9. Pomiary rezystancji izolacji

Tablica 6A  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.

Uwagi:

    - Pomiary powinny być wykonywane w instalacji odłączonej od zasilania.

    - Pomiar izolacji jest zwykle wykonywany przy złączu instalacji (od strony zasilania).

    - Jeżeli ograniczniki przepięć (SPD) lub inne urządzenia mogą wpływać 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 d.c., przy zachowaniu wymaganej rezystancji izolacji co najmniej 1 MΩ.

      Wartości podane w Tablicy 6A 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.

9.4 Wykonywanie pomiarów rezystancji izolacji

1) Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych

2) Pomiar rezystancji izolacji opiera się na pomiarze natężenia prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia pomiarowego. Najprostszym sposobem kontroli stanu izolacji jest pomiar punktowy. Polega on na pomiarze rezystancji badanej izolacji, raz na określony czas. Pomiar wykonujemy prądem stałym, aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Odczyt wyniku pomiaru następuje po ustaleniu się wskazania (po ok. 0,5 do 1 min). Odczytujemy wtedy natężenie prądu płynącego przez izolację pod wpływem  przyłożonego napięcia na skali przyrządu wyskalowanej w MΩ. Wymagana dokładność pomiaru rezystancji wynosi do 20%.

3) Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy:

    - miernikami rezystancji izolacji o własnym źródle napięcia probierczego d.c. (induktor lub bateria

      z przetwornicą elektroniczną) - dla uniknięcia wpływu pojemności.

      Stosuje się napięcia 250 V, 500 V, 1000 V i 2500 V,  a odpowiednie do tych napięć zakresy

      pomiarowe wynoszą 50 MΩ, 200 MΩ, 1 GΩ, 20 GΩ.

    - napięciem sieciowym za pomocą miliamperomierza (w instalacjach d.c.),

    - innymi metodami specjalnymi.

4) Pomiar rezystancji skrośnej lub powierzchniowej układu izolacyjnego wymaga odpowiednich połączeń tak wykonanych, aby prąd mierzony był prądem płynącym przez skrośną rezystancję izolacji (rys. 4.4). Przy pomiarach dużych rezystancji stosuje się ekranowanie. W tym celu umieszcza się na powierzchni izolacji dodatkową elektrodę połączoną z tzw. zaciskiem ekranującym miernika. Zacisk ten jest połączony z biegunem dodatnim źródła napięcia pomiarowego. Wysoki potencjał ekranu powinien uniemożliwiać przepływ prądu na niepożądanej drodze (np. po zawilgoconej lub uszkodzonej powierzchni przewodu, izolatora). Przyrządy do pomiaru dużej rezystancji mają wyprowadzony zacisk ekranu - oznaczony literą E.

5) Przewody ochronne PE i PEN należy traktować jako ziemia, a przewód neutralny N – jako przewód czynny.

Rys. 4.4 Przykład ekranowania i układ połączeń przy pomiarach rezystancji izolacji skrośnej żył kabla

Oznaczenia: 1,2 - żyły kabla, 3 - ekran pomiarowy

6) Ze względów bezpieczeństwa, pomiary rezystancji izolacji powinny być wykonywane w instalacji odłączonej od zasilania. Pomiar izolacji  wykonywany jest od strony zasilania (np. przy złączu instalacji).

7) Rezystancję izolacji mierzy się przykładając napięcie stałe między żyły przewodów, mierząc prąd płynący przez izolację. Mierzoną rezystancję oblicza się z prawa Ohma:

gdzie:

      R_x – rezystancja izolacji,

       U – napięcie probiercze,

        I – prąd płynący przez izolację

9.5 Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatorów

9.5.1 Przygotowanie pomiarów

      Przed przystąpieniem do pomiarów transformator należy wyłączyć spod napięcia i odłączyć wszystkie zaciski uzwojeń od sieci. Oczyścić izolatory z brudu i osuszyć. Zmierzyć temperaturę uzwojeń przez pomiar temperatury oleju. Na czas pomiaru kadź uziemić.

      Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń transformatora (zgodnie z normą PN-E-04700:1998/Az1:2000 Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych -- Wytyczne przeprowadzania pomontażowych badań odbiorczych), należy wykonywać dla następującej kombinacji połączeń:   

      - uzwojenie GN – uziemiona kadź połączona z uzwojeniem DN,

      - uzwojenie DN – uziemiona kadź połączona z uzwojeniem GN,

      - uzwojenie GN – uzwojenie DN.

Wartości rezystancji izolacji uzwojeń odczytujemy po 60 s.

