Isolatiekwaliteitsindicatoren - weerstand, absorptiecoëfficiënt, polarisatie-index en andere

Diëlektrische isolatie is een verplicht isolerend onderdeel van elke kabel, die niet alleen de geleidende draden van elkaar scheidt, ze fysiek isoleert, maar ook de draden beschermt tegen de schadelijke effecten van verschillende omgevingsfactoren. Een kabel kan een of meer van dergelijke mantels hebben.

De toestand van deze projectielen is een van de bepalende criteria in termen van veiligheid voor zowel personeel als uitrusting. Als om de een of andere reden de diëlektrische isolatie van de draden breekt, kan dit leiden tot een ongeluk, elektrische schokken voor mensen of zelfs brand. En er zijn veel mogelijke redenen voor een schending van de kwaliteit van isolatie:

• mechanische schade tijdens installatie-, reparatie- of graafwerkzaamheden;

• isolatieschade door vocht of temperatuur;

• gewetenloze elektrische aansluiting van draden;

• systematische overschrijding van de toegestane stroomparameters voor de kabel;

• eindelijk de natuurlijke veroudering van isolatie...

Het is belangrijk om regelmatig de indicatoren van de kwaliteit van de isolatie te controleren.

Hoe dan ook, de volledige vervanging van de bedrading is altijd erg materieel duur en het duurt lang om te handelen, om nog maar te zwijgen van de verliezen en verliezen die de onderneming lijdt door stroomuitval en ongeplande uitval van de apparatuur. Wat betreft ziekenhuizen en enkele strategisch belangrijke faciliteiten, voor hen is verstoring van het reguliere stroomvoorzieningsregime over het algemeen onaanvaardbaar.

Daarom is het veel belangrijker om het probleem te voorkomen, om verslechtering van de isolatie te voorkomen, om de kwaliteit ervan tijdig te controleren en, indien nodig, om ongevallen en de gevolgen daarvan onmiddellijk te repareren, te vervangen en te voorkomen. Voor dit doel worden metingen van isolatiekwaliteitsindicatoren uitgevoerd - vier parameters, die elk hieronder worden beschreven.

Hoewel de isolerende stof dat wel is diëlektrisch, en zou geen elektrische stroom moeten geleiden, zoals een ideale platte condensator, maar in een kleine hoeveelheid zitten er gratis ladingen in. En zelfs een kleine verplaatsing van de dipolen veroorzaakt ook een slechte elektrische geleidbaarheid (lekstroom) van de isolatie.

Bovendien verschijnt door de aanwezigheid van vocht of vuil ook elektrische geleidbaarheid van het oppervlak in de isolatie. En de accumulatie van energie in de dikte van het diëlektricum door de werking van gelijkstroom is volledig geïsoleerd als een soort kleine condensator, die lijkt te worden opgeladen door een weerstand.

In principe kan de isolatie van een kabel (of de wikkeling van een elektrische machine) worden weergegeven als een circuit bestaande uit drie parallel geschakelde circuits: de capaciteit C, die de geometrische capaciteit vertegenwoordigt en de polarisatie van de isolatie door het hele volume veroorzaakt , de capaciteit van de draden en het gehele volume van een diëlektricum met een in serie geschakelde absorptieweerstand, alsof de condensator wordt opgeladen door een weerstand. Ten slotte is er een lekweerstand door het hele volume van de isolatie, wat een lekstroom door het diëlektricum veroorzaakt.

Parameters die de kwaliteit van elektrische isolatie kenmerken

Om ervoor te zorgen dat elektrische isolatie geen schendingen veroorzaakt van de bedrijfsmodi van elektrische apparatuur en de veiligheid van de werking ervan, is het noodzakelijk om de hoge kwaliteit ervan te waarborgen, bepaald door de mate van elektrische geleidbaarheid (hoe lager de elektrische geleidbaarheid, hoe hoger is de kwaliteit).

Wanneer de isolatie onder spanning wordt ingeschakeld, gaan er elektrische stromen doorheen vanwege de inhomogeniteit van de structuur en de aanwezigheid van geleidende insluitsels, waarvan de grootte wordt bepaald door de actieve en capacitieve weerstand van de isolatie. De capaciteit van de isolatie is afhankelijk van de geometrische afmetingen.Binnen korte tijd na het inschakelen wordt deze capaciteit opgeladen, vergezeld van het passeren van een elektrische stroom.

In grote lijnen vloeien er drie soorten stroom door isolatie: polarisatie, absorptie en continue stroom. De polarisatiestromen die worden veroorzaakt door de verplaatsing van de bijbehorende ladingen in de isolatie totdat de evenwichtstoestand is bereikt (snelle polarisatie), zijn zo kortstondig dat ze meestal niet detecteerbaar zijn.

Dit leidt ertoe dat de doorgang van dergelijke stromen niet gepaard gaat met energieverliezen, daarom wordt in het equivalente circuit van de isolatieweerstand de tak die rekening houdt met de doorgang van polarisatiestromen weergegeven door pure capaciteit, zonder actieve weerstand.

De zinkstroom als gevolg van vertraagde polarisatieprocessen houdt verband met energieverliezen in het diëlektricum (bijvoorbeeld om de weerstand van de moleculen te overwinnen wanneer de dipolen in de richting van het veld zijn gericht); daarom bevat de overeenkomstige tak van de equivalente weerstand ook een actieve weerstand.

Ten slotte leidt de aanwezigheid van geleidende insluitsels in de isolatie (in de vorm van gasbellen, vocht, enz.) tot het verschijnen van doorgaande kanalen.

