Литература для проведения замера сопротивления изоляции. Методика измерения сопротивления изоляции

Цель работы:

Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задание:

Ознакомиться с теорией по сопротивлению изоляции электросети.

Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Провести экспериментальное определение сопротивления изоляции проводов, предложенных преподавателем, с помощью:

1. Мегаомметра М 4100.

   Тераомметра Е6-13А.

   Мультиметра М-830В.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

При снижении сопротивления изоляции в месте повреждения (загрязнение, увлажнение и т. п.) увеличивается ток, протекающий под действием рабочего напряжения сети; соответственно повышается температура нагреваэтого места. Повышение температуры нагрева изоляционного материала снижает его сопротивление, что приводит к соответствующему увеличению тока. Последнее вызывает новое повышение температуры и соответствующее дополнительное снижение сопротивления изоляции. Процесс нарастания электрического тока продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между тепловыделением и теплоотводом (при какой-тоустановившейся температуре перегрева). В случае, когда условия охлаждения не соответствуют интенсивности тепловыделения в месте повреждения, наступает лавинообразное нарастание тока, приводящее к тепловому разрушению материала и дуговому замыканию. Поэтому при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности.

Сопротивление изоляции сети

Сеть состоит из комплекса гальванически связанных электротехнических изделий - источника электроэнергии, распределительных щитов, приемников электроэнергии, линий связи и пр. Каждое изделие имеет определенное значение сопротивления изоляции.

Если все токоведущие части данной фазы находятся под электрическим потенциалом ф ф, а земля имеет электрический потенциал ф 0 , то сопротивления изоляции R 0 этой фазы у всех элементов сети оказываются под одной и той же разностью потенциалов. Отсюда следует, что сопротивленияR 0 всех элементов сети включены между собой параллельно. Обычноизмеряют эквивалентное сопротивление изоляции не отдельных фаз, а сети в целом (или ее отдельных участков). Тогда

где R ni - сопротивление изоляции отдельного электротехнического изделия, n - количество изделий в сети.

То есть эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли зависит от количества входящих в эту сеть электротехнических изделий и значений их сопротивления изоляции. Чем разветвленнее сеть, чембольше в ней элементов, тем ниже уровень ее сопротивления изоляции. При этом даже и случаи исправной изоляции у всех элементов значениеэквивалентного сопротивления изоляции сети может быть весьма низким. В разветвленной сети на фоне низкого значения эквивалентного сопротивления изоляции незаметно аварийное снижение сопротивления изоляции одного из элементов. Тем самым возрастает пожарная опасность разветвленных сетей.

Емкость относительно земли

Токоведущие части и корпус электротехнического изделия (либо земля) образуют своеобразный конденсатор, обладающий определенной емкостью. Действительно, здесь мы имеем две токопроводящие среды, изолированные друг от друга и находящиеся под разными потенциалами φ ф и φ 0 .

Так, на рисунке 3.1, а видно, что каждый элементарный участок провода длиной ΔL обладает емкостьюΔ С относительно земли. Эквивалентная емкость провода равна сумме этих частичных емкостей. Емкость жилы кабеля длиной 1 км относительно внешней металлической оплетки колеблется в диапазоне 0,1-1,0 мкФ в зависимости от ее сечения и конструкции кабеля. Каждый токоведущий элемент - обмотки электрическихмашин, трансформаторов и реле, печатный монтаж и пр. - имеет определенную емкость.

Емкость относительно земли - элемент, распределенный по длине линии. Однако при анализе условий электробезопасности распределенную емкость заменяют сосредоточенной эквивалентной и применяют аппарат теории цепей с сосредоточенными параметрами. Это справедливо, так как длина электромагнитной волны промышленной частоты 50 Гц равна 6000 км (λ = c/f), то есть она существенно больше геометрических размеров электрической сети любого промышленного объекта. Емкость как распределенный элемент учитывается при анализе нестационарных высокочастотных процессов типа импульсных перенапряжений в сети при внезапных замыканиях на землю и при расчете процессов в протяженных линиях передачи электроэнергии.

	φ Ф = U ф
	φ 0 = 0

Рисунок 3.1 - Емкость токоведущих частей относительно земли: распределенная (а) и эквивалентная (б).

Другим источником емкости (основным по количественному значению) являются фильтры защиты аппаратуры автоматики и радиоэлектронной аппаратуры от помех. Эти фильтры устанавливают у источника помехи и в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.

В любой сети постоянною токи или промышленной частоты при каждом разрыве электрической цепи возникают высокочастотные электромагнитные колебания (электромагнитные помехи), которые как излучаются во внешнее пространство, так и проходят по сети. Генераторами подобных помех являются коммутационные аппараты (контакторы, реле), коллекторные электрические машины и тому подобные элементы. Другим источником помех является нелинейные элементы сети, искажающие форму кривой напряжения и генерирующие высокочастотные составляющие (например, полупроводниковые выпрямители).

Обычно уровень электромагнитных помех снижают путем применения емкостных помехоподавляющих фильтров.

Например, конденсаторы C 1 , включаются между каждой щеткой коллекторной электрической машины и корпусом. При этом для высокочастотной электромагнитной помехи внутри корпуса машины создается контур«щетка Щ1 - конденсатор C 1 - корпус - конденсатор C 1 - щетка Щ2», имеющий бесконечно низкое сопротивление

Х с =1/2 πnfC l ->0

где n- кратность частоты помехи по отношению к основной гармонике 50 Гц. В результате помеха не выходит за пределы корпуса машины. Емкость каждого фильтра в зависимости от конкретных обстоятельств лежит в диапазоне 0,049-10 мкФ и более.

Емкость ухудшает изоляционные параметры сети, снижая эквивалентное сопротивление токоведущих частей относительно земли при исправной электрической изоляции. Например, если имеем эксплуатационный уровень эквивалентного сопротивления изоляции сети 600 кОм, то при значении емкости 1 мкФ он снижается в 200 раз - до 3 кОм; еслиемкость составляет 100 мкФ, то он падает в 20000 раз - до 30 Ом.

Таким образом, анализ условий электробезопасности как на стадии разработки проекта электроустановки, так и при ее эксплуатации должен выполняться с учетом параметров цепей связи токоведущих элементов с землей. В качестве примера на рис. 3.1, б приведена эквивалентная схема трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Как правильно измерить сопротивление изоляции электроустановок

Сопротивления изоляции распределены по сети. Обычно оперируют значениями эквивалентных величин. Вследствие этого линии связи между токоведущими частями и корпусом, показанные в упомянутой статье на схемах замещения (рис. 3.2), и соответствующие им подключения элементов к фазам (полюсам) сети и земле в природе отсутствуют. Поэтому измерить значение сопротивления изоляции непосредственным подключением какого-либо прибора к схемным линиям связи не представляется возможным. По этой причине обычно используют косвенные методы измерений - активные (с применением вспомогательного источника напряжения) или пассивные (с использованием рабочего напряжения сети в качестве оперативного напряжения).

В сетях с заземленной нейтралью выполняют периодический контроль при снятом рабочем напряжении, а в сетях, изолированных от земли, согласно п. 1.6.12 « Правил устройства электроустановок» - автоматическийконтроль под рабочим напряжением.

Представление о значении сопротивления изоляции дает лишь сила тока в измерительной цепи в установившемся режиме, так как в первыемоменты после приложения измерительного напряжения, а также при каждом изменении структуры и состава сети (например, при подключении новых электроприемников) в измерительной цепи протекают токи переходных режимов, обусловленные перезарядом емкости полюсов сети относительно корпуса или зарядом емкости подключаемого участка сети. Крометого, на результат измерений оказывает влияние рабочее напряжение электроустановки.