9.5.2 Sprawdzenie stanu izolacji uzwojeń i oleju transformatorowego

      Okresowe badanie stanu izolacji oraz stanu oleju transformatorowego pozwala uzyskać bieżącą informację o procesie starzenia i wchłaniania wilgoci, wskazujące często na konieczność renowacji oleju i eksploatacyjnego suszenia uzwojeń. Doświadczenia eksploatacyjne pozwoliły na ustalenie granicznych dopuszczalnych wartości wskaźników izolacji, w zależności od mocy i napięć znamionowych transformatorów.

      Wartość rezystancji izolacji uzwojeń odczytujemy po 15 s - R₁₅  i po 60 s.- R₆₀.

      Współczynnik absorpcji::                                                          K_A = R₆₀/R₁₅.

      Wartość K_A nie powinna być  mniejsza niż:

      - 1,15 dla transformatorów III grupy, - o mocy 1,6 MVA i mniejszej,

      - 1,2  dla rezystancji uzwojeń w stosunku do ziemi  i 1,4 dla rezystancji pomiędzy uzwojeniami

         transformatorów II grupy, o mocy większej od 1,6 MVA a nie należących do grupy I,

      - 1,3  dla rezystancji uzwojeń w stosunku do ziemi i 2,0 dla rezystancji pomiędzy uzwojeniami

         transformatorów I grupy, o napięciu znamionowym 220 kV  i mocy 100 MVA i większej.

      Po zakończeniu każdego pomiaru transformator należy rozładować w czasie nie krótszym niż czas trwania pomiaru.

9.5.3 Ocena wyników pomiarów

      Wymagane wartości rezystancji izolacji wynoszą:

      a) dla transformatorów olejowych o mocy do 315 kVA:

          - o napięciu znamionowym do 10 kV              - 70 MΩ,

          - o napięciu znamionowym powyżej 10 kV     - 100 MΩ

      b) dla transformatorów olejowych o mocy od 315 kVA do 1,6 MVA:

          - o napięciu znamionowym do 10 kV             - 35 MΩ,

          - o napięciu znamionowym powyżej 10 kV     - 50 MΩ,

      c) dla transformatorów suchych w temp. 20^oC przy wilgotności wzgl. 65 %:

          - o napięciu znamionowym do 10 kV             - 15 MΩ,

          - o napięciu znamionowym powyżej 10 kV     - 25 MΩ.

      Rezystancje zmierzone w innych temperaturach niż u wytwórcy, ale zawartych w przedziale  od 5 do 35 ^oC, należy przeliczyć według zasady: obniżenie temperatury o 15 ^oC. spowoduje dwukrotny wzrost rezystancji, a podwyższenie temperatury o 5 ^oC. spowoduje dwukrotne zmniejszenie rezystancji izolacji.

      Dla pomontażowych badań odbiorczych rezystancja izolacji uzwojeń transformatora olejowego o mocy mniejszej niż 1,6 MVA zmierzona po 60 s od chwili przyłożenia napięcia nie powinna być mniejsza niż 70% wartości zmierzonej w wytwórni przy temperaturze oleju 20 ^oC.

9.6 Pomiar rezystancji izolacji kabli

      Pomiar rezystancji izolacji linii kablowej wykonuje się po wyłączeniu  jej spod napięcia  i rozładowaniu.

9.6.1 Pomiar wykonuje się: 

         - miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 1000 V - dla linii kablowych o napięciu znam.  do   250 V,
         - miernikiem rezystancji izolacji o napięciu 2500 V- dla linii kablowych do 1 kV
         - miernikiem rezystancji izolacji o  napięciu co najmniej 2500 V- dla linii kablowych powyżej 1 kV,

      Przed odłączeniem przewodów miernika od żył kabla, kabel należy rozładować. Wskazanie miernika izolacji należy odczytać po 1 minucie od chwili rozpoczęcia pomiaru.

9.6.2 Ocena wyników pomiarów

      Zgodnie z normą SEP- E- 004   Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa (zamiast PN-76/E-05125) , rezystancja izolacji każdej żyły kabla względem pozostałych zwartych i uziemionych, przeliczona na temperaturę 20 ^oC , w linii o długości do 1 km", nie powinna być mniejsza niż:

      Jeżeli wymaga się rezystancji izolacji wymienionych w punktach 1) i 2) dla odcinka o długości 1 km, to wymaga się tej samej wartości również dla odcinków krótszych.

9.6.3 Wymagania pomontażowe:

      Rezystancja żył roboczych i powrotnych powinna być zgodna z danymi producenta. Przy pomiarze rezystancji izolacji w temperaturze innej niż 20 ^oC wynik pomiaru R_x  należy przeliczyć do temperatury odniesienia 20^oC, przez zastosowanie odpowiedniego współczynnika przeliczeniowego K₂₀ zgodnie ze wzorem:

R₂₀ = K₂₀ ∙ R_x

gdzie:

      R₂₀ - rezystancja przeliczona do temperatury odniesienia,

      R_x  - wynik pomiaru w temperaturze t,

     K₂₀ - współczynnik przeliczeniowy (współczynnik korekcji temperaturowej)

      Dla kabli z izolacją polietylenową z uwagi na wysoką wartość rezystancji izolacji nie stosuje się współczynnika przeliczeniowego K₂₀.

