Indicadors de qualitat d'aïllament: resistència, coeficient d'absorció, índex de polarització i altres

L'aïllament dielèctric és una part aïllant obligatòria de qualsevol cable, que no només separa els cables conductors entre si, els aïlla físicament, sinó que també protegeix els cables dels efectes nocius de diversos factors ambientals. Un cable pot tenir una o més d'aquestes beines.

L'estat d'aquests projectils és un dels criteris definitoris pel que fa a la seguretat tant del personal com de l'operativitat dels equips. Si per alguna raó l'aïllament dielèctric dels cables es trenca, provocarà un accident, descàrrega elèctrica a les persones o fins i tot un incendi. I hi ha moltes raons possibles per a una violació de la qualitat de l'aïllament:

• danys mecànics durant els treballs d'instal·lació, reparació o excavació;

• danys a l'aïllament per la humitat o la temperatura;

• connexió elèctrica sense escrúpols de cables;

• superació sistemàtica dels paràmetres de corrent admissibles per al cable;

• finalment l'envelliment natural de l'aïllament...

És important controlar regularment els indicadors de la qualitat de l'aïllament.

De totes maneres, la substitució completa del cablejat és sempre molt costosa i requereix molt de temps per actuar, sense oblidar les pèrdues i pèrdues incorregudes per l'empresa per talls d'energia i per temps d'inactivitat no planificats de l'equip. Pel que fa als hospitals i algunes instal·lacions estratègicament importants, per a ells, la interrupció del règim habitual de subministrament elèctric és generalment inacceptable.

Per això, és molt més important prevenir el problema, evitar el deteriorament de l'aïllament, comprovar-ne la qualitat a temps i, quan sigui necessari, reparar, substituir i evitar accidents i les seves conseqüències ràpidament. Amb aquesta finalitat, es realitzen mesures d'indicadors de qualitat d'aïllament: quatre paràmetres, cadascun dels quals es descriu a continuació.

Encara que la substància aïllant en realitat ho és dielèctric, i no hauria de conduir el corrent elèctric, com un condensador pla ideal, però, en una petita quantitat, hi ha càrrecs gratuïts. I fins i tot un petit desplaçament dels dipols també provoca una mala conductivitat elèctrica (corrent de fuga) de l'aïllament.

A més, a causa de la presència d'humitat o brutícia, la conductivitat elèctrica superficial també apareix a l'aïllament. I l'acumulació d'energia en el gruix del dielèctric per l'acció del corrent continu està completament aïllada com una mena de petit condensador, que sembla carregar-se a través d'alguna resistència.

En principi, l'aïllament d'un cable (o el bobinat d'una màquina elèctrica) es pot representar com un circuit format per tres circuits connectats en paral·lel: la capacitat C, que representa la capacitat geomètrica i provoca la polarització de l'aïllament en tot el volum. , la capacitat dels cables i el volum sencer d'un dielèctric amb una resistència d'absorció connectada en sèrie, com si el condensador es carregués a través d'una resistència. Finalment, hi ha una resistència de fuga en tot el volum de l'aïllament, que provoca un corrent de fuga a través del dielèctric.

Paràmetres que caracteritzen la qualitat de l'aïllament elèctric

Per garantir que l'aïllament elèctric no provoqui violacions dels modes de funcionament dels equips elèctrics i la seguretat del seu funcionament, cal garantir la seva alta qualitat, determinada pel grau de conductivitat elèctrica (com menor sigui la conductivitat elèctrica, més alta serà la conductivitat elèctrica). és la qualitat).

Quan l'aïllament s'encén sota tensió, el travessen corrents elèctrics a causa de la deshomogeneïtat de l'estructura i la presència d'inclusions conductores, la magnitud de les quals està determinada per la resistència activa i capacitiva de l'aïllament. La capacitat de l'aïllament depèn de les seves dimensions geomètriques, en un breu període de temps després de l'encesa, aquesta capacitat es carrega, acompanyada del pas d'un corrent elèctric.

En termes generals, tres tipus de corrent flueixen a través de l'aïllament: polarització, absorció i corrent continu. Els corrents de polarització provocats pel desplaçament de les càrregues associades en l'aïllament fins que s'estableix l'estat d'equilibri (polarització ràpida) són tan efímers que solen ser indetectables.

Això porta al fet que el pas d'aquests corrents no està associat a pèrdues d'energia, per tant, en el circuit equivalent de la resistència d'aïllament, la branca que té en compte el pas dels corrents de polarització està representada per la capacitat pura, sense resistència activa.

El corrent d'enfonsament a causa dels processos de polarització retardats està relacionat amb les pèrdues d'energia en el dielèctric (per exemple, per superar la resistència de les molècules quan els dipols estan orientats a la direcció del camp); per tant, la branca corresponent de la resistència equivalent també inclou una resistència activa.

Finalment, la presència d'inclusions conductores en l'aïllament (en forma de bombolles de gas, humitat, etc.) provoca l'aparició de canals a través.

La conductivitat elèctrica (resistència) de l'aïllament és diferent quan està exposat a tensió directa i alterna, perquè amb tensió alterna, els corrents d'absorció travessen l'aïllament durant tot el temps d'exposició a la tensió.