Правильный результат может быть получен лишь при соответ ствии принятого метода измерений параметрам контролируемой сети. Без соблюдения этого условия в одной и той же сети при измерении различными средствами могут быть получены данные, противоречащие одни другим.

Измерения при снятом рабочем напряжении

При снятом рабочем напряжении применяют метод наложения постоянного напряжения. Измерительный прибор - переносной либо щитовой мегаомметр И- содержит источник постоянного напряжения Е и миллиамперметр А (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Измерение при снятом рабочем напряжении

Один полюс прибора (обычно положительный) подключается к токоведущей части (например, к клемме 1), а второй полюс - к корпусу проверяемого электротехнического изделия.

В установившемся режиме после заряда емкостей C 1 и С 2 относительно корпуса ток I ИЗМ, протекающий под действием источника Е, на полюсе 1 разветвляется: его часть I" изм протекает через эквивалентное сопротивление изоляции R 1 полюса 1, а другая часть I"" изм - через сопротивление нагрузки R н и эквивалентное сопротивление изоляции R 2 полюса 2. Далее ток протекает по корпусу и суммируется в цепи миллиамперметра А.

Силу тока I ИЗМ определяет выражение:

I изм = E /{ R вн + R ) (3.2)

где R BH - внутреннее сопротивление мегаомметра (миллиамперметра, источника измерительного напряжения и добавочного сопротивления R д), R -эквивалентное сопротивление изоляции. Строго говоря, в последнем следовало бы учесть сопротивление R H , но обычно R H «R2 поэтому его влиянием допустимо пренебрегать (в тех случаях, когда внутреннее сопротивление контролируемого изделия соизмеримо с величиной сопротивления изоляции, такое допущение может приводить к ошибочным результатам, завышенным против фактических).

При R BH = const и Е = const сила тока в измерительной цепи зависит только от величиныR, поэтому миллиамперметр градуируют непосредственно в единицах сопротивления.

На практике обычно применяют переносные мегаомметры с питанием от сети переменного тока (типа MI27) или с автономным источником (типа М4100). В качестве последнего используют индукторный генератор с ручным приводом (скорость вращения рукоятки около 2 об/с). Чтобы уменьшить погрешность измерений из-за непостоянства скорости вращения рукоятки, в таких мегаомметрах в качестве измерительного прибора используют не миллиамперметр, а логометр, одна рамка которого подключенанепосредственно к источнику напряжения, а вторая, жестко связанная с ней, включена в измерительную цепь.

Для повышения достоверности измерений измерительное напряжение выбирают близким к рабочему напряжению контролируемой цепи. Для электрооборудования напряжением от 100 В до 400 В применяют мегаомметры напряжением 500 В. Безопасность измерений при этом достигается за счет ограничения силы тока в измерительной цепи до величины 1 мАдобавочным сопротивлением R = 0,5 МОм.

Измерения в сетях постоянного тока

Норвежская фирма Autronicaсоздала автоматизированную систему контроля сопротивления изоляцииSystemAJ-1 с генератором оперативного напряжения частотой 5 Гц. ФирмаMerlinGerin(Франция) выпускаетприборы Vigilohm System XM-200 с оперативным источником частотой 2,5 Гц.

В ряде случаев вместо источника напряжения непромышленной частоты используют вспомогательный источник постоянного напряжения переменной полярности. Так, фирмаBender(Германия), выпускает приборIRDH 265-4.

Метод уравновешенного моста

На этом методе, как правило, основана работа отечественных щитовых мегаомметров в сетях постоянного тока. Схема измерений этим методом приведена на рисунке 3.3, где использованы следующие обозначения:А - миллиамперметр; R д - добавочное сопротивление; П - переключатель; Е - источник измерительного напряжения (до 150 В); R п - потенциометр.

Плечами моста являются сопротивления изоляции R 1 и R 2 и сопротивления r 1 и г 2 плеч потенциометра R п. Измерительный прибор и ограничительное сопротивление R д включены в диагональ моста.

Рисунок 3.3 - Измерение сопротивления изоляции сети постоянного токаметодом уравновешенного моста

Сила тока I изм в диагонали моста определяется выражением:

(3.3)

где R- эквивалентное сопротивление изоляции сети.

Измерение производится в два этапа. На первом этапе переключатель П устанавливают в положение 1 и перемещением движка потенциометра балансируют мост - добиваются отсутствия тока в диагонали моста. На втором этапе переключатель устанавливают в положение 2, подключая в диагональ моста источник измерительного напряжения Е. После окончания процессов перезаряда емкостей снимают показание миллиамперметра.

В сбалансированном мосте составляющая тока, определяемая вторым слагаемым, отсутствует. Поэтому при Е = const,R д =constи при условииr 1 r 2 /R n «R сила тока I ИЗМ однозначно определяется сопротивлением изоляции R (приборы типа MI54, М1508, М1608, М1428, М1628).

Обычно при работе с сетями постоянного тока применяют методы измерений, основанные на использовании рабочего напряжения сети в качествеоперативного напряжения. Рассмотрим один из них.

Метод трех отсчетов вольтметра

Этот метод заключается в последовательном измерении вольтметром с известным сопротивлением r трех напряжений: U - рабочего; U 1 – между положительным полюсом сети и землей; U 2 - между отрицательным полюсом и землей. Расчет искомой величины сопротивления изоляции сетипроизводится по формуле:

(3.4)

Рассмотрим физические основания этого метода.

Рисунок 3.4 - Измерение сопротивления изоляции

сети постоянного тока вольтметрами

а) - по методу двух вольтметров; б) и в) - по методу трех отсчетов вольтметра

На рисунке 3.4(а) показана эквивалентная схема сети постоянного тока с сопротивлениями изоляции полюсов R1, R2 и рабочим напряжением U.

Напряжения между полюсами сети и корпусом U" и U" пропорциональны соответствующим сопротивлениям изоляции, то есть всегда выполняются следующие соотношения:

(3.5)

Если для измерения этих напряжений между полюсами сети и корпусом включить вольтметры V1 и V2 c равными внутренними сопротивлениями r, то получим:

(3.6)

При r » R выражение (3.6) будет совпадать с предыдущим.

Такой способ контроля (с использованием двух вольтметров) ранее применялся для индикации однополюсных снижений сопротивления изоляции и однополюсных замыканий на землю. Вольтметр, соответствующий полюсу с меньшим сопротивлением изоляции, имеет меньшее показание (зачастую вместо вольтметров включали две лампы накаливания).

Пользуясь результатами измерения напряжений U` иU", определитьвеличины сопротивлений R 1 и R 2 , соответственно и значение эквивалентного сопротивления изоляции сетиR, не представляется возможным, так как система уравнений (3.5) неполная: эквивалентная схема соcтоит из трех контуров, в то время как сама система содержит только два уравнения. Чтобы ее все-таки можно было разрешить, в сеть вносят нормированные искажения.

При включении вольтметра V по схеме рисунка 3.4(б) меняется эквивалентное сопротивление между положительным полюсом сети и землей (за счет шунтирования сопротивления изоляцииR i внутренним сопротивлением вольтметра r). Оно становится равным:

(3.6)

Так как при этом сопротивление между отрицательным полюсом сети и корпусом не изменится, то уменьшается напряжение между положительным полюсом и землей: U 1 U"). При измерении по схеме рис. 3.4,в аналогично получаем:U 2

Следует еще раз подчеркнуть, что оно образуется за счет намеренного поочередного уменьшения сопротивлений между полюсами сети и землей путем шунтирования сопротивлений изоляции R 1 иR 2 известным сопротивлениемr.

