Izolācijas kvalitātes rādītāji — pretestība, absorbcijas koeficients, polarizācijas indekss un citi

Dielektriskā izolācija ir jebkura kabeļa obligāta izolācijas daļa, kas ne tikai atdala vadošos vadus vienu no otra, fiziski tos izolē, bet arī aizsargā vadus no dažādu vides faktoru kaitīgās ietekmes. Kabelim var būt viens vai vairāki šādi apvalki.

Šo lādiņu stāvoklis ir viens no noteicošajiem drošības kritērijiem gan personāla, gan iekārtu darbspējas ziņā. Ja kāda iemesla dēļ pārtrūkst vadu dielektriskā izolācija, tas izraisīs nelaimes gadījumu, cilvēku elektrošoku vai pat ugunsgrēku. Un izolācijas kvalitātes pārkāpumam ir daudz iespējamo iemeslu:

• mehāniski bojājumi uzstādīšanas, remonta vai rakšanas darbu laikā;

• izolācijas bojājumi mitruma vai temperatūras dēļ;

• negodīgs vadu elektriskais savienojums;

• sistemātiska kabeļa pieļaujamo strāvas parametru pārsniegšana;

• beidzot izolācijas dabiskā novecošanās...

Ir svarīgi regulāri uzraudzīt izolācijas kvalitātes rādītājus.

Jebkurā gadījumā pilnīga elektroinstalācijas nomaiņa vienmēr ir materiāli dārga un prasa ilgu laiku, nemaz nerunājot par zaudējumiem un zaudējumiem, kas uzņēmumam rodas no strāvas padeves pārtraukumiem un iekārtu neplānotas dīkstāves. Runājot par slimnīcām un dažiem stratēģiski svarīgiem objektiem, tiem regulārā elektroapgādes režīma traucējumi kopumā nav pieļaujami.

Tāpēc daudz svarīgāk ir novērst problēmu, nepieļaut izolācijas bojāšanos, laicīgi pārbaudīt tās kvalitāti un nepieciešamības gadījumā – operatīvi salabot, nomainīt un izvairīties no avārijām un to sekām. Šim nolūkam tiek veikti izolācijas kvalitātes rādītāju mērījumi — četri parametri, no kuriem katrs tiks aprakstīts tālāk.

Lai gan izolācijas viela patiesībā ir dielektrisks, un tam nevajadzētu vadīt elektrisko strāvu, tāpat kā ideāls plakans kondensators, tomēr nelielā daudzumā tajā ir bezmaksas lādiņi. Un pat neliels dipolu pārvietojums izraisa sliktu izolācijas elektrovadītspēju (noplūdes strāvu).

Turklāt mitruma vai netīrumu klātbūtnes dēļ izolācijā parādās arī virsmas elektrovadītspēja. Un enerģijas uzkrāšanās dielektriķa biezumā no līdzstrāvas darbības ir pilnībā izolēta kā sava veida mazs kondensators, kas, šķiet, tiek uzlādēts caur kādu rezistoru.

Principā kabeļa izolāciju (vai elektriskās mašīnas tinumu) var attēlot kā ķēdi, kas sastāv no trim paralēli savienotām ķēdēm: kapacitātes C, kas attēlo ģeometrisko kapacitāti un izraisa izolācijas polarizāciju visā tilpumā. , vadu kapacitāte un viss dielektriķa tilpums ar virkni savienotu absorbcijas pretestību, it kā kondensators tiktu uzlādēts caur rezistoru. Visbeidzot, visā izolācijas tilpumā ir noplūdes pretestība, kas izraisa noplūdes strāvu caur dielektriķi.

Elektroizolācijas kvalitāti raksturojošie parametri

Lai elektroizolācija neradītu elektroiekārtu darbības režīmu pārkāpumus un tās darbības drošību, ir jānodrošina tās augstā kvalitāte, ko nosaka elektrovadītspējas pakāpe (jo zemāka elektrovadītspēja, jo augstāka ir kvalitāte).

