Показатели за качество на изолацията — съпротивление, коефициент на поглъщане, индекс на поляризация и други

Диелектричната изолация е задължителна изолационна част на всеки кабел, която не само отделя проводящите жила една от друга, физически ги изолира, но и предпазва проводниците от вредното въздействие на различни фактори на околната среда. Един кабел може да има една или няколко такива обвивки.

Състоянието на тези снаряди е един от определящите критерии по отношение на безопасността както за персонала, така и за оперативността на оборудването. Ако по някаква причина диелектричната изолация на проводниците се счупи, това ще доведе до злополука, токов удар за хората или дори пожар. И има много възможни причини за нарушаване на качеството на изолацията:

• механични повреди по време на монтажни, ремонтни или изкопни работи;

• повреда на изолацията от влага или температура;

• безскрупулно електрическо свързване на проводниците;

• систематично превишаване на допустимите за кабела текущи параметри;

• най -накрая естественото стареене на изолацията …

Важно е редовно да се следят показателите за качеството на изолацията.

Както и да е, пълната подмяна на окабеляването винаги е много материално скъпо и отнема много време действие, да не говорим за загубите и загубите, понесени от предприятието от прекъсване на електрозахранването и от непланиран престой на оборудването. Що се отнася до болниците и някои стратегически важни съоръжения, за тях нарушаването на редовния режим на електрозахранване като цяло е неприемливо.

Ето защо е много по -важно да се предотврати проблемът, да се предотврати влошаването на изолацията, да се провери навреме нейното качество, а когато е необходимо — своевременно да се поправи, замени и да не се стига до аварии и техните последствия. За тази цел се извършват измервания на показателите за качество на изолацията — четири параметъра, всеки от които ще бъде описан по -долу.

Въпреки че изолационното вещество всъщност е диелектрик, и не трябва да провежда електрически ток, като идеален плосък кондензатор, въпреки това, в малко количество, в него има свободни заряди. И дори малкото изместване на диполите също причинява слаба електрическа проводимост (ток на утечка) на изолацията.

В допълнение, поради наличието на влага или мръсотия, повърхностната електрическа проводимост също се появява в изолацията. А натрупването на енергия в дебелината на диелектрика от действието на постоянен ток е напълно изолирано като вид малък кондензатор, който сякаш се зарежда през някакъв резистор.

По принцип изолацията на кабел (или намотка на електрическа машина) може да бъде представена като верига, състояща се от три вериги, свързани паралелно: капацитет С, който представлява геометричния капацитет и причинява поляризацията на изолацията в целия обем, капацитет на проводниците и целия обем на диелектрика със последователно свързано абсорбционно съпротивление, сякаш кондензаторът се зарежда през резистор. И накрая, има пропускливо съпротивление в целия обем на изолацията, което причинява ток на изтичане през диелектрика.

Параметри, характеризиращи качеството на електрическата изолация

За да се гарантира, че електрическата изолация не причинява нарушения на режимите на работа на електрическото оборудване и безопасността на неговата работа, е необходимо да се гарантира високото му качество, определено от степента на електропроводимост (колкото по -ниска е електропроводимостта, толкова по -високо е качеството ).

Когато изолацията е включена под напрежение, през нея преминават електрически токове поради нехомогенността на конструкцията и наличието на проводими включвания, чиято величина се определя от активното и капацитивно съпротивление на изолацията. Капацитетът на изолацията зависи от нейните геометрични размери.В рамките на кратък период от време след включване този капацитет се зарежда, придружен от преминаване на електрически ток.

Най -общо казано, три вида ток преминават през изолация: поляризация, абсорбция и непрекъснат ток. Поляризационните токове, причинени от изместването на свързаните заряди в изолацията до момента на установяване на равновесното състояние (бърза поляризация), са толкова краткотрайни, че обикновено не могат да бъдат открити.

Това води до факта, че преминаването на такива токове не е свързано със загуби на енергия, поради което в еквивалентната верига на изолационното съпротивление клонът, който взема предвид преминаването на поляризационни токове, е представен с чист капацитет, без активно съпротивление .

Поглъщащият ток, дължащ се на процесите на забавена поляризация, е свързан със загуби на енергия в диелектрика (например за преодоляване на съпротивлението на молекулите, когато диполите са обърнати по посока на полето); следователно, съответният клон на еквивалентното съпротивление включва и активно съпротивление.

И накрая, наличието на проводими включвания в изолацията (под формата на газови мехурчета, влага и т.н.) води до появата на проходни канали.

Електрическата проводимост (съпротивление) на изолацията е различна, когато е изложена на директно и променливо напрежение, тъй като с променливо напрежение абсорбционните токове преминават през изолацията през цялото време на излагане на напрежение.