Теперь система уравнений, составленных для напряжений U 1 иU 2 , оказывается разрешимой, так как она содержит известные величиныU,U 1 ,U 2 ,rи две неизвестные величины:R 1 иR 2 . Решая систему относительно последних, получаем выражение (3.4) для эквивалентного сопротивления изоляции сети.

Соотношение величин напряжений UиU 1 +U 2 , определяющее точность измерений при данном сопротивлении изоляции сети, зависит от величины сопротивления вольтметраr. Еслиr>>R(например, при измерении ламповым, цифровым или электростатическим вольтметром), то при подключении вольтметра в сеть вносятся несущественные искажения, так как сопротивления между полюсами сети и землей практически не изменяются. Как следствие этого получаемU 1 +U 2 =U. Соответственно нулевыми будут результаты при расчетах по формуле (3.4).

Наибольшая точность измерений достигается при выполнении следующего соотношения: r= 0,8R, при которомU 1 +U 2 =0,44U. Обычно рекомендуется выбирать вольтметр с внутренним сопротивлением, приблизительно равным измеряемому сопротивлению изоляции.

Изложенное справедливо не только для силовых сетей, но и для низковольтных систем автоматики. В последних опасно выполнять контроль сопротивления изоляции с использованием щитовых мега-омметров, содержащих источник измерительного напряжения 100-150 В. Под действием этого источника при определенных условиях могут выйти из строя комплектующие систему полупроводниковые приборы и микросхемы.

Этот метод прост в выполнении и доступен, так как не требует применения специальной аппаратуры. Однако он имеет и ряд недостатков, связанных с необходимостью выполнения вычислений.

Опыт показывает, что целесообразна подмена расчетов по формуле (3.4) работой с соответствующими номограммами. В качестве примера нарис. 3.5 приведена номограмма, предназначенная для определения значения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 до 600 В.

Номограмма имеет три шкалы - рабочего напряжения U, суммы напряжений полюсов сети относительно корпуса U 1 +U 2 , и искомого значения сопротивления изоляцииR. Порядок работы с номограммой таков: к точкам шкалUиU 1 +U 2 , соответствующим полученным результатам измерений, прикладывается линейка; искомое значение считывается по шкалеR.

В практической деятельности не всегда имеется в наличии вольтметр с предусмотренным номограммой значением внутреннего сопротивления. Поэтому на рисунке 3.6 приведена номограмма, пригодная для работы сразличными типами вольтметров. Она состоит из двух параллельных шкал (U 1 + U 2 и R) и бинарного поля с координатами «напряжение сети - внутреннее сопротивление вольтметра». Работа с такой номограммой также несоставляет труда.

Рисунок 3.5 - Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренном сопротивлением 100 кОм

Рисунок 3.6 - Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренним сопротивлением от 50 до 200 кОм

Измерения в сетях переменного тока

Принцип действия большинства приборов, предназначенных для работы в сетях переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, основан на использовании метода наложения постоянного измерительного напряжения (см. рисунок 3.6), аналогичного методу измерений при снятом напряжении. Так как под действием рабочего напряжения Uф в измерительной цепи может протекать, переменный ток, то для ее защиты применяют индуктивный или, как показано на схеме, емкостный фильтр (цепь R1-C1). Конденсатор С1 также защищает измерительную цепь от бросков тока IИЗМ в переходных режимах работы сети (при подключении электроприемников) (см. рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 - Контроль изоляции сетей переменного тока методом наложения постоянного напряжения

Измерение сопротивления изоляции производят при нажатой кнопке К, когда измерительная цепь замыкается через миллиамперметр А, проградуированный в единицах сопротивления. При «свободном» состоянии кнопки (в режиме автоматического контроля) цепь замыкается через резистор Rд, являющийся входным элементом блока сигнализации БС. Падение напряжения на этом резисторе, так же как и сила тока в измерительной цепи, однозначно определяется значением эквивалентного сопротивления изоляции сети. При уменьшении сопротивления изоляции это напряжение возрастает; в случае снижения сопротивления доопределенного значения (установленной для данной сети уставки срабатывания сигнализации Uycт) на выходе БС появляется соответствующий сигнал (световой или звуковой).

На таком принципе работают устройства «Электрон-1» (автоматический контроль и измерение), ПКИ (автоматический контроль) и щитовые мегаомметры М1423, М1503, М1527. М1623. М1603.

В процессе настройки или эксплуатации электроустановки нередко возникает необходимость измерять сопротивление изоляции «прикладным» методом, не обращаясь к штатным средствам контроля. Л.П. Подольским в 1946 г. предложен достаточно простой способ двух отсчетов вольтметра применительно к трехфазным сетям (см. рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 - Измерение сопротивления изоляции сети переменного тока методом двух отсчетов вольтметра

Согласно этому способу измеряют напряжение U1 между одной из фаз сети и землей. Затем между этой фазой и землей включают дополнительное сопротивление известной величины R1 и измеряют напряжение U2; вместо сопротивления R1 подключают сопротивление R2 и вновь измеряют напряжение между фазой и землей Uз.

Величина эквивалентного сопротивления изоляции сети определяется по

(3.7)

где q1 = (U1/U2)2 -1; q2 = (U, /U3) -1.

Измерения в сетях двойного рода тока

В современных сетях переменного тока обычно присутствуют полупроводниковые выпрямители, подключенные непосредственно к фазам сети (без применения трансформаторов). Это могут быть как маломощные элементы (например, для питания катушек контакторов в магнитных пускателях), так и силовые агрегаты (питание электроприводов постоянного тока). В подобных сетях величина эквивалентного сопротивления изоляции определяется пятью составляющими: сопротивлениями изоляции r а, r 0 , r с фаз цепей переменного тока и сопротивлениями изоляцииR 1 иR 2 полюсов цепи постоянного тока.

Рассмотренные выше методы измерений в сетях переменного тока называются непригодными для сетей двойного рода тока. Это объяснятся тем, что в сети двойного рода тока полюса цепи постоянного тока имеют определенные; постоянные напряжения относительно земли - в зависимости от значения сопротивления их изоляции.

Через полупроводниковый выпрямитель эти напряжения в определенной закономерности переносятся на цепи переменного тока и влияют на работу приборов контроля изоляции. Так, в простейшем случае, при использовании трехфазного неуправляемого выпрямителя, собранного по схеме Ларионова, среднее значение напряжения между фазами сети переменного тока и землей определяется выражением:

(3.8)

где U mФ - амплитуда фазного напряжения на входе выпрямительного моста; R1, R2 - сопротивления изоляции полюсов цепи постоянного тока; R-, R~ - эквивалентные сопротивления изоляции цепей постоянного и переменного тока соответственно.

Из этого выражения следует, что при равенстве величин R1 и R2 имеет место U = 0 и никаких искажений в работу приборов контроля не вносится.

Однако в общем виде R1≠R2, соответственно Ucp ≠ 0. В предельных случаях при однополюсном замыкании на корпус (R1<

В трехфазных сетях напряжением 380 В напряжение на выходе выпрямительного моста U=510 В. В приборах контроля изоляции измерительное напряжение Е существенно меньше (обычно оно равно 150 В), поэтому напряжение U оказывает существенное влияние на силу тока и напряжение в измерительной цепи, вносит дополнительную погрешность. Стрелка мегаомметра может занимать любое положение на рабочем участке шкалы, независимо от измеряемого значения сопротивления изоляции. Она может даже зашкаливать за отметки «о» и «∞», показывая лишенные физического смысла величины R<0 и R>∞ . В качестве примера на рисунке 3.9 приведены показания щитового мегаомметра типаM1503 в зависимости от значения сопротивления изоляции отрицательного полюса цепи постоянного тока при постоянном значении сопротивления изоляции положительного полюса (50 кОм) и эквивалентном сопротивлении изоляции цепей переменного тока 100 кОм (кривая 1). Кривая 2 соответствует фактическимзначениям эквивапентного сопротивления изоляции сети.

