Isoleringskvalitetsindikatorer — modstand, absorptionskoefficient, polarisationsindeks og andre

Dielektrisk isolering er en obligatorisk isolerende del af ethvert kabel, som ikke kun adskiller de ledende ledninger fra hinanden, fysisk isolerer dem, men også beskytter ledningerne mod de skadelige virkninger af forskellige miljøfaktorer. Et kabel kan have en eller flere sådanne hylstre.

Tilstanden af ​​disse projektiler er et af de definerende kriterier med hensyn til sikkerhed for både personel og udstyrs funktion. Hvis den dielektriske isolering af ledningerne af en eller anden grund går i stykker, vil det forårsage en ulykke, elektrisk stød på mennesker eller endda en brand. Og der er mange mulige årsager til en krænkelse af kvaliteten af ​​isolering:

• mekanisk skade under installation, reparation eller gravearbejde;

• isoleringsskader fra fugt eller temperatur;

• skruppelløs elektrisk forbindelse af ledninger;

• systematisk overskridelse af de tilladte strømparametre for kablet;

• endelig den naturlige aldring af isolering...

Det er vigtigt regelmæssigt at overvåge indikatorerne for kvaliteten af ​​isoleringen.

Under alle omstændigheder er den fuldstændige udskiftning af ledningerne altid meget materielt dyr og tager lang tid at handle, for ikke at nævne de tab og tab, virksomheden har pådraget sig som følge af strømafbrydelser og uplanlagt nedetid af udstyret. Hvad angår hospitaler og nogle strategisk vigtige faciliteter, er afbrydelse af den almindelige strømforsyning generelt uacceptabel for dem.

Derfor er det meget vigtigere at forhindre problemet, at forhindre forringelse af isoleringen, at kontrollere dens kvalitet i tide, og når det er nødvendigt - straks at reparere, udskifte og undgå ulykker og deres konsekvenser. Til dette formål udføres målinger af isoleringskvalitetsindikatorer - fire parametre, som hver vil blive beskrevet nedenfor.

Selvom det isolerende stof faktisk er det dielektrisk, og bør ikke lede elektrisk strøm, som en ideel flad kondensator, men i en lille mængde er der gratis afgifter i den. Og selv en lille forskydning af dipolerne forårsager også dårlig elektrisk ledningsevne (lækstrøm) af isoleringen.

Derudover, på grund af tilstedeværelsen af ​​fugt eller snavs, vises overfladens elektriske ledningsevne også i isoleringen. Og akkumuleringen af ​​energi i tykkelsen af ​​dielektrikumet fra virkningen af ​​jævnstrøm er fuldstændig isoleret som en slags lille kondensator, der ser ud til at være opladet gennem en modstand.

I princippet kan isoleringen af ​​et kabel (eller viklingen af ​​en elektrisk maskine) repræsenteres som et kredsløb, der består af tre kredsløb, der er forbundet parallelt: Kapacitansen C, som repræsenterer den geometriske kapacitans og forårsager polariseringen af ​​isolationen i hele volumen , kapacitansen af ​​ledningerne og hele volumen af ​​et dielektrikum med en serieforbundet absorptionsmodstand, som om kondensatoren var opladet gennem en modstand. Endelig er der en lækmodstand i hele isoleringens volumen, som forårsager en lækstrøm gennem dielektrikumet.

Parametre, der karakteriserer kvaliteten af ​​elektrisk isolering

For at sikre, at elektrisk isolering ikke forårsager overtrædelser af elektrisk udstyrs driftstilstande og sikkerheden ved dets drift, er det nødvendigt at sikre dets høje kvalitet, bestemt af graden af ​​elektrisk ledningsevne (jo lavere elektrisk ledningsevne, jo højere er kvaliteten).

Når isoleringen er tændt under spænding, passerer elektriske strømme gennem den på grund af strukturens inhomogenitet og tilstedeværelsen af ​​ledende indeslutninger, hvis størrelse bestemmes af isoleringens aktive og kapacitive modstand. Isoleringens kapacitet afhænger af dens geometriske dimensioner. Inden for kort tid efter tænding oplades denne kapacitet, ledsaget af passage af en elektrisk strøm.

Overordnet set flyder tre typer strøm gennem isolering: polarisering, absorption og kontinuerlig strøm. Polarisationsstrømmene forårsaget af forskydningen af ​​de tilknyttede ladninger i isoleringen, indtil ligevægtstilstanden er etableret (hurtig polarisering), er så kortvarige, at de normalt ikke kan detekteres.

Dette fører til det faktum, at passagen af ​​sådanne strømme ikke er forbundet med energitab, derfor, i det ækvivalente kredsløb af isolationsmodstanden, er grenen, der tager hensyn til passagen af ​​polarisationsstrømme, repræsenteret af ren kapacitet uden aktiv modstand.

Synkestrømmen på grund af forsinkede polariseringsprocesser er relateret til energitab i dielektrikumet (for eksempel for at overvinde molekylernes modstand, når dipolerne vender mod feltets retning); derfor omfatter den tilsvarende gren af ​​den ækvivalente resistens også en aktiv resistens.

Endelig fører tilstedeværelsen af ​​ledende indeslutninger i isoleringen (i form af gasbobler, fugt osv.) til udseendet af gennemgående kanaler.

