Δείκτες ποιότητας μόνωσης — αντίσταση, συντελεστής απορρόφησης, δείκτης πόλωσης και άλλα

Η διηλεκτρική μόνωση είναι ένα υποχρεωτικό μονωτικό μέρος οποιουδήποτε καλωδίου, το οποίο όχι μόνο διαχωρίζει τα αγώγιμα σύρματα μεταξύ τους, τα απομονώνει φυσικά, αλλά και προστατεύει τα καλώδια από τις βλαβερές επιπτώσεις διαφόρων περιβαλλοντικών παραγόντων. Ένα καλώδιο μπορεί να έχει ένα ή περισσότερα τέτοια περιβλήματα.

Η κατάσταση αυτών των βλημάτων είναι ένα από τα καθοριστικά κριτήρια όσον αφορά την ασφάλεια τόσο για το προσωπικό όσο και για τη λειτουργικότητα του εξοπλισμού. Εάν για κάποιο λόγο σπάσει η διηλεκτρική μόνωση των καλωδίων, θα προκληθεί ατύχημα, ηλεκτροπληξία σε ανθρώπους ή ακόμα και πυρκαγιά. Και υπάρχουν πολλοί πιθανοί λόγοι για παραβίαση της ποιότητας της μόνωσης:

• μηχανική βλάβη κατά την εγκατάσταση, την επισκευή ή τις εργασίες εκσκαφής.

• ζημιά στη μόνωση από την υγρασία ή τη θερμοκρασία.

• ασυνείδητη ηλεκτρική σύνδεση καλωδίων.

• συστηματική υπέρβαση των επιτρεπόμενων παραμέτρων ρεύματος για το καλώδιο.

• επιτέλους η φυσική γήρανση της μόνωσης...

Είναι σημαντικό να παρακολουθείτε τακτικά τους δείκτες της ποιότητας της μόνωσης.

Ούτως ή άλλως, η πλήρης αντικατάσταση της καλωδίωσης είναι πάντα πολύ δαπανηρή από πλευράς υλικού και απαιτεί πολύ χρόνο για να δράσει, για να μην αναφέρουμε τις απώλειες και τις απώλειες που υπέστη η επιχείρηση από διακοπές ρεύματος και από απρογραμμάτιστη διακοπή λειτουργίας του εξοπλισμού. Όσον αφορά τα νοσοκομεία και ορισμένες στρατηγικά σημαντικές εγκαταστάσεις, για αυτά, η διατάραξη του τακτικού καθεστώτος παροχής ρεύματος είναι γενικά απαράδεκτη.

Γι' αυτό είναι πολύ πιο σημαντικό να αποφευχθεί το πρόβλημα, να αποφευχθεί η φθορά της μόνωσης, να ελεγχθεί έγκαιρα η ποιότητά της και, όταν είναι απαραίτητο, να επισκευαστεί, να αντικατασταθεί και να αποφευχθούν τα ατυχήματα και οι συνέπειές τους. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιούνται μετρήσεις των δεικτών ποιότητας μόνωσης — τέσσερις παράμετροι, καθεμία από τις οποίες θα περιγραφεί παρακάτω.

Αν και η μονωτική ουσία είναι στην πραγματικότητα διηλεκτρικός, και δεν πρέπει να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα, όπως ένας ιδανικός επίπεδος πυκνωτής, ωστόσο, σε μικρή ποσότητα, υπάρχουν δωρεάν χρεώσεις σε αυτόν. Και ακόμη και μια μικρή μετατόπιση των διπόλων προκαλεί επίσης κακή ηλεκτρική αγωγιμότητα (ρεύμα διαρροής) της μόνωσης.

Επιπλέον, λόγω της παρουσίας υγρασίας ή βρωμιάς, εμφανίζεται και επιφανειακή ηλεκτρική αγωγιμότητα στη μόνωση. Και η συσσώρευση ενέργειας στο πάχος του διηλεκτρικού από τη δράση του συνεχούς ρεύματος είναι εντελώς απομονωμένη ως ένα είδος μικρού πυκνωτή, που φαίνεται να φορτίζεται μέσω κάποιας αντίστασης.

Κατ 'αρχήν, η μόνωση ενός καλωδίου (ή η περιέλιξη μιας ηλεκτρικής μηχανής) μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα κύκλωμα που αποτελείται από τρία κυκλώματα συνδεδεμένα παράλληλα: την χωρητικότητα C, η οποία αντιπροσωπεύει τη γεωμετρική χωρητικότητα και προκαλεί την πόλωση της μόνωσης σε όλο τον όγκο , η χωρητικότητα των καλωδίων και ολόκληρος ο όγκος ενός διηλεκτρικού με αντίσταση απορρόφησης συνδεδεμένη σε σειρά, σαν να φορτιζόταν ο πυκνωτής μέσω μιας αντίστασης. Τέλος, υπάρχει αντίσταση διαρροής σε όλο τον όγκο της μόνωσης, η οποία προκαλεί ρεύμα διαρροής μέσω του διηλεκτρικού.

Παράμετροι που χαρακτηρίζουν την ποιότητα της ηλεκτρικής μόνωσης

Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η ηλεκτρική μόνωση δεν προκαλεί παραβιάσεις των τρόπων λειτουργίας του ηλεκτρικού εξοπλισμού και την ασφάλεια της λειτουργίας του, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η υψηλή ποιότητά του, που καθορίζεται από τον βαθμό ηλεκτρικής αγωγιμότητας (όσο χαμηλότερη είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα, τόσο υψηλότερη είναι η ποιότητα).