Когато е изложено на постоянно напрежение, качеството на изолацията се характеризира с два параметъра: активно съпротивление и капацитет, индиректно се характеризира със съотношението R60 / R15.

Когато се прилага променливо напрежение към изолацията, е невъзможно да се раздели тока на изтичане на неговите компоненти (чрез ток на проводимост и абсорбционен ток), следователно качеството на изолацията се преценява по размера на загубата на енергия в нея (диелектрични загуби).

Количествената характеристика на загубите е тангенс на диелектрични загуби, тоест допирателната на ъгъла, допълващ ъгъла между тока и напрежението в изолацията до 90 °. В случай на идеална изолация, тя може да бъде представена като кондензатор, в който токовият вектор е пред вектора на напрежението с 90 °. Колкото повече мощност се разсейва в изолацията, толкова по -висок е тангенсът на диелектричните загуби и по -лошо е качеството на изолацията.

За да се поддържа нивото на електрическа изолация, което отговаря на изискванията за безопасност и режима на работа на електрическите инсталации, PUE предвижда регулиране на изолационното съпротивление на мрежите. Периодичните тестове за изолация са стандартизирани за потребителите на електрическа енергия.

Съпротивлението на изолацията между всеки проводник и земя, както и между всички проводници в зоната между два съседни предпазителя в разпределителна мрежа с напрежение до 1000 V трябва да бъде най -малко 0,5 MΩ. За измерване и изпитване на изолационното съпротивление в електрически инсталации до 1000 V най -често се използват мегаометри.

Изолационно съпротивление Riso

Принципът на измерване е следният. Когато се приложи постоянно напрежение към плочите на кондензатора, първо се появява импулс на ток на зареждане, чиято стойност в първия момент от времето зависи само от съпротивлението на веригата и едва след това се зарежда капацитетът на поглъщане (поляризационен капацитет) възникват, докато токът намалява експоненциално и тук можете експериментално да намерите времева константа RC. Така с помощта на измервател на изолационни параметри се измерва изолационното съпротивление Riso.

Измерванията се извършват при температура не по -ниска от + 5 ° С, тъй като при по -ниска температура влиянието на охлаждащата и замръзващата влага се отразява и картината става далеч от обективността. След отстраняване на изпитвателното напрежение, зарядът на «изолационния кондензатор» започва да намалява, тъй като настъпва диелектрично поглъщане на заряда.

Скорост на усвояване на DAR

Степента на текущото съдържание на влага в изолацията се отразява числено в коефициента на поглъщане, тъй като колкото повече изолацията е навлажнена, толкова по -интензивно е диелектричното поглъщане на заряда вътре в нея. Въз основа на стойността на коефициента на поглъщане се взема решение за необходимостта от изсушаване на изолацията на трансформатори, двигатели и др.

Изчислете съотношението на съпротивленията на изолацията след 60 секунди и 15 секунди след началото на измерванията на съпротивлението — това е коефициентът на поглъщане.

Колкото повече влага в изолацията, толкова по -голям е токът на изтичане, толкова по -нисък е DAR (коефициент на поглъщане на диелектрика = R60 / R15). В мократа изолация има повече примеси (примесите са във влага), съпротивлението поради примеси намалява, загубите се увеличават, термичното пробивно напрежение намалява и термичното стареене на изолацията се ускорява. Ако коефициентът на поглъщане е по -малък от 1,3, е необходимо да се изсуши изолацията.

Индекс на поляризация PI

Следващият важен показател за качеството на изолацията е поляризационният индекс. Той отразява подвижността на заредени частици вътре в диелектрик под въздействието на електрическо поле. Колкото по -нова, по -непокътната и по -добра е изолацията, толкова по -малко заредените частици се движат вътре в нея, както в диелектрика. Колкото по -висок е индексът на поляризация, толкова по -стара е изолацията.

За да се намери този параметър, се изчислява съотношението на стойностите на изолационното съпротивление след 10 минути и 1 минута след началото на изпитванията. Този коефициент (индекс на поляризация = R600 / R60) на практика показва остатъчния ресурс на изолацията като висококачествен диелектрик, който все още може да изпълнява своята функция. Индексът на поляризация PI не трябва да бъде по -малък от 2.

Коефициент на разряд на диелектрик DD

И накрая, има коефициент на диелектричен разряд. Този параметър помага да се идентифицира дефектен, повреден слой сред слоевете на многослойна изолация. DD (Dielektric Discharge) се измерва, както следва.

На първо място, изолацията се зарежда, за да се измери нейният капацитет, след прекратяване на процеса на зареждане остава ток на изтичане през диелектрика. Сега изолацията се разрежда при късо съединение и минута след късото съединение се измерва остатъчният ток на диелектричен разряд в наноампери. Този ток в наноампера се разделя на напрежението, което трябва да се измери, и на изолационния капацитет. DD трябва да бъде по -малко от 2.