Из графиков видно, что кривые 1 и 2 совпадают только в одной точке, когда R1=R2= 50кОм. При низких значениях эквивалентного сопротивления изоляции (менее 10 кОм) стрелка прибора находится вблизи отметки «оо», и наоборот, при достаточно высоких сопротивлениях (более 25 кОм) прибор показывает R < 0.

ЛПО «Вибратор» выпускает мегаомметры типа M1428 и M1628, пригодные для работы в сетях двойного рода тока.

Рисунок 3.9 - Эквивалентное сопротивление изоляции сети двойного рода тока

В сетях переменного и двойного рода тока можно применять метод, разработанный на кафедре безопасности жизнедеятельности СПб ТЭТУ «ЛЭТИ». Существо метода заключается в следующем. К фазам сети переменного тока подключается трехфазный выпрямительный мост, собранный на полупроводниковых диодах по схеме Ларионова (см. рисунок 3.10).

Вольтметром магнитоэлектрической системы поочередно измеряют три напряжения; U cp - на выходе моста, U 1 - между положительным полюсом моста и землей, U 2 - между отрицательным полюсом моста и землей. Расчет сопротивления изоляции сети выполняют по формуле:

(3.9)

аналогичной формуле (3.4) для метода трех отсчетов вольтметра в сетях постоянного тока. Существенно, что в подобных случаях измерения должны производиться вольтметром именно магнитоэлектрической системы, так как носителями информации о величине сопротивления изоляции являются только средние значения напряжений. Предел измерений вольтметра должен соответствовать величине U cp , то есть для трехфазных сетей 380 В пригодны вольтметры со шкалой 0-600 В. Внутреннее сопротивление вольтметра выбирается в соответствии с рекомендациями, приведеннымивыше применительно к сетям постоянного тока.

Рисунок 3.10 - Измерение сопротивления изоляции сети двойного рода тока по способу ЛЭТИ

Этот метод пригоден для применения в однофазных и трехфазных сетях переменного тока, в сетях с управляемыми и неуправляемыми выпрямителями. Во избежание ошибок в расчетах здесь также рекомендуетсяприменять номограммы. Поскольку напряжение источников переменного тока стабильно, номограммы оказываются существенно более простыми (рис. 3.11).

Порядок выполнения работы

Изучите теоретическую часть, прилагаемую к данной лабораторной работе.

Сделайте расчет сопротивления своего тела (путь пролегания тока и площадь контактируемого с электродом участка тела – по заданию преподавателя).

Проверьте расчет экспериментальным определением сопротивления указанного участка тела с помощью мультиметра М-830В.

Сравните полученные результаты и сделайте соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Для чего производится контроль сопротивления изоляции электроустановок?

Чем опасны емкостные явления между токопроводящими средами и землей?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок при снятом рабочем напряжении?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом уравновешенного моста?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом трех отсчетов вольтметра?

Что такое «номограмма»?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях переменного тока?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях двойного рода тока?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок по схеме Ларионова?

Рисунок 3 .11 - Номограмма

На основе статьи "Measurement of insulation resistance (IR) - 2", http://electrical-engineering-portal.com

1. Значения сопротивления изоляции для электрического оборудования и систем

(Стандарт PEARL / NETA MTS-1997 Таблица 10.1)

Номинальное максимальное напряжение оборудования	Класс мегомметра

Правило 1 МОм для значения сопротивления изоляции оборудования

В зависимости от номинального напряжения оборудования:

< 1 кВ = не менее 1 МОм
> 1 кВ = 1 МОм на 1 кВ

В соответствии с правилами IE Rules - 1956

Когда в течение одной минуты между каждым из находящихся под напряжением проводников и землей имеется напряжение 1000 В, сопротивление изоляции высоковольтных установок должно быть не ниже 1 МОм или соответствовать указаниям Бюро по стандартизации Индии (Bureau of Indian Standards). Средневольтные и низковольтные установки - Если в течение одной минуты между каждым из находящихся под напряжением проводников и землей имеется напряжение 500 В, сопротивление изоляции средневольтных и низковольтных установок должно быть не ниже 1 МОм или соответствовать указаниям Бюро по стандартизации Индии (Bureau of Indian Standards). В соответствии со спецификациями CBIP допустимые значения составляют 2 МОм на кВ.

Средневольтные и низковольтные установки - если в течение одной минуты между каждым из находящихся под напряжением проводников и землей имеется напряжение 500 В, сопротивление изоляции средневольтных и низковольтных установок должно быть не ниже 1 МОм или соответствовать указаниям Бюро по стандартизации Индии (Bureau of Indian Standards).

В соответствии со спецификациями CBIP допустимые значения составляют 2 МОм на кВ

2. Значение сопротивления изоляции для трансформатора

Тестирование сопротивления изоляции необходимо для определения сопротивления изоляции индивидуальных обмоток относительно земли или между индивидуальными обмотками. При таком тестировании сопротивление изоляции обычно либо измеряется непосредственно в МОм, либо рассчитывается, исходя из прикладываемого напряжения и величины тока утечки.

При измерении сопротивления изоляции рекомендуется всегда заземлять корпус (и сердечник). Замкните накоротко каждую обмотку трансформатора на выводах проходного изолятора. После этого проведите измерение сопротивления между каждой обмоткой и всеми остальными заземленными обмотками.

Тестирование сопротивления изоляции: между высоковольтной стороной и землей, и между высоковольтной и низковольтной сторонами.
HV1 (2, 3) — Низковольтный 1 (2, 3); LV1 (2, 3) — Высоковольтный 1 (2, 3))

При измерении сопротивления изоляции никогда не оставляйте незаземленными обмотки трансформатора. Для измерения сопротивления заземленной обмотки необходимо снять с нее глухое заземление. Если снять заземление невозможно, как в случае некоторых обмоток с глухозаземленными нейтралями, сопротивление изоляции такой обмотки будет невозможно измерить. Считайте их частью заземленного участка цепи.

Необходимо проводить тестирование между обмотками и между обмоткой и землей (E). На трехфазных трансформаторах необходимо тестировать обмотку (L1, L2, L3) за вычетом заземления для трансформаторов с соединением «треугольник» или обмотку (L1, L2, L3) с заземлением (Е) и нейтралью (N) для трансформаторов с соединением «звезда».

Значение сопротивления изоляции для трансформатора

Где С = 1,5 для маслозаполненных трансформаторов с масляным баком, 30 для маслозаполненных трансформаторов без масляного бака или для сухих трансформаторов.

Коэффициент поправки на температуру (относительно 20°C)

Пример для трехфазного трансформатора 1600 КВА, 20 кВ / 400 В :

• значение сопротивления изоляции на высоковольтной стороне = (1,5 х 20000) / √1600 = 16000 / 40 = 750 МОм при 20°C;
• значение сопротивления изоляции на низковольтной стороне = (1,5 х 400) / √1600 = 320 / 40 = 15 МОм при 20°C;
• значение сопротивления изоляции при 30°C = 15 х 1,98 = 29,7 МОм.

