Indikator kualitas isolasi — resistensi, koefisien penyerapan, indeks polarisasi dan lain-lain

Isolasi dielektrik adalah bagian isolasi wajib dari kabel apa pun, yang tidak hanya memisahkan kabel penghantar satu sama lain, mengisolasinya secara fisik, tetapi juga melindungi kabel dari efek berbahaya dari berbagai faktor lingkungan. Kabel dapat memiliki satu atau lebih selubung seperti itu.

Kondisi proyektil ini adalah salah satu kriteria yang menentukan dalam hal keselamatan untuk pengoperasian personel dan peralatan. Jika isolasi dielektrik kabel putus karena alasan tertentu, hal itu akan menyebabkan kecelakaan, sengatan listrik pada manusia, atau bahkan kebakaran. Dan ada banyak kemungkinan alasan pelanggaran kualitas isolasi:

• kerusakan mekanis selama pemasangan, perbaikan atau pekerjaan penggalian;

• kerusakan isolasi dari kelembaban atau suhu;

• koneksi kabel listrik yang tidak bermoral;

• melebihi sistematis dari parameter arus yang diizinkan untuk kabel;

• akhirnya penuaan alami isolasi...

Penting untuk secara teratur memantau indikator kualitas insulasi.

Bagaimanapun, penggantian lengkap kabel selalu sangat mahal secara material dan membutuhkan waktu lama untuk bertindak, belum lagi kerugian dan kerugian yang diderita perusahaan akibat pemadaman listrik dan waktu henti peralatan yang tidak direncanakan. Adapun rumah sakit dan beberapa fasilitas penting yang strategis, bagi mereka, gangguan sistem pasokan listrik reguler pada umumnya tidak dapat diterima.

Itulah mengapa jauh lebih penting untuk mencegah masalah, mencegah kerusakan isolasi, memeriksa kualitasnya tepat waktu, dan bila perlu - segera memperbaiki, mengganti dan menghindari kecelakaan dan konsekuensinya. Untuk tujuan ini, pengukuran indikator kualitas insulasi dilakukan - empat parameter, yang masing-masing akan dijelaskan di bawah ini.

Padahal sebenarnya bahan isolasi itu dielektrik, dan tidak boleh mengalirkan arus listrik, seperti kapasitor datar yang ideal, namun dalam jumlah kecil, ada muatan gratis di dalamnya. Dan bahkan perpindahan dipol yang kecil juga menyebabkan konduktivitas listrik yang buruk (arus bocor) dari isolasi.

Selain itu, karena adanya uap air atau kotoran, konduktivitas listrik permukaan juga muncul pada isolasi. Dan akumulasi energi dalam ketebalan dielektrik dari aksi arus searah sepenuhnya diisolasi sebagai semacam kapasitor kecil, yang tampaknya diisi melalui beberapa resistor.

Pada prinsipnya, isolasi kabel (atau belitan mesin listrik) dapat direpresentasikan sebagai sirkuit yang terdiri dari tiga sirkuit yang terhubung secara paralel: kapasitansi C, yang mewakili kapasitansi geometrik dan menyebabkan polarisasi isolasi di seluruh volume. , kapasitansi kabel dan seluruh volume dielektrik dengan resistansi serapan yang terhubung seri, seolah-olah kapasitor diisi melalui resistor. Akhirnya, ada resistensi kebocoran di seluruh volume isolasi, yang menyebabkan arus bocor melalui dielektrik.

Parameter yang mencirikan kualitas isolasi listrik

Untuk memastikan bahwa isolasi listrik tidak menyebabkan pelanggaran mode pengoperasian peralatan listrik dan keselamatan pengoperasiannya, perlu dipastikan kualitasnya yang tinggi, ditentukan oleh tingkat konduktivitas listrik (semakin rendah konduktivitas listrik, semakin tinggi adalah kualitas).

Ketika insulasi dinyalakan di bawah tegangan, arus listrik melewatinya karena ketidakhomogenan struktur dan adanya inklusi konduktif, yang besarnya ditentukan oleh resistansi aktif dan kapasitif dari insulasi. Kapasitas insulasi tergantung pada dimensi geometrisnya, dalam waktu singkat setelah dinyalakan, kapasitas ini diisi, disertai dengan aliran arus listrik.

Secara garis besar, tiga jenis aliran arus melalui isolasi: polarisasi, penyerapan, dan arus kontinu. Arus polarisasi yang disebabkan oleh perpindahan muatan terkait dalam isolasi sampai keadaan kesetimbangan terbentuk (polarisasi cepat) berumur pendek sehingga biasanya tidak terdeteksi.

Hal ini mengarah pada fakta bahwa aliran arus tersebut tidak terkait dengan kehilangan energi, oleh karena itu, dalam rangkaian ekuivalen resistansi isolasi, cabang yang memperhitungkan aliran arus polarisasi diwakili oleh kapasitansi murni, tanpa resistansi aktif.

Arus tenggelam karena proses polarisasi tertunda terkait dengan kehilangan energi di dielektrik (misalnya, untuk mengatasi hambatan molekul ketika dipol menghadap ke arah medan); oleh karena itu, cabang yang sesuai dari resistansi ekuivalen juga mencakup resistansi aktif.

Terakhir, adanya inklusi konduktif pada insulasi (dalam bentuk gelembung gas, kelembapan, dll.) menyebabkan munculnya saluran tembus.

