Szigetelés minőségi mutatók - ellenállás, abszorpciós együttható, polarizációs index és mások

A dielektromos szigetelés minden kábel kötelező szigetelő része, amely nemcsak elválasztja egymástól a vezető vezetékeket, fizikailag elszigeteli, hanem megvédi a vezetékeket a különböző környezeti tényezők káros hatásaitól. Egy kábelnek egy vagy több ilyen hüvelye lehet.

Ezeknek a lövedékeknek az állapota az egyik meghatározó kritérium a biztonság szempontjából mind a személyzet, mind a berendezések működőképessége szempontjából. Ha valamilyen oknál fogva a vezetékek dielektromos szigetelése megszakad, az balesetet, áramütést vagy akár tüzet is okozhat. És sok lehetséges oka van a szigetelés minőségének megsértésének:

• mechanikai sérülések szerelési, javítási vagy földmunkák során;

• a szigetelés károsodása nedvesség vagy hőmérséklet miatt;

• a vezetékek gátlástalan elektromos csatlakoztatása;

• a kábel megengedett áramparamétereinek szisztematikus túllépése;

• végre a szigetelés természetes öregedése...

Fontos a szigetelés minőségi mutatóinak rendszeres ellenőrzése.

A vezetékek teljes cseréje egyébként mindig anyagilag nagyon költséges, és sok időt vesz igénybe, nem beszélve az áramkimaradásokból és a berendezések nem tervezett leállásából adódó veszteségekről és veszteségekről. Ami a kórházakat és néhány stratégiailag fontos létesítményt illeti, számukra általában elfogadhatatlan a rendszeres áramellátás megszakítása.

Éppen ezért sokkal fontosabb a probléma megelőzése, a szigetelés károsodásának megelőzése, minőségének időbeni ellenőrzése, szükség esetén pedig az azonnali javítás, csere, a balesetek és azok következményeinek elkerülése. Ebből a célból megmérik a szigetelés minőségi mutatóit - négy paramétert, amelyek mindegyikét az alábbiakban ismertetjük.

Bár a szigetelőanyag valójában az dielektromos, és nem vezethet elektromos áramot, mint egy ideális lapos kondenzátor, azonban kis mennyiségben szabad töltések vannak benne. És még a dipólusok kis elmozdulása is rossz elektromos vezetőképességet (szivárgó áramot) okoz a szigetelésben.

Emellett a nedvesség vagy szennyeződés jelenléte miatt a felületi elektromos vezetőképesség is megjelenik a szigetelésben. És az egyenáram hatására a dielektrikum vastagságában felhalmozódó energia teljesen le van zárva egyfajta kis kondenzátorként, amely úgy tűnik, hogy valamilyen ellenálláson keresztül töltődik.

A kábel szigetelése (vagy egy elektromos gép tekercselése) elvileg egy olyan áramkörként ábrázolható, amely három párhuzamosan kapcsolt áramkörből áll: a C kapacitásból, amely a geometriai kapacitást jelenti, és a szigetelés polarizációját okozza a teljes térfogatban. , a vezetékek kapacitása és a sorosan kapcsolt abszorpciós ellenállású dielektrikum teljes térfogata, mintha a kondenzátort ellenálláson keresztül töltenék fel. Végül a szigetelés teljes térfogatában szivárgási ellenállás van, amely szivárgási áramot okoz a dielektrikumon keresztül.

Az elektromos szigetelés minőségét jellemző paraméterek

Annak érdekében, hogy az elektromos szigetelés ne okozza az elektromos berendezések működési módjának megsértését és működésének biztonságát, biztosítani kell annak magas minőségét, amelyet az elektromos vezetőképesség mértéke határoz meg (minél kisebb az elektromos vezetőképesség, annál magasabb a minőség).

A szigetelés feszültség alatti bekapcsolásakor a szerkezet inhomogenitása és a vezetőképes zárványok jelenléte miatt elektromos áramok haladnak át rajta, amelyek nagyságát a szigetelés aktív és kapacitív ellenállása határozza meg. A szigetelés kapacitása a geometriai méreteitől függ, a bekapcsolás után rövid időn belül ez a kapacitás feltöltődik, elektromos áram áthaladásával.

Általánosságban elmondható, hogy a szigetelésen háromféle áram folyik át: polarizáció, abszorpció és folyamatos áram. A szigetelésben az egyensúlyi állapot (gyors polarizáció) létrejöttéig a kapcsolódó töltések elmozdulása által okozott polarizációs áramok olyan rövid ideig tartanak, hogy általában nem észlelhetők.

Ez arra a tényre vezet, hogy az ilyen áramok áthaladása nem jár energiaveszteséggel, ezért a szigetelési ellenállás egyenértékű áramkörében a polarizációs áramok áthaladását figyelembe vevő ágat tiszta kapacitás képviseli, aktív ellenállás nélkül.

A késleltetett polarizációs folyamatok következtében fellépő nyelőáram a dielektrikum energiaveszteségéhez kapcsolódik (például a molekulák ellenállásának leküzdéséhez, amikor a dipólusok a mező irányába néznek); ezért az ekvivalens ellenállás megfelelő ága aktív ellenállást is tartalmaz.

Végül a vezetőképes zárványok jelenléte a szigetelésben (gázbuborékok, nedvesség stb. formájában) átmenő csatornák megjelenéséhez vezet.

A szigetelés elektromos vezetőképessége (ellenállása) eltérő egyen- és váltófeszültségnek kitéve, mivel váltakozó feszültség esetén a szigetelésen a feszültségnek való kitettség teljes ideje alatt abszorpciós áramok haladnak át.