Quan s'exposa a tensió constant, la qualitat de l'aïllament es caracteritza per dos paràmetres: resistència activa i capacitat, caracteritzats indirectament per la relació R60 / R15.

Quan s'aplica una tensió alterna a l'aïllament, és impossible separar el corrent de fuga en els seus components (a través del corrent de conducció i el corrent d'absorció), per tant, la qualitat de l'aïllament es jutja per la quantitat de pèrdua d'energia (pèrdues dielèctriques). .

La característica quantitativa de les pèrdues és tangent de pèrdua dielèctrica, és a dir, la tangent de l'angle complementari a l'angle entre el corrent i la tensió a l'aïllament fins a 90 °.En el cas d'un aïllament ideal, es pot representar com un condensador en què el vector actual està per davant del vector de tensió en 90 °. Com més potència es dissipa a l'aïllament, més gran serà la tangent de pèrdua dielèctrica i pitjor serà la qualitat de l'aïllament.

Per tal de mantenir el nivell d'aïllament elèctric que compleixi els requisits de seguretat i el mode de funcionament de les instal·lacions elèctriques, el PUE preveu la regulació de la resistència d'aïllament de les xarxes. Les proves periòdiques d'aïllament estan estandarditzades per als consumidors d'energia elèctrica.

La resistència d'aïllament entre cada conductor i terra, així com entre tots els conductors de la zona entre dos fusibles adjacents en una xarxa de distribució amb una tensió de fins a 1000 V, ha de ser com a mínim de 0,5 MΩ. Per mesurar i provar la resistència d'aïllament en instal·lacions elèctriques fins a 1000 V més sovint s'utilitzen megòmetres.

Resistència d'aïllament Riso

El principi de mesura és el següent. Quan s'aplica una tensió constant a les plaques del condensador, apareix per primera vegada un pols de corrent de càrrega, el valor del qual en el primer moment depèn només de la resistència del circuit, i només llavors és la capacitat d'absorció (capacitat de polarització) carregat, mentre que el corrent disminueix exponencialment i aquí podeu trobar experimentalment la constant de temps RC. Així, amb l'ajuda d'un mesurador de paràmetres d'aïllament, es mesura la resistència d'aïllament Riso.

Les mesures es realitzen a una temperatura no inferior a + 5 ° C, perquè a una temperatura més baixa es reflecteix la influència de la humitat del refredament i la congelació i la imatge s'allunya de l'objectivitat.Després d'eliminar la tensió de prova, la càrrega del "condensador d'aïllament" comença a disminuir a mesura que es produeix l'absorció dielèctrica de la càrrega.

Taxa d'absorció de DAR

El grau d'humitat actual de l'aïllament es reflecteix numèricament en el coeficient d'absorció, perquè com més mullat l'aïllament, més intensa és l'absorció dielèctrica de la càrrega que hi ha al seu interior. A partir del valor del coeficient d'absorció, es pren una decisió sobre la necessitat d'assecar l'aïllament de transformadors, motors, etc.

Calculeu la relació de les resistències d'aïllament després de 60 segons i 15 segons després de començar les mesures de resistència; aquest és el coeficient d'absorció.

Com més humitat sigui a l'aïllament, més gran sigui el corrent de fuga, menor serà el DAR (coeficient d'absorció dielèctric = R60 / R15). En l'aïllament humit, hi ha més impureses (les impureses estan a la humitat), la resistència a causa de les impureses disminueix, les pèrdues augmenten, la tensió de ruptura tèrmica disminueix i l'envelliment tèrmic de l'aïllament s'accelera. Si el coeficient d'absorció és inferior a 1,3, cal assecar l'aïllament.

Índex de polarització PI

El següent indicador important de la qualitat de l'aïllament és l'índex de polarització. Reflecteix la mobilitat de les partícules carregades dins d'un dielèctric sota la influència d'un camp elèctric. Com més nou, més intacte i millor és l'aïllament, les partícules menys carregades es mouen al seu interior, com en un dielèctric. Com més alt sigui l'índex de polarització, més antic serà l'aïllament.

Per trobar aquest paràmetre, es calcula la relació dels valors de resistència d'aïllament després de 10 minuts i 1 minut després de l'inici de les proves. Aquest coeficient (índex de polarització = R600 / R60) mostra pràcticament el recurs residual de l'aïllament com un dielèctric d'alta qualitat que encara pot complir la seva funció. L'índex de polarització PI no ha de ser inferior a 2.

Coeficient de descàrrega dielèctrica DD

Finalment, hi ha el coeficient de descàrrega dielèctrica. Aquest paràmetre ajuda a identificar una capa defectuosa i danyada entre les capes d'aïllament multicapa. La DD (descàrrega dielèctrica) es mesura de la següent manera.

En primer lloc, l'aïllament es carrega per mesurar la seva capacitat, després de la finalització del procés de càrrega queda un corrent de fuga a través del dielèctric. Ara l'aïllament està en curtcircuit i un minut després del curtcircuit es mesura el corrent de descàrrega dielèctrica residual en nanoamperes. Aquest corrent en nanoamperes es divideix pel voltatge a mesurar i la capacitat d'aïllament. DD ha de ser inferior a 2.