9.6.4 Rezystancja izolacji w kablu o długości powyżej 1 km.

      Można przyjąć, że rezystancje izolacji poszczególnych odcinków kabla są ze sobą połączone równolegle. Dla odcinka kabla o długości L wyrażonej w kilometrach, wymaga się rezystancji izolacji  w megaomach nie mniejszej niż:

R_iz.1km / L   w MΩ/km

gdzie:  R_iz.1km  - rezystancja izolacji odcinka kabla o długości do 1 km,
                    L - długość kabla w km,

 9.7 Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników 

      1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników wykonuje się po odłączeniu od nich przewodów  zasilających i urządzeń pomocniczych.

      2) Temperatura izolacji w czasie pomiaru powinna być ≥ 10 ⁰C.

      Dla pomiarów wykonywanych przed rozruchem maszyn zainstalowanych w pomieszczeniach, po ich postoju dłuższym niż 7 dni, można przyjąć, że temperatura jest równa temperaturze występującej w pomieszczeniu.

9.7.1 Wykonywanie pomiarów:

      1) Pomiary rezystancji izolacji uzwojeń silników oraz urządzeń pomocniczych wykonuje się miernikami izolacji o napięciu znamionowym probierczym:

        -   500 V - dla uzwojeń maszyn  na napięcie znamionowe do 500 V.

        - 1000 V - dla uzwojeń  maszyn na napięcie znamionowe od 500 do 1000 V.

        - 2500 V - dla uzwojeń maszyn i urządzeń pomocniczych na napięcie znamionowe powyżej 1000 V.

      2) Przed przystąpieniem do pomiaru badane uzwojenie na napięcie do 1 kV należy uziemić na okres 1 minuty, a uzwojenie na napięcie powyżej 1 kV - na okres 5 minut.

      3) Pomiar rezystancji izolacji przeprowadza się w następujący sposób; mierzy się:

          a) rezystancję miedzy między danym uzwojeniem a zaciskiem ochronnym maszyny, do którego

             jednocześnie przyłącza się pozostałe uzwojenia,

         b) rezystancje między poszczególnymi uzwojeniami (które maja zaciski wyprowadzone na zewnątrz).

      Uzwojenie trzech faz wirnika silnika pierścieniowego traktuje się jako jedno uzwojenie. Po wykonaniu pomiaru rezystancji izolacji badane uzwojenie należy rozładować.

9.7.2 Ocena wyników pomiarów:

a) Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym do 1 kV.

      Rezystancja izolacji uzwojeń stojana nie powinna być mniejsza niż 5 MΩ.  W przypadku niespełnienia wymagania w skutek zawilgocenia uzwojeń silnik należy wysuszyć (np. na biegu jałowym, jeżeli rezystancja izolacji jest większa niż 1 MΩ), a następnie ponownie sprawdzić spełnienie wymagania.

b) Silniki prądu stałego o napięciu znamionowym do 1 kV

      Pomiar wykonać miernikiem rezystancji  izolacji o napięciu 1000 V. Rezystancja izolacji uzwojeń w temperaturze odniesienia 75 ^oC, wyrażona w kiloomach, nie powinna być liczbowo mniejsza niż wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach.

      Jeżeli pomiar wykonany był w innej temperaturze niż  75 ^oC, lecz w zakresie temperatur od 10 ^oC do 85^oC, rezystancje należy przeliczyć do temperatury odniesienia według następującej reguły: obniżenie/podwyższenie temperatury o 10 ⁰C  powoduje 1,5 – krotne zwiększenie/obniżenie rezystancji.

c) Silniki asynchroniczne o napięciu znamionowym powyżej 1 kV

      Rezystancja izolacji uzwojeń  w temperaturze odniesienia 75 ^oC,  wyrażona w kiloomach, nie powinna być liczbowo mniejsza niż wartość napięcia znamionowego, wyrażona w woltach. Rezystancja izolacji zmierzona w temperaturze t nie powinna być mniejsza  niż wartość wyznaczona ze wzoru ze wzorem:

R_iz.t = R_iz.75 ∙ k_t

gdzie: k_t – współczynnik zależny od temperatury izolacji podczas pomiaru.

Tablica 4  Współczynniki przeliczeniowe rezystancji izolacji uzwojeń silników

      Negatywne wyniki pomiarów świadczyć mogą o zawilgoceniu, zabrudzeniu lub uszkodzeniu izolacji uzwojeń silnika albo urządzeń pomocniczych.