Eristyksen laatuindikaattorit - vastus, absorptiokerroin, polarisaatioindeksi ja muut

Dielektrinen eristys on minkä tahansa kaapelin pakollinen eristävä osa, joka paitsi erottaa johtavat johdot toisistaan, eristää ne fyysisesti, mutta myös suojaa johtoja erilaisten ympäristötekijöiden haitallisilta vaikutuksilta. Kaapelissa voi olla yksi tai useampi tällainen vaippa.

Näiden ammusten kunto on yksi turvallisuuden määrittelevistä kriteereistä niin henkilöstön kuin kaluston käytettävyyden kannalta. Jos johtimien eristys jostain syystä katkeaa, seurauksena on onnettomuus, sähköisku ihmisille tai jopa tulipalo. Ja eristyksen laadun rikkomiseen on monia mahdollisia syitä:

• mekaaniset vauriot asennuksen, korjauksen tai kaivutöiden aikana;

• kosteuden tai lämpötilan aiheuttama eristysvaurio;

• johtojen häikäilemätön sähköliitäntä;

• kaapelin sallittujen virtaparametrien järjestelmällinen ylitys;

• vihdoin eristyksen luonnollinen ikääntyminen...

On tärkeää seurata säännöllisesti eristyksen laatuindikaattoreita.

Joka tapauksessa johdotuksen täydellinen vaihto on aina materiaalisesti kallista ja kestää kauan, puhumattakaan yritykselle sähkökatkoksista ja laitteiden suunnittelemattomista seisokeista aiheutuvista tappioista ja menetyksistä. Mitä tulee sairaaloihin ja joihinkin strategisesti tärkeisiin tiloihin, niille normaalin virransyöttöjärjestelmän häiriöitä ei yleensä voida hyväksyä.

Siksi on paljon tärkeämpää ehkäistä ongelmaa, estää eristyksen huononeminen, tarkistaa sen laatu ajoissa ja tarvittaessa korjata, vaihtaa ja välttää onnettomuudet ja niiden seuraukset. Tätä tarkoitusta varten suoritetaan eristyksen laatuindikaattoreiden mittaukset - neljä parametria, joista jokainen kuvataan alla.

Vaikka eristävä aine itse asiassa on dielektrinen, eikä sen pitäisi johtaa sähkövirtaa, kuten ihanteellinen litteä kondensaattori, mutta siinä on kuitenkin pieniä määriä ilmaisia ​​​​latauksia. Ja pienikin dipolien siirtymä aiheuttaa myös eristeen huonon sähkönjohtavuuden (vuotovirran).

Lisäksi kosteuden tai lian läsnäolon vuoksi eristeessä näkyy myös pinnan sähkönjohtavuus. Ja energian kertyminen eristeen paksuuteen tasavirran vaikutuksesta on täysin eristetty eräänlaisena pienenä kondensaattorina, joka näyttää varautuvan jonkin vastuksen kautta.

Periaatteessa kaapelin eristys (tai sähkökoneen käämitys) voidaan esittää piirinä, joka koostuu kolmesta rinnakkain kytketystä piiristä: kapasitanssi C, joka edustaa geometrista kapasitanssia ja aiheuttaa eristeen polarisaation läpi tilavuuden , johtojen kapasitanssi ja koko sarjaan kytketyn absorptioresistanssin omaavan dielektrin tilavuus, ikään kuin kondensaattori olisi ladattu vastuksen kautta. Lopuksi koko eristeen tilavuudessa on vuotovastus, joka aiheuttaa vuotovirran eristeen läpi.

Sähköeristyksen laatua kuvaavat parametrit

Sen varmistamiseksi, että sähköeristys ei aiheuta rikkomuksia sähkölaitteiden toimintatiloihin ja sen toiminnan turvallisuuteen, on varmistettava sen korkea laatu, joka määräytyy sähkönjohtavuusasteen mukaan (mitä pienempi sähkönjohtavuus, sitä korkeampi on laatu).

Kun eristys kytketään päälle jännitteen alaisena, sähkövirrat kulkevat sen läpi rakenteen epähomogeenisuuden ja johtavien sulkeumien vuoksi, joiden suuruuden määrää eristeen aktiivinen ja kapasitiivinen vastus. Eristeen kapasiteetti riippuu sen geometrisista mitoista, ja tämä kapasiteetti varautuu lyhyen ajan kuluessa päällekytkemisen jälkeen ja sen mukana kulkee sähkövirta.

Yleisesti ottaen eristyksen läpi kulkee kolme tyyppistä virtaa: polarisaatio, absorptio ja jatkuva virta. Polarisaatiovirrat, jotka aiheutuvat siihen liittyvien varausten siirtymisestä eristykseen, kunnes tasapainotila on saavutettu (nopea polarisaatio), ovat niin lyhytaikaisia, että niitä ei yleensä voida havaita.

Tämä johtaa siihen, että tällaisten virtojen kulkua ei liity energiahäviöihin, joten eristysvastuksen vastaavassa piirissä haara, joka ottaa huomioon polarisaatiovirtojen kulun, on esitetty puhtaalla kapasiteetilla, ilman aktiivista vastusta.

Viivästyneistä polarisaatioprosesseista johtuva nieluvirta liittyy eristeen energiahäviöihin (esimerkiksi molekyylien vastuksen voittamiseksi, kun dipolit ovat kentän suuntaan); siksi vastaavan resistanssin vastaava haara sisältää myös aktiivisen vastuksen.

Lopuksi johtavien sulkeumien esiintyminen eristyksessä (kaasukuplien, kosteuden jne. muodossa) johtaa läpikulkukanavien esiintymiseen.