Сопротивление изоляции обмотки трансформатора

Значение сопротивления изоляции трансформаторов

Напряжение	Напряжение тестирования (постоянный ток), низковольтная сторона	Напряжение тестирования (постоянный ток), высоковольтная сторона	Минимальное значение сопротивления изоляции
6,6 кВ - 11 кВ
11 кВ - 33 кВ
33 кВ - 66 кВ
66 кВ - 132 кВ
132 кВ - 220 кВ

Проведение измерения сопротивления изоляции трансформатора:

• отключите трансформатор и отсоедините перемычки и молниеотводы;
• разрядите межвитковую емкость;
• полностью очистите все проходные изоляторы;
• замкните обмотки накоротко;
• защитите выводы во избежание поверхностной утечки по изоляторам выводов;
• запишите окружающую температуру;
• подсоедините испытательные провода (избегайте дополнительных соединений);
• подайте испытательное напряжение и запишите показания. Значение сопротивления изоляции через 60 секунд после подачи испытательного напряжения принимается в качестве сопротивления изоляции трансформатора при температуре проведения тестирования;
• вывод нейтрали трансформатора во время тестирования должен быть отсоединен от земли;
• также во время тестирования должны быть отсоединены все соединения с землей молниеотвода на низковольтной стороне;
• из-за индуктивных характеристик трансформатора показания сопротивления изоляции необходимо снимать только после стабилизации испытательного тока;
• не снимайте показания сопротивления, когда трансформатор находится в условиях вакуума.

Подключения трансформатора при проведении тестирования сопротивления изоляции (не меньше 200 МОм)

Трансформатор с двумя обмотками

2. Высоковольтная обмотка - (низковольтная обмотка + земля)
3. Низковольтная обмотка - (высоковольтная обмотка + земля)

Трансформатор с тремя обмотками
1. Высоковольтная обмотка - (низковольтная обмотка + обмотка ответвления + земля)
2. Низковольтная обмотка - (высоковольтная обмотка + обмотка ответвления + земля)
3. (Высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка + обмотка ответвления) - земля
4. Обмотка ответвления - (высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка + земля)

Автотрансформатор (две обмотки)
1. (Высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка) - земля

Автотрансформатор (три обмотки)
1. (Высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка) - (обмотка ответвления + земля)
2. (Высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка + обмотка ответвления) - земля
3. Обмотка ответвления - (высоковольтная обмотка + низковольтная обмотка + земля)

Для любой изоляции измеренное сопротивление изоляции не должно быть меньше :

• высоковольтная обмотка - земля 200 МОм;
• низковольтная обмотка - земля 100 МОм;
• высоковольтная обмотка - низковольтная обмотка 200 МОм.

Факторы, влияющие на значение сопротивления изоляции трансформатора

На значение сопротивления изоляции трансформаторов влияет следующее:

• состояние поверхности проходного изолятора вывода;
• качество масла;
• качество изоляции обмотки;
• температура масла;
• длительность использования и значение испытательного напряжения.

3. Значение сопротивления изоляции для переключателя выходных обмоток

• сопротивление изоляции между высоковольтной и низковольтной обмотками, а также между обмотками и землей;
• минимальное значение сопротивления для переключателя выходных обмоток составляет 1000 Ом на один вольт рабочего напряжения.

Для измерения сопротивления обмотки электродвигателя с заземлением (Е) используется тестер изоляции.

• для номинального напряжения ниже 1 кВ измерение проводится мегомметром на 500 В постоянного тока;
• для номинального напряжения выше 1 кВ измерение проводится мегомметром на 1000 В постоянного тока;
• в соответствии с IEEE 43, статья 9.3, следует применять следующую формулу:
  минимальное значение сопротивления изоляции (для вращающейся машины) = (Номинальное напряжение (В) / 1000) +1.

В соответствии со стандартом IEEE 43 1974, 2000

Пример 1: Для трехфазного электродвигателя 11 кВ

• значение сопротивления изоляции = 11 + 1 = 12 МОм, но в соответствии с IEEE43 должно быть 100 МОм.

Пример 2: Для трехфазного электродвигателя 415 В

• значение сопротивления изоляции = 0,415 + 1 = 1,41 МОм, но в соответствии с IEEE43 должно быть 5 МОм;
• в соответствии с IS 732 минимальное значение сопротивления изоляции для электродвигателя = (20 х Напряжение (р-р)) / (1000 + 2 х кВт).

Значение сопротивления изоляции электродвигателя в соответствии с NETA ATS 2007. Раздел 7.15.1

Шильдик электродвигателя (В)	Испытательное напряжение	Минимальное значение сопротивления изоляции
	500 В постоянного тока
	1000 В постоянного тока
	1000 В постоянного тока
	1000 В постоянного тока
	2500 В постоянного тока
	2500 В постоянного тока
	2500 В постоянного тока
	5000 В постоянного тока
	15000 В постоянного тока

Значение сопротивления изоляции погружного электродвигателя

5. Значение сопротивления изоляции для электрических кабелей и проводки

Для тестирования изоляции необходимо отсоединить кабели от панели или оборудования, а также от источника электропитания. Проводку и кабели следует тестировать друг относительно друга (фаза с фазой) с кабелем заземления (Е). Ассоциация IPCEA (Insulated Power Cable Engineers Association) предлагает формулу определения минимальных значений сопротивления изоляции.

R = K x Log 10 (D/d)

R = Значение сопротивления изоляции в МОм на 305 метров кабеля
К = Постоянная изоляционного материала. (Электроизоляционная лакоткань = 2460, термопластичный полиэтилен = 50000, композитный полиэтилен = 30000)
D = Внешний диаметр изоляции проводника для одножильного провода или кабеля (D = d + 2c + 2b диаметр одножильного кабеля)
d = Диаметр проводника
c = Толщина изоляции проводника
b = Толщина изолирующей оболочки

Высоковольтное тестирование нового кабеля XLPE (в соответствии со стандартом ETSA)

Кабели 11 кВ и 33 кВ между сердечником и землей (в соответствии со стандартом ETSA

Измерение значения сопротивления изоляции (между проводниками (перекрестная изоляция))

• первый проводник, для которого проводится измерение перекрестной изоляции, необходимо подключить к выводу Line мегомметра. Другие проводники соединяются вместе (с помощью зажимов типа «крокодил») и подсоединяются к выводу Earth мегомметра. На другом конце проводники не соединяются;
• после этого поверните ручку или нажмите кнопку мегомметра. На дисплее измерительного прибора будет показано сопротивление изоляции между проводником 1 и остальными проводниками. Показания сопротивления изоляции следует записать;
• потом подсоедините к выводу Line мегомметра другой проводник, а другие проводники соедините с выводом заземления мегомметра. Проведите измерение.

Измерение значения сопротивления изоляции (изоляция между проводником и землей)

• подсоедините тестируемый проводник к выводу Line мегомметра;
• соедините вывод Earth мегомметра с землей.;
• поверните ручку или нажмите кнопку мегаомметра. На дисплее измерительного прибора будет показано сопротивление изоляции проводников. После поддержания испытательного напряжения в течение минуты до получения стабильных показаний следует записать значение сопротивления изоляции.

Измеряемые значения:

• если во время периодического тестирования получено сопротивление изоляции подземного кабеля при соответствующей температуре от 5 МОм до 1 МОм на километр, данный кабель должен быть включен в программу замены;
• если измеренное сопротивление изоляции подземного кабеля при соответствующей температуре от 1000 кОм до 100 кОм на километр, данный кабель следует заменить срочно, в течение года;
• если измеренное сопротивление изоляции кабеля меньше 100 кОм на километр, данный кабель следует заменить немедленно как аварийный.