Konduktivitas listrik (resistansi) isolasi berbeda ketika terkena tegangan langsung dan bolak-balik, karena dengan tegangan bolak-balik, arus serapan melewati isolasi selama seluruh waktu paparan tegangan.

Saat terkena tegangan konstan, kualitas insulasi dicirikan oleh dua parameter: resistansi aktif dan kapasitas, yang secara tidak langsung dicirikan oleh rasio R60 / R15.

Ketika tegangan bolak-balik diterapkan pada insulasi, tidak mungkin memisahkan arus bocor menjadi komponen-komponennya (melalui arus konduksi dan arus serapan), oleh karena itu kualitas insulasi dinilai dari jumlah kehilangan energi di dalamnya (kerugian dielektrik) .

Karakteristik kuantitatif kerugian adalah tangen kerugian dielektrik, yaitu garis singgung sudut pelengkap sudut antara arus dan tegangan dalam insulasi hingga 90 °.Dalam kasus insulasi yang ideal, ini dapat direpresentasikan sebagai kapasitor di mana vektor arus berada di depan vektor tegangan sebesar 90 °. Semakin banyak daya yang hilang dalam isolasi, semakin tinggi tangen kerugian dielektrik dan semakin buruk kualitas isolasi.

Untuk menjaga tingkat insulasi listrik yang memenuhi persyaratan keselamatan dan mode operasi instalasi listrik, PUE menyediakan pengaturan resistansi insulasi jaringan. Tes isolasi berkala distandarisasi untuk konsumen energi listrik.

Resistansi isolasi antara setiap konduktor dan bumi, serta antara semua konduktor di area antara dua sekering yang berdekatan dalam jaringan distribusi dengan tegangan hingga 1000 V, harus minimal 0,5 MΩ. Untuk mengukur dan menguji resistansi isolasi pada instalasi listrik hingga 1000 V paling sering megameter digunakan.

Resistansi isolasi Riso

Prinsip pengukurannya adalah sebagai berikut. Ketika tegangan konstan diterapkan ke pelat kapasitor, pulsa arus muatan pertama kali muncul, yang nilainya pada saat pertama waktu hanya bergantung pada resistansi rangkaian, dan baru kemudian kapasitas penyerapan (kapasitas polarisasi) terisi daya, sedangkan arus berkurang secara eksponensial dan di sini Anda dapat secara eksperimental menemukan konstanta waktu RC. Jadi, dengan bantuan pengukur parameter insulasi, resistansi insulasi Riso diukur.

Pengukuran dilakukan pada suhu tidak lebih rendah dari + 5 ° C, karena pada suhu yang lebih rendah pengaruh pendinginan dan pembekuan kelembaban dipantulkan dan gambar menjadi jauh dari objektivitas.Setelah tegangan uji dihilangkan, muatan pada "kapasitor isolasi" mulai berkurang karena terjadi penyerapan muatan dielektrik.

tingkat penyerapan DAR

Tingkat kadar air saat ini dalam isolasi tercermin secara numerik dalam koefisien penyerapan, karena semakin banyak insulasi dibasahi, semakin kuat penyerapan dielektrik muatan di dalamnya. Berdasarkan nilai koefisien penyerapan, dibuat keputusan tentang perlunya mengeringkan insulasi transformator, motor, dll.

Hitung rasio resistansi isolasi setelah 60 detik dan 15 detik setelah pengukuran resistansi dimulai—ini adalah koefisien absorpsi.

Semakin banyak uap air dalam isolasi, semakin besar arus bocor, semakin rendah DAR (koefisien penyerapan dielektrik = R60 / R15). Dalam insulasi basah, terdapat lebih banyak pengotor (pengotor berada dalam kelembapan), resistansi akibat pengotor menurun, kerugian meningkat, tegangan tembus termal menurun, dan penuaan termal isolasi dipercepat. Jika koefisien penyerapan kurang dari 1,3, insulasi perlu dikeringkan.

Indeks polarisasi PI

Indikator penting berikutnya dari kualitas isolasi adalah indeks polarisasi. Ini mencerminkan mobilitas partikel bermuatan di dalam dielektrik di bawah pengaruh medan listrik. Semakin baru, lebih utuh dan lebih baik insulasi, semakin sedikit partikel bermuatan yang bergerak di dalamnya, seperti pada dielektrik. Semakin tinggi indeks polarisasi, semakin tua insulasi.

Untuk menemukan parameter ini, rasio nilai resistansi isolasi setelah 10 menit dan 1 menit setelah dimulainya pengujian dihitung. Koefisien ini (indeks polarisasi = R600 / R60) secara praktis menunjukkan sumber daya sisa isolasi sebagai dielektrik berkualitas tinggi yang masih dapat menjalankan fungsinya. PI indeks polarisasi tidak boleh kurang dari 2.

Koefisien pelepasan dielektrik DD

Akhirnya, ada koefisien lucutan dielektrik. Parameter ini membantu mengidentifikasi lapisan yang rusak dan rusak di antara lapisan insulasi multilapisan. DD (Dielectric Discharge) diukur sebagai berikut.

Pertama, insulasi diisi untuk mengukur kapasitasnya, setelah penghentian proses pengisian, arus bocor tetap melalui dielektrik. Sekarang insulasi dihubung pendek dan satu menit setelah hubung singkat arus pelepasan dielektrik sisa diukur dalam nanoampere. Arus dalam nanoamp ini dibagi dengan tegangan yang akan diukur dan kapasitansi isolasi. DD harus kurang dari 2.