Eristeen sähkönjohtavuus (resistanssi) on erilainen, kun se altistetaan tasa- ja vaihtojännitteelle, koska vaihtojännitteellä absorptiovirrat kulkevat eristeen läpi koko jännitteelle altistuksen ajan.

Altistuessaan vakiojännitteelle eristyksen laadulle on ominaista kaksi parametria: aktiivinen resistanssi ja kapasiteetti, joita luonnehtii epäsuorasti suhde R60 / R15.

Kun eristykseen syötetään vaihtojännite, vuotovirtaa on mahdotonta erottaa sen komponentteihin (johtumisvirran ja absorptiovirran kautta), joten eristyksen laatu arvioidaan siinä olevan energiahäviön (dielektriset häviöt) mukaan. .

Tappioiden määrällinen ominaisuus on dielektrisen häviön tangentti, eli kulman tangentti, joka komplementoi eristeen virran ja jännitteen välistä kulmaa 90 °:een asti.Ihanteellisen eristyksen tapauksessa se voidaan esittää kondensaattorina, jossa virtavektori on 90 ° jännitevektoria edellä. Mitä enemmän tehoa eristyksessä haihtuu, sitä suurempi dielektrisen häviön tangentti ja sitä huonompi eristeen laatu.

Turvallisuusvaatimuksia ja sähköasennusten toimintatapaa vastaavan sähköeristyksen tason ylläpitämiseksi PUE säätelee verkkojen eristysresistanssia. Säännölliset eristystestit on standardoitu sähköenergian kuluttajille.

Eristysvastuksen kunkin johtimen ja maan välillä sekä kaikkien johtimien välillä kahden vierekkäisen sulakkeen välisellä alueella sähköverkossa, jonka jännite on enintään 1000 V, tulee olla vähintään 0,5 MΩ. Useimmiten 1000 V asti sähköasennuksissa eristysvastuksen mittaamiseen ja testaukseen megometrejä käytetään.

Eristysvastus Riso

Mittausperiaate on seuraava. Kun kondensaattorin levyihin syötetään vakiojännite, ilmaantuu ensin latausvirtapulssi, jonka arvo ensimmäisellä hetkellä riippuu vain piirin resistanssista ja vasta sitten absorptiokapasiteetti (polarisaatiokapasiteetti) ladattu, kun taas virta pienenee eksponentiaalisesti ja täältä voit kokeellisesti löytää aikavakion RC. Näin eristysparametrimittarin avulla mitataan eristysvastus Riso.

Mittaukset suoritetaan lämpötilassa, joka on vähintään + 5 ° C, koska alemmassa lämpötilassa jäähtymisen ja jäätymisen kosteuden vaikutus heijastuu ja kuva tulee kaukana objektiivisuudesta.Testijännitteen poistamisen jälkeen "eristyskondensaattorin" varaus alkaa pienentyä, kun varauksen dielektrinen absorptio tapahtuu.

DAR-absorptionopeus

Eristyksen nykyinen kosteuspitoisuus heijastuu numeerisesti absorptiokertoimessa, koska mitä enemmän eristys kastuu, sitä voimakkaampaa on sen sisällä olevan varauksen dielektrinen absorptio. Absorptiokertoimen arvon perusteella tehdään päätös muuntajien, moottoreiden jne. eristyksen kuivaamisen tarpeesta.

Laske eristysresistanssien suhde 60 sekunnin ja 15 sekunnin kuluttua vastusmittausten alkamisesta – tämä on absorptiokerroin.

Mitä enemmän kosteutta eristyksessä on, sitä suurempi on vuotovirta, sitä pienempi on DAR (dielektrinen absorptiokerroin = R60 / R15). Märkäeristeessä on enemmän epäpuhtauksia (epäpuhtaudet ovat kosteudessa), epäpuhtauksien aiheuttama vastus pienenee, häviöt kasvavat, lämpöläpäisyjännite pienenee ja eristeen lämpövanheneminen kiihtyy. Jos absorptiokerroin on alle 1,3, on eriste kuivattava.

Polarisaatioindeksi PI

Seuraava tärkeä eristyksen laadun indikaattori on polarisaatioindeksi. Se heijastaa varautuneiden hiukkasten liikkuvuutta eristeen sisällä sähkökentän vaikutuksesta. Mitä uudempi, ehjämpi ja parempi eristys, sitä vähemmän varautuneet hiukkaset liikkuvat sen sisällä, kuten dielektrissä. Mitä korkeampi polarisaatioindeksi, sitä vanhempi on eristys.

Tämän parametrin löytämiseksi lasketaan eristysresistanssiarvojen suhde 10 minuutin ja 1 minuutin kuluttua testien alkamisesta. Tämä kerroin (polarisaatioindeksi = R600 / R60) osoittaa käytännössä eristeen jäännösresurssin korkealaatuisena dielektrisenä, joka voi silti suorittaa tehtävänsä. Polarisaatioindeksi PI ei saa olla pienempi kuin 2.

Dielektrinen purkauskerroin DD

Lopuksi on dielektrisen purkauksen kerroin. Tämä parametri auttaa tunnistamaan viallisen, vaurioituneen kerroksen monikerroksisen eristeen joukosta. DD (Dilectric Discharge) mitataan seuraavasti.

Ensin eriste ladataan sen kapasiteetin mittaamiseksi, latausprosessin päätyttyä eristeen läpi jää vuotovirta. Nyt eristys on oikosulussa ja minuutti oikosulun jälkeen dielektrisen jäännöspurkausvirta mitataan nanoampeereina. Tämä nanoampeerivirta jaetaan mitattavalla jännitteellä ja eristyskapasitanssilla. DD on oltava pienempi kuin 2.