Állandó feszültségnek kitéve a szigetelés minőségét két paraméter jellemzi: az aktív ellenállás és a kapacitás, közvetetten az R60 / R15 aránnyal.

Ha a szigetelésre váltakozó feszültséget kapcsolunk, a szivárgó áramot nem lehet alkatrészeire szétválasztani (vezetőáramon és abszorpciós áramon keresztül), ezért a szigetelés minőségét a benne lévő energiaveszteség mértéke (dielektromos veszteségek) alapján ítélik meg. .

A veszteségek mennyiségi jellemzője az dielektromos veszteség érintő, vagyis az áram és a feszültség közötti szöget komplementer szög érintője a szigetelésben 90°-ig.Ideális szigetelés esetén kondenzátorként ábrázolható, amelyben az áramvektor 90 ° -kal megelőzi a feszültségvektort. Minél több teljesítmény disszipálódik a szigetelésben, annál nagyobb a dielektromos veszteség érintője, és annál rosszabb a szigetelés minősége.

A biztonsági követelményeknek és az elektromos berendezések működési módjának megfelelő elektromos szigetelési szint fenntartása érdekében a PUE rendelkezik a hálózatok szigetelési ellenállásának szabályozásáról. Az időszakos szigetelési tesztek szabványosak az elektromos energia fogyasztói számára.

Az 1000 V-ig terjedő feszültségű elosztóhálózatban az egyes vezetékek és a földelés, valamint a két szomszédos biztosíték közötti területen lévő összes vezeték közötti szigetelési ellenállásnak legalább 0,5 MΩ-nak kell lennie. Leggyakrabban 1000 V-ig terjedő elektromos berendezések szigetelési ellenállásának mérésére és tesztelésére megométereket használnak.

Szigetelési ellenállás Riso

A mérés elve a következő. Ha a kondenzátor lemezeire állandó feszültséget kapcsolunk, először egy töltőáram-impulzus jelenik meg, amelynek értéke az első pillanatban csak az áramkör ellenállásától függ, és csak ezután jelenik meg az abszorpciós kapacitás (polarizációs kapacitás) feltöltött, miközben az áram exponenciálisan csökken és itt kísérletileg meg lehet találni az RC időállandót. Így egy szigetelési paraméter mérő segítségével megmérjük a Riso szigetelési ellenállást.

A méréseket + 5 ° C-nál nem alacsonyabb hőmérsékleten végezzük, mivel alacsonyabb hőmérsékleten a hűtési és fagyos nedvesség hatása tükröződik, és a kép távol esik az objektivitástól.A tesztfeszültség eltávolítása után a "leválasztó kondenzátor" töltése csökkenni kezd, ahogy a töltés dielektromos abszorpciója megtörténik.

DAR abszorpciós ráta

A szigetelés aktuális nedvességtartalmának mértéke számszerűen tükröződik az abszorpciós együtthatóban, mert minél jobban nedvesedik a szigetelés, annál intenzívebb a benne lévő töltés dielektromos elnyelése. Az abszorpciós együttható értéke alapján döntés születik a transzformátorok, motorok stb. szigetelésének szárításának szükségességéről.

Számítsa ki a szigetelési ellenállások arányát 60 másodperc és 15 másodperc után az ellenállásmérés megkezdése után – ez az abszorpciós együttható.

Minél több a nedvesség a szigetelésben, annál nagyobb a szivárgó áram, annál kisebb a DAR (dielektromos abszorpciós együttható = R60 / R15). A nedves szigetelésben több a szennyeződés (a szennyeződések nedvességben vannak), csökken a szennyeződések miatti ellenállás, nőnek a veszteségek, csökken a hőletörési feszültség, felgyorsul a szigetelés hőöregedése. Ha az abszorpciós együttható kisebb, mint 1,3, akkor a szigetelést meg kell szárítani.

Polarizációs index PI

A szigetelés minőségének következő fontos mutatója a polarizációs index. Ez tükrözi a töltött részecskék mobilitását a dielektrikumon belül elektromos tér hatására. Minél újabb, épebb és jobb a szigetelés, annál kevesebb töltésű részecskék mozognak benne, mint egy dielektrikumban. Minél magasabb a polarizációs index, annál régebbi a szigetelés.

Ennek a paraméternek a meghatározásához a szigetelési ellenállás értékeinek arányát 10 perccel és 1 perccel a tesztek megkezdése után számítjuk ki. Ez az együttható (polarizációs index = R600 / R60) gyakorlatilag a szigetelés maradék erőforrását mutatja, mint egy jó minőségű, funkcióját még ellátni képes dielektrikum. A PI polarizációs index nem lehet kisebb 2-nél.

Dielektromos kisülési együttható DD

Végül ott van a dielektromos kisülési együttható. Ez a paraméter segít azonosítani a hibás, sérült réteget a többrétegű szigetelés rétegei között. A DD (dielektromos kisülés) mérése a következőképpen történik.

Először a szigetelést töltik fel, hogy megmérjék a kapacitását, majd a töltési folyamat befejezése után szivárgó áram marad a dielektrikumon keresztül. Most a szigetelés rövidre van zárva, és a rövidzárlat után egy perccel a maradék dielektromos kisülési áramot mérik nanoamperben. Ezt a nanoamperben mért áramot elosztjuk a mérendő feszültséggel és a szigetelési kapacitással. A DD-nek 2-nél kisebbnek kell lennie.