Isoleringens elektriske ledningsevne (modstand) er anderledes, når den udsættes for direkte og vekselspænding, fordi der med vekselspænding passerer absorptionsstrømme gennem isoleringen under hele spændingsudsættelsen.

Når den udsættes for konstant spænding, er kvaliteten af ​​isoleringen karakteriseret ved to parametre: aktiv modstand og kapacitet, indirekte karakteriseret ved forholdet R60 / R15.

Når en vekselspænding påføres isoleringen, er det umuligt at adskille lækstrømmen i dens komponenter (gennem ledningsstrøm og absorptionsstrøm), derfor bedømmes kvaliteten af ​​isoleringen ud fra mængden af ​​energitab i den (dielektriske tab) .

Den kvantitative egenskab ved tab er dielektrisk tab tangens, det vil sige tangenten af ​​vinklen komplementær til vinklen mellem strømmen og spændingen i isoleringen op til 90 °.I tilfælde af ideel isolering kan den repræsenteres som en kondensator, hvor strømvektoren er foran spændingsvektoren med 90 °. Jo mere strøm der afgives i isoleringen, jo højere er den dielektriske tabs-tangens og jo dårligere er kvaliteten af ​​isoleringen.

For at opretholde niveauet af elektrisk isolering, der opfylder sikkerhedskravene og driftsformen for elektriske installationer, sørger PUE for regulering af netværks isolationsmodstand. Periodiske isolationstest er standardiseret for forbrugere af elektrisk energi.

Isolationsmodstanden mellem hver leder og jord, samt mellem alle ledere i området mellem to tilstødende sikringer i et distributionsnet med en spænding på op til 1000 V, skal være mindst 0,5 MΩ. Til måling og test af isolationsmodstanden i elektriske installationer op til 1000 V oftest der anvendes megometre.

Isolationsmodstand Riso

Måleprincippet er som følger. Når en konstant spænding påføres kondensatorens plader, vises først en ladestrømsimpuls, hvis værdi i det første øjeblik kun afhænger af kredsløbets modstand, og først derefter er absorptionskapaciteten (polarisationskapacitet) opladet, mens strømmen falder eksponentielt og her kan man eksperimentelt finde tidskonstanten RC. Således måles isolationsmodstanden Riso ved hjælp af en isolationsparametremåler.

Målingerne udføres ved en temperatur, der ikke er lavere end + 5 ° C, fordi ved en lavere temperatur reflekteres påvirkningen af ​​køling og frysende fugt, og billedet bliver langt fra objektivitet.Efter fjernelse af testspændingen begynder ladningen på "isolationskondensatoren" at falde, efterhånden som dielektrisk absorption af ladning forekommer.

DAR absorptionshastighed

Graden af ​​det aktuelle fugtindhold i isoleringen afspejles numerisk i absorptionskoefficienten, fordi jo mere isoleringen fugtes, jo mere intens er den dielektriske absorption af ladningen inde i den. På baggrund af værdien af ​​absorptionskoefficienten tages der en beslutning om behovet for at tørre isoleringen af ​​transformere, motorer mv.

Beregn forholdet mellem isolationsmodstandene efter 60 sekunder og 15 sekunder efter, at modstandsmålingerne begynder - dette er absorptionskoefficienten.

Jo mere fugt i isoleringen, jo større lækstrøm er, jo lavere er DAR (dielektrisk absorptionskoefficient = R60 / R15). I våd isolering er der flere urenheder (urenhederne er i fugt), modstanden på grund af urenheder falder, tabene øges, den termiske gennembrudsspænding falder, og den termiske ældning af isoleringen accelereres. Hvis absorptionskoefficienten er mindre end 1,3, er det nødvendigt at tørre isoleringen.

Polarisationsindeks PI

Den næste vigtige indikator for kvaliteten af ​​isolering er polarisationsindekset. Det afspejler mobiliteten af ​​ladede partikler inde i et dielektrikum under påvirkning af et elektrisk felt. Jo nyere, mere intakt og bedre isolering, jo mindre ladede partikler bevæger sig inde i den, som i et dielektrikum. Jo højere polarisationsindeks, jo ældre er isoleringen.

For at finde denne parameter beregnes forholdet mellem isolationsmodstandsværdierne efter 10 minutter og 1 minut efter starten af ​​testene. Denne koefficient (polarisationsindeks = R600 / R60) viser praktisk talt isoleringens resterende ressource som et dielektrikum af høj kvalitet, der stadig kan udføre sin funktion. Polarisationsindekset PI må ikke være mindre end 2.

Dielektrisk udladningskoefficient DD

Endelig er der koefficienten for dielektrisk udladning. Denne parameter hjælper med at identificere et defekt, beskadiget lag blandt lag af flerlagsisolering. DD (Dielektrisk udladning) måles som følger.

Først oplades isoleringen for at måle dens kapacitet, efter afslutning af opladningsprocessen forbliver en lækstrøm gennem dielektrikumet. Nu er isoleringen kortsluttet og et minut efter kortslutningen måles den resterende dielektriske udladningsstrøm i nanoampere. Denne strøm i nanoampere divideres med den spænding, der skal måles, og isoleringskapacitansen. DD skal være mindre end 2.