6. Значение сопротивления изоляции для линии передачи/распределительной линии

7. Значение сопротивления изоляции для шины панели

Значение сопротивления изоляции для панели = 2 х номинальное напряжение панели в кВ
Например, для панели 5 кВ минимальное сопротивление изоляции 2 х 5 = 10 МОм.

8. Значение сопротивление изоляции для оборудования подстанции

Обычными значениями сопротивления для оборудования подстанции являются:

Типовое значение сопротивление изоляции для оборудования подстанции

Оборудование		Класс мегомметра	Минимальное значение сопротивления изоляции
Автоматический выключатель	(Фаза - Земля)
	(Фаза - Фаза)
	Цепь управления
	(Первичная - Земля)
	(Вторичная - Фаза)
	Цепь управления
Изолятор	(Фаза - Земля)
	(Фаза - Фаза)
	Цепь управления
	(Фаза - Земля)
Электродвигатель	(Фаза - Земля)
Распределительное устройство LT	(Фаза - Земля)
Трансформатор LT	(Фаза - Земля)

Значение сопротивления изоляции оборудования подстанции в соответствии со стандартом DEP:

Оборудование	Измерение	Значение сопротивления изоляции на момент ввода в эксплуатацию (МОм)	Значение сопротивления изоляции на момент обслуживания (МОм)
Распределительное устройство	Высоковольтная шина
	Низковольтная шина
	Низковольтная проводка
Кабель (минимально 100 метров)		(10 х кВ) / км
Электродвигатель и генератор	Фаза - Земля
Трансформатор, погруженный в масло	Высоковольтный и низковольтный
Трансформатор, сухого типа	Высоковольтный
	Низковольтный
Стационарное оборудование/инструменты	Фаза - Земля	5 кОм на вольт	1 кОм на вольт
Съемное оборудование	Фаза - Земля
Распределительное оборудование	Фаза - Земля
Автоматический выключатель	Цепь питания	2 МОм на кВ
	Цепь управления
	Цепь постоянного тока - Земля
	Цепь LT - Земля
	LT - Цепь постоянного тока

9. Значение сопротивления изоляции для бытовой/промышленной проводки

Низкое сопротивление между проводниками фазы и нейтрали или между находящимися под напряжением проводниками и землей будет приводить к возникновению тока утечки. Это приводит к ухудшению изоляции, а также к потерям энергии, что выльется в увеличение эксплуатационных расходов на установленную систему.
При обычных напряжениях электропитания сопротивление между фазой-фазой-нейтралью-землей никогда не должно быть меньше 0,5 МОм.

Кроме тока утечки из-за активного сопротивления изоляции существует также ток утечки из-за ее реактивного сопротивления, так как она работает как диэлектрик конденсатора. Этот ток не рассеивает никакой энергии и не является вредным, но нам нужно измерять активное сопротивление изоляции, поэтому для предотвращения включения в измерение реактивного сопротивления при тестировании используется напряжение постоянного тока.

Однофазная проводка

Тестирование сопротивления изоляции между фазой-нейтралью и землей должно выполняться на всей установке с отключенным включателем питания, при соединенных вместе фазе и нейтрали, с отключенными лампами и другим оборудованием, но при замкнутых автоматических выключателях и при всех замкнутых выключателях цепей.

Если используется переключение на два направления, будет тестироваться только один из двух проводов. Для тестирования другого провода необходимо задействовать оба переключателя на два направления и повторно протестировать систему. При необходимости установку можно тестировать как единое целое, но тогда необходимо получить значение не менее 0,5 МОм.

Трехфазная проводка

В случае очень большой установки, имеющей большое количество параллельных соединений с землей, можно ожидать более низкие показания. В этом случае необходимо повторить тестирование после разделения системы. Каждая из таких частей должна соответствовать минимальным требованиям.

Тестирование сопротивления изоляции должно выполняться между фазой-фазой-нейтралью-землей. Минимально допустимое значение для каждого теста 0,5 МОм.

Тестирование сопротивления изоляции для низкого напряжения

Минимальное значение сопротивления изоляции = 50 МОм / количество электрических розеток (все электрические точки с установочными элементами и вилками)

Минимальное значение сопротивления изоляции = 100 МОм / количество электрических розеток (все электрические точки без установочных элементов и вилок)

Меры безопасности при измерении сопротивления изоляции

Высокое испытательное напряжение может привести к повреждению такого электронного оборудования, как электронные стартеры люминесцентных ламп, сенсорные переключатели, переключатели с диммером, контроллеры электропитания. Поэтому подобное оборудование следует отсоединять.

Также следует отсоединять конденсаторы и индикаторные или контрольные лампы, потому что они могут стать причиной получения неточных результатов тестирования.

Если для проведения тестирования отсоединяется какое-либо оборудование, для него необходимо проводить собственное испытание изоляции с использованием напряжения, которое не приведет к их повреждению. Результат должен соответствовать указанному в стандарте Великобритании или быть не меньше 0,5 МОм, если не указан в стандарте.

Мероприятия по измерению сопротивления изоляции проводятся с целью исключения утечки тока, сохранения безопасности человека и работоспособности приборов. При этом исследование осуществляется измерение изоляционного сопротивления проводки, кабеля и точек соединения электролинии. Эти электроизмерения выполняются с использованием специального оборудования - мегаомметра , который улавливает показатели утечки тока между 2 цепями электросети. Чем они выше, тем ниже изоляционное сопротивление, а это уже повод для беспокойства и тщательной ревизии электроустановки.

Специалисты компании ТМ-Электро выполняют замеры сопротивления изоляции электрооборудования с помощью современных цифровых электроизмерительных приборов компаний Sonel и Merten.

Профессиональное позволяет провести измерение сопротивления изоляции более точно, не мешая работе организации Заказчика и выпонять поставленные задачи в кратчайшие сроки по невысокой цене. Периодичность замеров сопротивления изоляции электропроводки определяется ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей). Например, для изоляции электропроводки осветительной сети составляет 1 раз в 3 года. Эти же нормы действуют для электроустановок офисных помещений и торговых павильонов, складов, предприятиях и общественных заведениях.

Внешняя электропроводка и электроустановки в особо опасных помещениях, должны проходить замер сопротивления изоляции ежегодно . Также необходимо ежегодно выполнять измерения сопротивления изоляции проводов, кабелей, кабельных трасс,электрооборудования и электроустановки в школах, институтах, детских, медицинских и оздоровительных учреждениях, в жилых многоквартирных домах.

Какие бывают измерения сопротивления изоляции:

Лабораторные измерения проводятся c определенной периодичностью, в случае:

• Приемо-сдаточные испытания;
• Выполняются после того, как завершены все электромонтажные мероприятия (новое строительство или реконструкция).
• Эксплуатационные испытания;
• Проводятся на промышленных или торговых объектах в соответствии с требованиями пожарного надзора, Ростехнадзора, прочих контролирующих организаций, с периодичностью, необходимой для нормального функционирования объекта, согласно ПУЭ.
• Профилактические испытания.

Измерения электрики осуществляются для предотвращения возгорания или поражения человека электрическим током. Периодичность проведения определяется ответственным за электрохозяйство. Профессионально замерить сопротивление изоляции могут только опытные инженеры , имеющие необходимый допуск, к производству электроизмерительных работ.

Также, организация оказывающая услуги электроизмерения обязана иметь действующее . Свидетельство выдается сроком на 3 года и должно быть актуально на момент исследования.

Юридическую силу имеют документы выданные только лицензированной электролабораторией и только после проведения реального исследования объекта.

