Izoliacijos kokybės rodikliai — varža, sugerties koeficientas, poliarizacijos indeksas ir kt

Dielektrinė izoliacija yra privaloma bet kokio kabelio izoliacinė dalis, kuri ne tik atskiria laidus laidus vieną nuo kito, fiziškai juos izoliuoja, bet ir apsaugo laidus nuo žalingo įvairių aplinkos veiksnių poveikio. Kabelis gali turėti vieną ar daugiau tokių apvalkalų.

Šių sviedinių būklė yra vienas iš svarbiausių kriterijų tiek personalo, tiek įrangos eksploatavimo saugumo požiūriu. Jei dėl kokių nors priežasčių nutrūks laidų dielektrinė izoliacija, tai sukels nelaimingą atsitikimą, žmonių elektros smūgį ar net gaisrą. Ir yra daug galimų izoliacijos kokybės pažeidimo priežasčių:

• mechaniniai pažeidimai montavimo, remonto ar kasimo darbų metu;

• izoliacijos pažeidimas dėl drėgmės ar temperatūros;

• nesąžiningas elektros laidų prijungimas;

• sistemingas kabelio leistinų srovės parametrų viršijimas;

• pagaliau natūralus izoliacijos senėjimas...

Svarbu reguliariai stebėti izoliacijos kokybės rodiklius.

Šiaip ar taip, pilnas laidų keitimas visada yra materialiai labai brangus ir užtrunka ilgai, jau nekalbant apie įmonės patiriamus nuostolius ir nuostolius dėl elektros tiekimo nutraukimo ir neplanuotų įrangos prastovų. Kalbant apie ligonines ir kai kuriuos strategiškai svarbius objektus, joms įprastinio elektros tiekimo režimo sutrikimas apskritai yra nepriimtinas.

Todėl daug svarbiau yra užkirsti kelią problemai, užkirsti kelią izoliacijos gedimui, laiku patikrinti jos kokybę, o prireikus – operatyviai suremontuoti, pakeisti ir išvengti avarijų bei jų pasekmių. Šiuo tikslu atliekami izoliacijos kokybės rodiklių matavimai – keturi parametrai, kurių kiekvienas bus aprašytas toliau.

Nors izoliacinė medžiaga iš tikrųjų yra dielektrinis, ir neturėtų leisti elektros srovės, kaip idealus plokščias kondensatorius, tačiau nedideliais kiekiais jame yra nemokami įkrovimai. Ir net nedidelis dipolių poslinkis taip pat sukelia prastą izoliacijos elektros laidumą (nuotėkio srovę).

Be to, dėl drėgmės ar nešvarumų izoliacijoje atsiranda ir paviršiaus elektrinis laidumas. O energijos kaupimasis dielektriko storyje nuo nuolatinės srovės veikimo yra visiškai izoliuotas kaip savotiškas mažas kondensatorius, kuris tarsi įkraunamas per kažkokį rezistorių.

Iš esmės kabelio izoliaciją (arba elektros mašinos apviją) galima pavaizduoti kaip grandinę, susidedančią iš trijų lygiagrečiai sujungtų grandinių: talpos C, kuri reiškia geometrinę talpą ir sukelia izoliacijos poliarizaciją visame tūryje. , laidų talpa ir visas dielektriko tūris su nuosekliai sujungtu sugerties varža, tarsi kondensatorius būtų įkraunamas per rezistorių. Galiausiai visame izoliacijos tūryje yra atsparumas nuotėkiui, dėl kurio per dielektriką patenka nuotėkio srovė.

Elektros izoliacijos kokybę apibūdinantys parametrai

Siekiant užtikrinti, kad elektros izoliacija nesukeltų elektros įrenginių darbo režimų pažeidimų ir jo veikimo saugumo, būtina užtikrinti aukštą jos kokybę, nulemtą elektros laidumo laipsnio (kuo mažesnis elektros laidumas, tuo didesnis yra kokybė).

Kai izoliacija įjungiama esant įtampai, dėl konstrukcijos nehomogeniškumo ir laidžių intarpų per ją praeina elektros srovės, kurių dydį lemia izoliacijos aktyvioji ir talpinė varža. Izoliacijos talpa priklauso nuo jos geometrinių matmenų.Per trumpą laiką po įjungimo ši talpa įkraunama, kartu praeinant elektros srovei.

Apskritai, per izoliaciją teka trijų tipų srovė: poliarizacija, absorbcija ir nuolatinė srovė. Poliarizacijos srovės, kurias sukelia susijusių krūvių poslinkis izoliacijoje iki pusiausvyros būsenos nusistojimo (greita poliarizacija), yra tokios trumpalaikės, kad dažniausiai jų neaptinkama.

Tai lemia tai, kad tokių srovių praėjimas nėra susijęs su energijos nuostoliais, todėl lygiavertėje izoliacijos varžos grandinėje šaka, kurioje atsižvelgiama į poliarizacijos srovių praėjimą, vaizduojama gryna talpa, be aktyviosios varžos.

Kriauklės srovė dėl uždelstų poliarizacijos procesų yra susijusi su energijos nuostoliais dielektrike (pavyzdžiui, siekiant įveikti molekulių varžą, kai dipoliai yra atsukti į lauko kryptį); todėl atitinkama lygiavertės varžos šaka apima ir aktyviąją varžą.

Galiausiai, laidžių intarpų buvimas izoliacijoje (dujų burbuliukų, drėgmės ir kt. pavidalu) lemia perteklinių kanalų atsiradimą.

Izoliacijos elektrinis laidumas (varža) skiriasi, kai ją veikia nuolatinė ir kintamoji įtampa, nes esant kintamajai įtampai per izoliaciją per visą įtampos veikimo laiką praeina sugerties srovės.

