekty o większej pojemności
ładują się dłuższy czas; na przykład długie kable energetyczne.

- prąd absorpcji (4); początkowo duży lecz maleje dużo wolniej niż prąd ładowania pojemności. Wynika to z natury zjawisk fizycznych zachodzących w materiałach izolacyjnych.

Czynniki wpływające na stan izolacji

Na eksploatacyjne pogorszenie stanu izolacji mają wpływ narażenia:
      - elektryczne,
      - mechaniczne, 
      - termiczne, 
      - chemiczne oraz często 
      - zanieczyszczenie środowiska.

Rezystancja izolacji zależy od następujących czynników: 
      - wilgotności,
      - temperatury,
      - wartości napięcia probierczego,
      - czasu pomiaru,
      - czystości powierzchni materiału izolacyjnego.

Wilgotność ma niewątpliwie wpływ na rezystancję izolacji. Jednak stopień absorbowania wilgoci przez izolatory jest różny w zależności od rodzaju i stanu izolatora. W sytuacji wykonywania pomiaru rezystancji izolacji uzwojeń transformatora suchego, należy uwzględnić wilgotność względną.

     

Zmiany temperatury mogą mieć znaczący wpływ na wyniki pomiarów rezystancji izolacji. Rezystancja izolacji maleje znacząco ze wzrostem temperatury (rys.3). Każdy typ materiału izolacyjnego ma różny stopień zmiany rezystancji w zależności od temperatury. Przy pomiarze rezystancji izolacji w temperaturze innej niż 20 ^o C

Pomiar rezystancji izolacji należy  przeprowadzać:

      - w temperaturze od 10 do 25 o C, 
      - przy wilgotności względnej od 40% do 70%,
      - po przygotowaniu izolacji badanej (powierzchnia izolatora powinna być czysta i niezawilgocona). 
      - w stanie nagrzanym uzwojeń maszyn nagrzewających się w czasie pracy.

Wpływ czasu pomiaru 

      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.

Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy: 
      a) miernikami rezystancji izolacji o własnym źródle napięcia probierczego d.c;
          - na napięcia probiercze: 250 V, 500 V, 1000 V i 2500 V oraz
          - zakresy pomiarowe: 50 MΩ, 200 MΩ, 1 GΩ, 20 GΩ,
      b) napięciem sieciowym za pomocą miliamperomierza (w instalacjach d.c.), 
      c) innymi metodami specjalnymi.

Minimalne wartości rezystancji izolacji

Rezystancja izolacji jest zadawalająca, jeżeli jej wartość, zmierzona przy napięciu pomiarowym według Tablicy 6A, w każdym obwodzie z odłączonymi odbiornikami, jest nie mniejsza niż odpowiednia wartość podana 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, by zidentyfikować obwód posiadający zaniżoną rezystancję izolacji.

W przypadku, gdy ograniczniki przepięć (SPD) lub inne urządzenia mogą mieć wpływ na wynik pomiaru albo ulec uszkodzeniu, to przed pomiarem rezystancji izolacji należy je odłączyć. Po wykonaniu pomiaru odłączone urządzenia należy ponownie podłączyć. Jeżeli odłączenie urządzeń przeciwprzepięciowych jest w sposób uzasadniony niemożliwe, napięcie probiercze dotyczące tego obwodu może być obniżone do 250 V DC, przy zachowaniu wymaganej rezystancji izolacji o wartości co najmniej 1 MΩ.

Wartości podane w tabeli powyżej 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.

Pomiar rezystancji izolacji przewodów w układzie TN-S

Wykonywanie pomiarów rezystancji izolacji przewodów w układzie TN-S

a) między przewodami czynnymi: L1-N, L2-N, L3-N 
b) między przewodami czynnymi a ziemią: L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE **)
**) do celów pomiarowych przewód neutralny N odłącza się od przewodu ochronnego,.
- przewody czynne na czas pomiaru można zewrzeć

W praktyce, pomiary rezystancji izolacji przewodów wykonuje się podczas montażu instalacji,

przed przyłączeniem wyposażenia.

Pomiary

Do pomiarów używaliśmy miernika firmy SONEL, model MIC – 1000.

O numerze seryjnym 221407/05.

Pomiary były przeprowadzane na 4 obwodach w sieci typu TN-S.

Napięcie pomiarowe ustawione na 500 V

Obwód	L1-L2	L2-L3	L1-L3	L1-N	L2-N	L3-N	L1-PE	L2-PE	L3-PE	N-PE
1	14,23 [GΩ]	14,44 [GΩ]	16,23 [GΩ]	19,37 [GΩ]	19,43 [GΩ]	17,04 [GΩ]	17,1 [GΩ]	16,97 [GΩ]	14,99 [GΩ]	14,05 [GΩ]
2	12,21 [GΩ]	11,07 [GΩ]	16,22 [GΩ]	12,01 [GΩ]	1,36 [MΩ]	10,89 [GΩ]	16,38 [GΩ]	10,61 [GΩ]	14,9 [GΩ]	10,5 [GΩ]
3	12,29 [GΩ]	11,24 [GΩ]	16,54 [GΩ]	12,24 [GΩ]	761,1 [kΩ]	11,24 [GΩ]	15,64 [GΩ]	10,7 [GΩ]	15,05 [GΩ]	10,43 [GΩ]
4	12,39 [GΩ]	11,28 [GΩ]	16,76 [GΩ]	12,18 [GΩ]	455,4 [kΩ]	11,39 [GΩ]	15,03 [GΩ]	10,91 [GΩ]	15,17 [GΩ]	10,76 [GΩ]

Minimalna rezystancja izolacji musi wynosić 1 [MΩ]

Wnioski:

Podczas przeprowadzania ćwiczenia zbadaliśmy 4 obwody pod kątem rezystancji izolacji. Pomiary polegały na zbadaniu rezystancji izolacji przewodów między każdą z faz, między fazami i przewodem N, pomiędzy fazami a przewodem PE oraz między N i PE. Używaliśmy do tej czynności miernika Sonel MIC-1000, ustawionym na napięcie 500 V. Obwody 1 i 2 są sprawne pod kątem rezystancji izolacji. Obwody 3 i 4 nie spełniają wymagań dopuszczenia do użytku, ponieważ podczas pomiaru L2-N zauważyliśmy, że rezystancja wyniosła poniżej 1 [MΩ].

Pomiary tego typu są jedną ze składowych bezpiecznego użytkowania instalacji elektrycznej. Jeśli będziemy dbać o stan instalacji będziemy mogli bez strachu z niej korzystać.