Большое доверие вызывает компания, в которой имеется свой полный штат сотрудников электроизмерительной лаборатории и парк приборов необходимых для . Привлечение не обладающих должным опытом лиц для оказания услуги замера сопротивления изоляции приводит к снижению качества работ и не нужным рискам для Заказчика.

Компания ТМ-Электро обладает своим полным парком электроизмерительного оборудования для проведения любых измерений и испытаний, в штате компании только профессиональные сотрудники, постоянно повышающие свою квалификацию, имеющие группы допуска и все необходимые разрешения и свидетельства. Гарантируем точное соблюдение сроков и условия договора. Грамотно составим Технический отчет и дадим рекомендации. В случае необходимости предоставим свою электромонтажную бригаду.

Измерение сопротивления изоляции электрических аппаратов, вторичных цепей и электропроводок напряжением до 1кВ (1000В).

Измерение сопротивления изоляции является, пожалуй, самым необходимым лабораторным испытанием. В Техническом отчете - Протокол №3. Если говорить кратко, то это измерение нужно для проверки состояния изоляции проводов и кабелей. Сопротивление изоляции силовых кабельных линий до 1000 В измеряется мегаомметром или современным электронным оборудованием на напряжение 2500 В в течение одной минуты. Показатели сопротивления изоляции должны быть не менее 0,5 МОм. Полученные данные заносятся в журнал протокола с соответствующей пометкой “соответствует” или “не соответствует”.

При несоответствии нормативным значениям кабельную трассу рекомендуется заменить.

Очень часто изоляция кабеля повреждается при выполнении электромонтажных работ, при протаскивании через гильзы, отверстия с острой кромкой, при общестроительных работах (например, шурупом, во время крепления гипсокартона, плохо заизолированы кабельные муфты в земле) и т.д. В этих случаях очень помогут измерения сопротивления изоляции при выполнении комплекса приемо-сдаточных испытаний . Своевременно обнаруженный дефект проще устранить.

Периодичность проведения испытаний, обычно 1 раз в 3 года. Школьные и дошкольные учреждения 1 раз в год. По Нормативной документации Правительства г. Москвы изоляция бытовых стационарных электроплит измеряется не реже 1 раза в год в нагретом состоянии плиты. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.

Изоляция силовых и осветительных электропроводок измеряется мегаомметром на 1000В при снятых плавких вставках на участке между снятыми предохранителями или за последними предохранителями между любым проводом и землёй, а также между двумя проводами. Проверка состояния таких цепей, провода, кабеля, электроприборов и аппаратов должна проводиться путём тщательного внешнего осмотра не реже 1 раза в год!

Стоит напомнить, что работы связанные с напряжением должен проводить только подготовленный технический персонал, прошедший необходимое обучение, получивший соответствующие удостоверения с правом проведения измерительных работ. Все испытания проводятся правильно откалиброванным оборудованием, прошедшим ежегодную поверку в сертифицированном центре.

Использование современного электронного оборудования компаний Sonel, Metrel, Fluke - гарантирует качество и удобство проведения работ.

Внимание, остерегайтесь пользоваться услугами неатестованных лабораторий и частников! Грамотные инженеры с современным оборудованием не нанесут вреда вашей электроустановке и подключенным приборам. При заказе работ требуйте документы подтверждающие квалификацию инженеров, свидетельство на лабораторию и поверку измерительных приборов. Не соглашайтесь на Технические отчеты “без выезда”! Ни одна уважающая себя лаборатория не будет даже предлагать подобные работы, т.к. это влечёт за собой административную и уголовную ответсвенность. Скорее всего, подобная организация пришла на рынок ненадолго и ответственность за выполненние работ ляжет на энергетическую службу предприятия Заказчика работ или директора.

Знать сопротивление изоляции бывает очень важно. Но если сопротивление проводников играет роль для прохождения токов, следовательно, на конкретных значениях сопротивления в конкретных элементах цепей строится большая часть работы схем, то сопротивление изоляции нужно нам совсем по другому поводу.

Есть, конечно, некие конкретные изделия, называемые изоляторы, которые употребляются в высоковольтных сетях передачи энергии. Но у них обычно важны чисто пространственные параметры, длина, на которую один проводник они отдаляют от другого. И уж если пробьет высокое напряжение, то не через них, а мимо через окружающий воздух.

Вся изоляция окружает проводники с током как некая среда, как воздух нас, и важно не то, сколько ом, килоом или мегом в каком-то кусочке диэлектрика, а уверенность, что при действующем напряжении кусочек этот электрическим разрядом пробит не будет.

Как проверить изоляцию

Когда делают проводку, говорят о сечении проводника. Когда создают электрический контакт, думают о площади соприкосновения проводников, достаточной ли будет она для надежного контакта. А вот площадь соприкосновения изоляции с проводником в проводах, кабелях или изоляционных подложках никак и никогда не рассматривается. Как же тогда говорить об этом, и вообще, как измерить сопротивление изоляции?

Для измерения сопротивления различных материалов можно взять образец материала определенной формы и размера и, при приложении некоторого напряжения к двум торцам, получить некоторый ток. Измерить его и по закону Ома получить сопротивление

Удельное сопротивление будет равно

Оно, в отличие от R, не зависит ни от длины (толщины) материала, ни от контактной площади.

По такому принципу для различных материалов удельные сопротивления измерены, и их можно найти в справочных таблицах. И для изоляторов тоже.

Материал	Удельное сопротивление Ом*м
Сухое дерево
Трансформаторное масло
Гетинакс
Органическое стекло
Пенопласт
Поливинилхлорид
Полистирол
Полиэтилен
Стеклотекстолит
Текстолит
Целлулоид

То есть для работы можно было бы просто выбирать изолятор, который получше, и использовать. Да это и не нужно бывает, потому что обычно слово «изолятор» говорит само за себя. Электрические материалы выпускаются промышленностью с учетом всех нормативов. Задача изолятора - не пропускать ток, оказывая сопротивление (как видим из таблицы - сопротивление огромное), а просто изолировать одни проводники от других.

Но эталонные значения сопротивления изоляторов с течением времени могут меняться. Все материалы стареют, разрушаются, разлагаются под действием изменений температуры, от света, вибраций, их структура нарушается. Появляются микротрещины, шелушения, отслоения. Они истончаются, в поры проникает вода, могут разлагаться химически. Происходит запыление, а не всякая пыль является изолятором. То есть изолирующие свойства диэлектриков со временем ухудшаются.

Поэтому хотелось бы быть уверенным, что именно данный изолятор на данном проводе или электрической шине будет хорошо играть свою роль.

Тогда и проверяют сопротивление изоляции кабеля (или проводов и кабелей, шнуров и так далее). А вместе с этим и проверяют на электрическую прочность при определенном измерительном напряжении. Все это делается в силовых электрических цепях, где такие характеристики жизненно важны.

Норма сопротивления изоляции кабеля

Существуют Правила эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП, изд. 5, 1997 г., МинТопЭнерго РФ, Москва), в которых прописаны нормативы, касающиеся безопасной эксплуатации электрических установок, а также линий электропередач и помещений, где работает электрическая техника. В таблице 43 приложения 1 описано, какими напряжениями следует проводить испытание изоляции на различных электроустановках до 1000 вольт. Конкретно, в каких местах мерить и какое нормативное сопротивление должно быть у изоляции.

Часть таблицы привожу здесь (без пространных указаний, где именно измеряется сопротивление изоляции по многим из приведенных в ней видов установок).