De elektrische geleidbaarheid (weerstand) van isolatie is verschillend wanneer deze wordt blootgesteld aan gelijk- en wisselspanning, omdat bij wisselspanning absorptiestromen door de isolatie gaan gedurende de gehele tijd van blootstelling aan spanning.

Bij blootstelling aan constante spanning wordt de kwaliteit van de isolatie gekenmerkt door twee parameters: actieve weerstand en capaciteit, indirect gekenmerkt door de verhouding R60 / R15.

Wanneer een wisselspanning op de isolatie wordt toegepast, is het onmogelijk om de lekstroom in zijn componenten te scheiden (door geleidingsstroom en absorptiestroom), daarom wordt de kwaliteit van de isolatie beoordeeld aan de hand van de hoeveelheid energieverlies erin (diëlektrische verliezen) .

Het kwantitatieve kenmerk van verliezen is diëlektrische verlies tangens, dat wil zeggen de tangens van de hoek die complementair is aan de hoek tussen de stroom en de spanning in de isolatie tot 90 °.In het geval van ideale isolatie kan dit worden weergegeven als een condensator waarin de stroomvector 90 ° voorloopt op de spanningsvector. Hoe meer vermogen in de isolatie wordt gedissipeerd, hoe hoger de diëlektrische verliestangens en hoe slechter de kwaliteit van de isolatie.

Om het niveau van elektrische isolatie te behouden dat voldoet aan de veiligheidseisen en de werkingswijze van elektrische installaties, voorziet PUE in regulering van de isolatieweerstand van netwerken. Periodieke isolatietesten zijn gestandaardiseerd voor verbruikers van elektrische energie.

De isolatieweerstand tussen elke geleider en aarde, evenals tussen alle geleiders in het gebied tussen twee aangrenzende zekeringen in een distributienet met een spanning tot 1000 V, moet minimaal 0,5 MΩ zijn. Voor het meten en testen van de isolatieweerstand in elektrische installaties tot 1000 V meestal megameters worden gebruikt.

Isolatieweerstand Riso

Het meetprincipe is als volgt. Wanneer een constante spanning wordt aangelegd op de platen van de condensator, verschijnt eerst een laadstroompuls, waarvan de waarde op het eerste moment alleen afhangt van de weerstand van het circuit, en alleen dan is de absorptiecapaciteit (polarisatiecapaciteit) geladen, terwijl de stroom exponentieel afneemt en hier kun je experimenteel de tijdconstante RC vinden. Zo wordt met behulp van een isolatieparametermeter de isolatieweerstand Riso gemeten.

De metingen worden uitgevoerd bij een temperatuur van niet lager dan + 5 ° C, omdat bij een lagere temperatuur de invloed van koel- en vriesvocht wordt weerspiegeld en het beeld verre van objectiviteit wordt.Na verwijdering van de testspanning begint de lading op de "isolatiecondensator" af te nemen naarmate diëlektrische absorptie van lading optreedt.

DAR-absorptiesnelheid

De mate van huidig ​​vochtgehalte in de isolatie wordt numeriek weergegeven in de absorptiecoëfficiënt, want hoe meer de isolatie wordt bevochtigd, des te intenser is de diëlektrische absorptie van de lading erin. Op basis van de waarde van de absorptiecoëfficiënt wordt een beslissing genomen over de noodzaak om de isolatie van transformatoren, motoren, enz. Te drogen.

Bereken de verhouding van de isolatieweerstanden na 60 seconden en 15 seconden nadat de weerstandsmetingen zijn begonnen - dit is de absorptiecoëfficiënt.

Hoe meer vocht in de isolatie, hoe groter de lekstroom, hoe lager de DAR (diëlektrische absorptiecoëfficiënt = R60 / R15). Bij natte isolatie zijn er meer onzuiverheden (de onzuiverheden zitten in vocht), de weerstand door onzuiverheden neemt af, de verliezen nemen toe, de thermische doorslagspanning neemt af en de thermische veroudering van de isolatie wordt versneld. Als de absorptiecoëfficiënt lager is dan 1,3, moet de isolatie worden gedroogd.

Polarisatie-index PI

De volgende belangrijke indicator van de kwaliteit van isolatie is de polarisatie-index. Het weerspiegelt de mobiliteit van geladen deeltjes in een diëlektricum onder invloed van een elektrisch veld. Hoe nieuwer, intacter en beter de isolatie, hoe minder geladen deeltjes erin bewegen, zoals in een diëlektricum. Hoe hoger de polarisatie-index, hoe ouder de isolatie.

Om deze parameter te vinden, wordt de verhouding van de isolatieweerstandswaarden na 10 minuten en 1 minuut na het begin van de tests berekend. Deze coëfficiënt (polarisatie-index = R600 / R60) toont praktisch de resterende bron van de isolatie als een hoogwaardig diëlektricum dat nog steeds zijn functie kan vervullen. De polarisatie-index PI mag niet kleiner zijn dan 2.

Diëlektrische ontladingscoëfficiënt DD

Ten slotte is er de diëlektrische ontladingscoëfficiënt. Deze parameter helpt bij het identificeren van een defecte, beschadigde laag tussen lagen meerlaagse isolatie. DD (diëlektrische ontlading) wordt als volgt gemeten.

Eerst wordt de isolatie opgeladen om de capaciteit te meten, na beëindiging van het laadproces blijft er een lekstroom door het diëlektricum lopen. Nu is de isolatie kortgesloten en een minuut na de kortsluiting wordt de resterende diëlektrische ontladingsstroom gemeten in nanoampère. Deze stroom in nanoampère wordt gedeeld door de te meten spanning en de isolatiecapaciteit. DD moet kleiner zijn dan 2.