Izolāciju ieslēdzot zem sprieguma, caur to iziet elektriskās strāvas konstrukcijas neviendabīguma un vadošu ieslēgumu klātbūtnes dēļ, kuru lielumu nosaka izolācijas aktīvā un kapacitatīvā pretestība. Izolācijas jauda ir atkarīga no tās ģeometriskiem izmēriem.Īsā laika posmā pēc ieslēgšanas šī jauda tiek uzlādēta, ko pavada elektriskās strāvas pāreja.

Vispārīgi runājot, caur izolāciju plūst trīs strāvas veidi: polarizācija, absorbcija un nepārtraukta strāva. Polarizācijas strāvas, ko izraisa saistīto lādiņu nobīde izolācijā līdz līdzsvara stāvokļa izveidošanai (ātrā polarizācija), ir tik īslaicīgas, ka tās parasti nav nosakāmas.

Tas noved pie tā, ka šādu strāvu pāreja nav saistīta ar enerģijas zudumiem, tāpēc izolācijas pretestības ekvivalentajā ķēdē filiāle, kas ņem vērā polarizācijas strāvu pāreju, tiek attēlota ar tīru jaudu, bez aktīvās pretestības.

Izlietnes strāva aizkavētu polarizācijas procesu dēļ ir saistīta ar enerģijas zudumiem dielektrikā (piemēram, lai pārvarētu molekulu pretestību, kad dipoli ir vērsti pret lauka virzienu); tāpēc atbilstošajā ekvivalentās pretestības atzarā ietilpst arī aktīva pretestība.

Visbeidzot, vadošu ieslēgumu klātbūtne izolācijā (gāzes burbuļu, mitruma utt. veidā) noved pie cauruļu kanālu parādīšanās.

Izolācijas elektrovadītspēja (pretestība) ir atšķirīga, ja tā ir pakļauta tiešajam un maiņspriegumam, jo ​​ar maiņspriegumu caur izolāciju iet absorbcijas strāvas visā sprieguma iedarbības laikā.

Ja tiek pakļauts pastāvīgam spriegumam, izolācijas kvalitāti raksturo divi parametri: aktīvā pretestība un jauda, ​​ko netieši raksturo attiecība R60 / R15.

Ja izolācijai tiek pielikts maiņspriegums, noplūdes strāvu nav iespējams sadalīt tās sastāvdaļās (caur vadīšanas strāvu un absorbcijas strāvu), tāpēc izolācijas kvalitāte tiek vērtēta pēc enerģijas zuduma daudzuma tajā (dielektriskie zudumi). .

Zaudējumu kvantitatīvā īpašība ir dielektrisko zudumu tangenss, tas ir, leņķa tangenss, kas papildina leņķi starp strāvu un spriegumu izolācijā līdz 90 °.Ideālas izolācijas gadījumā to var attēlot kā kondensatoru, kurā strāvas vektors ir par 90 ° priekšā sprieguma vektoram. Jo vairāk izolācijas izkliedētās jaudas, jo lielāks ir dielektrisko zudumu tangenss un sliktāka izolācijas kvalitāte.

Lai saglabātu drošības prasībām atbilstošu elektroizolācijas līmeni un elektroietaišu darbības režīmu, PUE paredz tīklu izolācijas pretestības regulēšanu. Periodiskās izolācijas pārbaudes ir standartizētas elektroenerģijas patērētājiem.

Izolācijas pretestībai starp katru vadītāju un zemējumu, kā arī starp visiem vadītājiem zonā starp diviem blakus esošajiem drošinātājiem sadales tīklā ar spriegumu līdz 1000 V jābūt vismaz 0,5 MΩ. Izolācijas pretestības mērīšanai un pārbaudei elektroietaisēs līdz 1000 V visbiežāk tiek izmantoti megometri.