Наименование испытываемой изоляции	Напряжение мегомметра, В	Нормы сопротивления изоляции, МОм
Электроустановки на напряжение выше 12 В переменного тока и 36 В постоянного тока	100–1000, а у электроизделий с полупроводниковыми блоками - по указанию завода-изготовителя	Должно соответствовать указанному в стандарте или ТУ на конкретный вид изделия; как правило, не менее 0,5
Электрические аппараты на напряжение, В
от 42 до 100
от 100 до 380
Ручной электроинструмент и переносные светильники со вспомогательным оборудованием (трансформаторы, преобразователи частоты, защитно-отключающие устройства, кабели-удлинители и т. п.), сварочные трансформаторы		После капитального ремонта: между находящимися под напряжением деталями для рабочей изоляции - 2, для дополнительной - 5, для усиленной - 7. В эксплуатации - 0,5; для изделий класса 11-2
Бытовые стационарные электроплиты
Краны и лифты
Силовые и осветительные электропроводки
Распределительные устройства, щиты и токопроводы
Вторичные цепи управления, защиты, измерения, автоматики, телемеханики и т. п.
Шинки постоянного тока и шинки напряжения на щите управления (при отсоединенных цепях)
Каждое присоединение вторичных цепей и цепей питания приводов выключателей и разъединителей
Цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики, возбуждения машин постоянного тока на напряжение 500–1000 В, присоединенных к цепям главного тока

Как видим, сопротивление изоляции должно быть, в основном, не выше 0,5 МОм*м.

А измерения (испытания) проводятся напряжением до 1000 вольт, и это опасное для жизни напряжение. Методика такова, что испытание проводится в установках на местах их расположения. Чтобы испытание не повредило элементы схем, они предварительно шунтируются.

Кабели испытываются подачей напряжения на один из их проводов, а измеряют сопротивление изоляции между ним и другими проводами кабеля.

Приборы для измерения сопротивления изоляции

Любой прибор для измерения электрического сопротивления в своей конструкции использует эталонный источник напряжения. Некоторые мультиметры позволяют для измерения больших сопротивлений подключать еще внешний источник высокого напряжения. Только есть приборы, специально предназначенные, чтобы проводить измерение сопротивления изоляции кабеля. Называются они мегомметры. Ими проводятся: измерение сопротивления изоляции электропроводки, проверка сопротивления изоляции на пробой высоким напряжением, замеры сопротивления изоляции в различных устройствах, проведение замеров сопротивления изоляции силового электрооборудования и так далее.

Для проведения работы мегомметр должен отвечать следующим характеристикам:

• быть исправен - с точки зрения внешнего осмотра;
• официально поверен в метрологической лаборатории, срок очередной поверки должен быть не закончен;
• на нем должна быть ненарушенная пломба метрологов;
• высоковольтная часть должна быть испытана в электротехнической лаборатории на исправность изоляции, в комплекте должны быть высоковольтные провода с измеренным и достаточным для работ с высоким напряжением сопротивлением изоляции;
• на нем должен быть проведен контрольный замер изоляции образца с известным сопротивлением.

Необходимо иметь в виду, что:

Любая работа с мегомметром относится к категории опасных. Опасность касается как людей, непосредственно проводящих измерение, так и всех, кто может оказаться в месте проведения испытаний. Опасности подвергается также и оборудование, которое может быть повреждено испытательным напряжением.

Опасность исходит от высокого напряжения, под которое во время испытания ставятся проводники установок, кабели, шины заземления.

Подготовка к проведению испытания сопротивления изоляции

Большая часть подготовки к проведению измерений касается безопасности работ. Все действия необходимо проводить тщательно во избежание несчастных случаев. Особое внимание нужно уделить оповещению людей, которые не участвуют в измерениях, но могут оказаться по каким-либо причинам вблизи мест проведения работ.

• Измерение сопротивления изоляции мегомметром должно проводиться на проводниках, отключенных от напряжения питания. Окружающее оборудование также должно быть обесточено, чтобы избежать влияния на результаты измерения электрических полей.

Несмотря на то, что испытательное напряжение, когда делается замер сопротивления изоляции электропроводки, высокое, само измерение является тонким и подверженным влиянию совсем небольших помех. Это объясняется тем, что сквозь изоляцию даже при высоком напряжении проникают токи микроамперных величин ввиду чрезвычайно высоких удельных сопротивлений изоляторов. Измерение этих токов и дает, в конечном счете, величину сопротивленияпорядка единиц мегомов.

• Проверяемый кабель, являющийся частью рабочей проводки оборудования, до проведения измерений должен быть отсоединен полностью от остальной проводки.

• Необходимо учитывать конфигурацию и протяженность испытываемого кабеля, так как он весь окажется под высоким испытательным напряжением. Надо исключить воздействие этого напряжения на людей по всей длине его нахождения. Это достигается вывешиванием предупреждающих табличек, контролем зоны проведения испытаний.
• Длинные кабели, обычно находящиеся под воздействием высоких напряжений, после отключения могут нести в себе значительные остаточные заряды или заряды наводок от окружающего высоковольтного оборудования. Это опасно для людей и может повредить оборудование в случае разряда. Это может повлиять на результаты измерений. По всем этим причинам испытываемый кабель, а также все проводящие электричество детали схем должны быть разряжены через заземление.

• Использовать защитные средства, перед началом работы на конкретном месте проведения замеров устанавливать переносное заземление.

Методика измерения сопротивления изоляции

Испытаний на кабельных линиях предусмотрено несколько, они охватывают все возможные варианты пробоев линии в разных направлениях. Подобные же измерения изоляции кабеля мегомметром периодически проводятся и в местах установки электрооборудования.

Проводится замер сопротивления изоляции проводов относительно земли.

Последовательность такова:

• Сначала устанавливается переносное заземление.
• Одним концом оно подключается к проводу заземления.
• Другим концом по очереди подключаются все провода кабельной линии, чтобы разрядить их от остаточных зарядов. Все жилы кабеля закорачиваются между собой.
• Не снимая заземления с них, провод заземления подключается к прибору.
• Проводится отключение жил проводов кабельных линий от заземления.
• К жилам подключается второй провод мегомметра.
• Производится включение испытательного напряжения - порядка 1000 В. Оно должно быть подано на кабель в течение примерно минуты, чтобы все переходные процессы в проводах линии завершились.
• Делается замер по прибору, и результаты заносятся в испытательную таблицу.

Отличие от предыдущего испытания в том, что замер делается последовательно в проводниках кабеля относительно проводника заземления.

Точно так же можно измерить сопротивление изоляторов жил относительно нулевого провода и относительно друг друга.

Между проведением разных испытаний испытательное напряжение выключается, а участвовавшие в испытании жилы кабельных линий разряжаются через заземление.

Измерения изоляционных свойств диэлектриков силового оборудования относительно земли.

Измерение изоляции оборудования проводится относительно заземления. Работы подобного рода должны выполняться только после тщательного изучения схем оборудования. Сначала все оборудование отключается от внешних сетей, после этого разряжается через заземление, после чего проводится испытание его изоляции на клеммах основных питающих оборудование шин.

Проверка полов и стен на сопротивление изоляции мегомметром.

Полы и стены проверяются несколько раз на разных расстояниях от оборудования. Сначала в непосредственной близости, потом через несколько метров. Один провод мегомметра подключается к заземлению, другой - к электроду из куска плоского металла размером не менее 250х250 мм. Электрод, под который подкладывается мокрая бумага или ткань, прижимается к стене (полу) на время измерения. Для прижатия используется минимальное усилие: 750 Н - к полу, 250 Н - к стене.

Все работы проводятся в резиновых защитных перчатках и защитных ботах.

После выполнения всех мероприятий результаты оформляются протоколом.