Veikiant pastoviai įtampai, izoliacijos kokybė apibūdinama dviem parametrais: aktyviąja varža ir talpa, netiesiogiai charakterizuojama santykiu R60 / R15.

Kai izoliacijai taikoma kintamoji įtampa, nuotėkio srovės atskirti į jos komponentus (per laidumo srovę ir sugerties srovę) neįmanoma, todėl izoliacijos kokybė sprendžiama pagal energijos nuostolių joje kiekį (dielektrinius nuostolius). .

Kiekybinė nuostolių charakteristika yra dielektrinių nuostolių tangentas, tai yra kampo liestinė, papildanti kampą tarp srovės ir įtampos izoliacijoje iki 90 °.Idealios izoliacijos atveju jis gali būti pavaizduotas kaip kondensatorius, kuriame srovės vektorius yra 90 ° prieš įtampos vektorių. Kuo daugiau galios išsklaidoma izoliacijoje, tuo didesnis dielektrinių nuostolių tangentas ir tuo prastesnė izoliacijos kokybė.

Siekiant išlaikyti saugos reikalavimus atitinkantį elektros izoliacijos lygį ir elektros instaliacijos darbo režimą, PUE numato tinklų izoliacijos varžos reguliavimą. Periodiniai izoliacijos bandymai yra standartizuoti elektros energijos vartotojams.

Skirstomajame tinkle, kurio įtampa iki 1000 V, izoliacijos varža tarp kiekvieno laidininko ir įžeminimo, taip pat tarp visų laidininkų srityje tarp dviejų gretimų saugiklių turi būti ne mažesnė kaip 0,5 MΩ. Dažniausiai iki 1000 V įtampos elektros instaliacijos izoliacijos varžai matuoti ir tikrinti naudojami megometrai.

Izoliacijos varža Riso

Matavimo principas yra toks. Kondensatoriaus plokštes įjungus pastovią įtampą, pirmiausia atsiranda įkrovimo srovės impulsas, kurio reikšmė pirmuoju laiko momentu priklauso tik nuo grandinės varžos, o tik tada sugerties galia (poliarizacijos talpa) įkrautas, o srovė mažėja eksponentiškai ir čia galite eksperimentiškai rasti laiko konstantą RC. Taigi izoliacijos parametrų matuoklio pagalba išmatuojama izoliacijos varža Riso.

Matavimai atliekami ne žemesnėje kaip + 5 °C temperatūroje, nes žemesnėje temperatūroje atsispindi aušinimo ir užšalimo drėgmės įtaka ir vaizdas tampa toli nuo objektyvumo.Pašalinus bandomąją įtampą, „izoliacinio kondensatoriaus“ įkrova pradeda mažėti, nes atsiranda dielektrinė įkrovos absorbcija.

DAR absorbcijos greitis

Esamos drėgmės laipsnis izoliacijoje atsispindi skaičiais absorbcijos koeficiente, nes kuo labiau izoliacija sudrėksta, tuo intensyvesnis jos viduje esančio krūvio dielektrinis sugertis. Remiantis absorbcijos koeficiento verte, sprendžiama dėl būtinybės džiovinti transformatorių, variklių ir kt. izoliaciją.

Apskaičiuokite izoliacijos varžų santykį po 60 sekundžių ir 15 sekundžių nuo varžos matavimo pradžios – tai yra absorbcijos koeficientas.

Kuo daugiau drėgmės izoliacijoje, tuo didesnė nuotėkio srovė, tuo mažesnė DAR (dielektrinės sugerties koeficientas = R60 / R15). Šlapioje izoliacijoje atsiranda daugiau priemaišų (nešvarumai yra drėgme), sumažėja varža dėl priemaišų, didėja nuostoliai, mažėja šiluminio skilimo įtampa, pagreitėja izoliacijos terminis senėjimas. Jei sugerties koeficientas mažesnis nei 1,3, izoliaciją būtina išdžiovinti.

Poliarizacijos indeksas PI

Kitas svarbus izoliacijos kokybės rodiklis yra poliarizacijos indeksas. Jis atspindi įkrautų dalelių judrumą dielektriko viduje, veikiant elektriniam laukui. Kuo naujesnė, nepažeista ir geresnė izoliacija, tuo mažiau įkrautos dalelės juda jos viduje, kaip ir dielektrike. Kuo didesnis poliarizacijos indeksas, tuo senesnė izoliacija.

Norint rasti šį parametrą, apskaičiuojamas izoliacijos varžos verčių santykis po 10 minučių ir 1 minutės nuo bandymų pradžios. Šis koeficientas (poliarizacijos indeksas = R600 / R60) praktiškai parodo izoliacijos likutinį resursą kaip kokybišką dielektriką, kuris dar gali atlikti savo funkciją. Poliarizacijos indeksas PI turi būti ne mažesnis kaip 2.

Dielektrinės iškrovos koeficientas DD

Galiausiai yra dielektrinės iškrovos koeficientas. Šis parametras padeda nustatyti sugedusį, pažeistą sluoksnį tarp daugiasluoksnės izoliacijos sluoksnių. DD (dielektrinė iškrova) matuojama taip.

Pirma, izoliacija įkraunama, kad būtų išmatuota jos talpa, o pasibaigus įkrovimo procesui per dielektriką lieka nuotėkio srovė. Dabar izoliacija yra trumpai sujungta ir praėjus minutei po trumpojo jungimo likutinė dielektrinio iškrovimo srovė matuojama nanoamperais. Ši srovė nanoamperuose yra padalinta iš matuojamos įtampos ir izoliacijos talpos. DD turi būti mažesnis nei 2.