Izolācijas pretestība Riso

Mērīšanas princips ir šāds. Kondensatora plāksnēm pieliekot pastāvīgu spriegumu, vispirms parādās uzlādes strāvas impulss, kura vērtība pirmajā laika momentā ir atkarīga tikai no ķēdes pretestības, un tikai pēc tam tiek parādīta absorbcijas spēja (polarizācijas jauda) uzlādēts, savukārt strāva samazinās eksponenciāli, un šeit jūs varat eksperimentāli atrast laika konstanti RC. Tādējādi ar izolācijas parametru mērītāja palīdzību tiek mērīta izolācijas pretestība Riso.

Mērījumus veic temperatūrā, kas nav zemāka par + 5 ° C, jo zemākā temperatūrā tiek atspoguļota dzesēšanas un sasalšanas mitruma ietekme un attēls kļūst tālu no objektivitātes.Pēc testa sprieguma noņemšanas "izolācijas kondensatora" lādiņš sāk samazināties, jo notiek lādiņa dielektriskā absorbcija.

DAR absorbcijas ātrums

Pašreizējā mitruma satura pakāpe izolācijā tiek atspoguļota skaitliski absorbcijas koeficientā, jo jo vairāk izolācija tiek samitrināta, jo intensīvāka ir lādiņa dielektriskā absorbcija tās iekšpusē. Pamatojoties uz absorbcijas koeficienta vērtību, tiek pieņemts lēmums par nepieciešamību izžāvēt transformatoru, motoru u.c. izolāciju.

Aprēķiniet izolācijas pretestību attiecību pēc 60 sekundēm un 15 sekundēm pēc pretestības mērījumu sākuma — tas ir absorbcijas koeficients.

Jo vairāk mitruma izolācijā, jo lielāka ir noplūdes strāva, jo zemāks ir DAR (dielektriskās absorbcijas koeficients = R60 / R15). Slapjā izolācijā ir vairāk piemaisījumu (piemaisījumi atrodas mitrumā), samazinās pretestība piemaisījumu dēļ, palielinās zudumi, samazinās termiskā pārrāvuma spriegums, paātrina izolācijas termisko novecošanos. Ja absorbcijas koeficients ir mazāks par 1,3, ir nepieciešams izžāvēt izolāciju.

Polarizācijas indekss PI

Nākamais svarīgais izolācijas kvalitātes rādītājs ir polarizācijas indekss. Tas atspoguļo lādētu daļiņu kustīgumu dielektrikā elektriskā lauka ietekmē. Jo jaunāka, neskartāka un labāka izolācija, jo mazāk lādētas daļiņas pārvietojas tajā, kā tas ir dielektrikā. Jo augstāks polarizācijas indekss, jo vecāka ir izolācija.

Lai atrastu šo parametru, tiek aprēķināta izolācijas pretestības vērtību attiecība pēc 10 minūtēm un 1 minūtes pēc testu sākuma. Šis koeficients (polarizācijas indekss = R600 / R60) praktiski parāda izolācijas atlikušo resursu kā augstas kvalitātes dielektriķi, kas joprojām spēj pildīt savu funkciju. Polarizācijas indekss PI nedrīkst būt mazāks par 2.

Dielektriskās izlādes koeficients DD

Visbeidzot, ir dielektriskās izlādes koeficients. Šis parametrs palīdz identificēt bojātu, bojātu slāni starp daudzslāņu izolācijas slāņiem. DD (dielektriskā izlāde) mēra šādi.

Pirmkārt, izolācija tiek uzlādēta, lai izmērītu tās kapacitāti, pēc uzlādes procesa beigām caur dielektriķi paliek noplūdes strāva. Tagad izolācija ir īssavienota, un vienu minūti pēc īssavienojuma atlikušo dielektriskās izlādes strāvu mēra nanoampēros. Šo strāvu nanoampēros dala ar mērāmo spriegumu un izolācijas kapacitāti. DD ir jābūt mazākam par 2.