Όταν η μόνωση ενεργοποιείται υπό τάση, διέρχονται ηλεκτρικά ρεύματα λόγω της ανομοιογένειας της δομής και της παρουσίας αγώγιμων εγκλεισμάτων, το μέγεθος των οποίων καθορίζεται από την ενεργή και χωρητική αντίσταση της μόνωσης. Η χωρητικότητα της μόνωσης εξαρτάται από τις γεωμετρικές της διαστάσεις.Μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα μετά την ενεργοποίηση, η χωρητικότητα αυτή φορτίζεται, συνοδευόμενη από τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος.

Σε γενικές γραμμές, τρεις τύποι ρεύματος ρέουν μέσω της μόνωσης: πόλωση, απορρόφηση και συνεχές ρεύμα. Τα ρεύματα πόλωσης που προκαλούνται από τη μετατόπιση των σχετικών φορτίων στη μόνωση μέχρι να δημιουργηθεί η κατάσταση ισορροπίας (ταχεία πόλωση) είναι τόσο βραχύβια που είναι συνήθως μη ανιχνεύσιμα.

Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι η διέλευση τέτοιων ρευμάτων δεν συνδέεται με απώλειες ενέργειας, επομένως, στο ισοδύναμο κύκλωμα της αντίστασης μόνωσης, ο κλάδος που λαμβάνει υπόψη τη διέλευση των ρευμάτων πόλωσης αντιπροσωπεύεται από καθαρή χωρητικότητα, χωρίς ενεργή αντίσταση.

Το ρεύμα βύθισης λόγω καθυστερημένων διεργασιών πόλωσης σχετίζεται με απώλειες ενέργειας στο διηλεκτρικό (για παράδειγμα, για να ξεπεραστεί η αντίσταση των μορίων όταν τα δίπολα είναι στραμμένα προς την κατεύθυνση του πεδίου). Επομένως, ο αντίστοιχος κλάδος της ισοδύναμης αντίστασης περιλαμβάνει επίσης μια ενεργή αντίσταση.

Τέλος, η παρουσία αγώγιμων εγκλεισμάτων στη μόνωση (με τη μορφή φυσαλίδων αερίου, υγρασίας κ.λπ.) οδηγεί στην εμφάνιση διαμπερών καναλιών.

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα (αντίσταση) της μόνωσης είναι διαφορετική όταν εκτίθεται σε άμεση και εναλλασσόμενη τάση, γιατί με εναλλασσόμενη τάση, ρεύματα απορρόφησης διέρχονται από τη μόνωση καθ' όλη τη διάρκεια της έκθεσης στην τάση.

Όταν εκτίθεται σε σταθερή τάση, η ποιότητα της μόνωσης χαρακτηρίζεται από δύο παραμέτρους: ενεργή αντίσταση και χωρητικότητα, που χαρακτηρίζονται έμμεσα από την αναλογία R60 / R15.

Όταν εφαρμόζεται εναλλασσόμενη τάση στη μόνωση, είναι αδύνατο να διαχωριστεί το ρεύμα διαρροής στα εξαρτήματά του (μέσω ρεύματος αγωγιμότητας και ρεύματος απορρόφησης), επομένως η ποιότητα της μόνωσης κρίνεται από την ποσότητα της απώλειας ενέργειας σε αυτήν (διηλεκτρικές απώλειες) .

Το ποσοτικό χαρακτηριστικό των απωλειών είναι εφαπτομένη της διηλεκτρικής απώλειας, δηλαδή η εφαπτομένη της γωνίας συμπληρωματικής της γωνίας μεταξύ του ρεύματος και της τάσης στη μόνωση έως 90 °.Στην περίπτωση της ιδανικής μόνωσης, μπορεί να αναπαρασταθεί ως πυκνωτής στον οποίο το διάνυσμα ρεύματος είναι μπροστά από το διάνυσμα τάσης κατά 90 °. Όσο περισσότερη ισχύς διαχέεται στη μόνωση, τόσο μεγαλύτερη είναι η εφαπτομένη της διηλεκτρικής απώλειας και τόσο χειρότερη είναι η ποιότητα της μόνωσης.

Προκειμένου να διατηρηθεί το επίπεδο ηλεκτρικής μόνωσης που πληροί τις απαιτήσεις ασφαλείας και τον τρόπο λειτουργίας των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, η PUE προβλέπει ρύθμιση της αντίστασης μόνωσης των δικτύων. Οι περιοδικές δοκιμές μόνωσης είναι τυποποιημένες για τους καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αντίσταση μόνωσης μεταξύ κάθε αγωγού και γείωσης, καθώς και μεταξύ όλων των αγωγών στην περιοχή μεταξύ δύο γειτονικών ασφαλειών σε δίκτυο διανομής με τάση έως 1000 V, πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,5 MΩ. Για μέτρηση και δοκιμή της αντίστασης μόνωσης σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις έως 1000 V πιο συχνά χρησιμοποιούνται μεγόμετρα.

Αντοχή μόνωσης Riso

Η αρχή της μέτρησης είναι η εξής. Όταν εφαρμόζεται σταθερή τάση στις πλάκες του πυκνωτή, εμφανίζεται πρώτα ένας παλμός ρεύματος φόρτισης, η τιμή του οποίου την πρώτη στιγμή εξαρτάται μόνο από την αντίσταση του κυκλώματος και μόνο τότε είναι η ικανότητα απορρόφησης (ικανότητα πόλωσης) φορτισμένο, ενώ το ρεύμα μειώνεται εκθετικά και εδώ μπορείτε να βρείτε πειραματικά χρονική σταθερά RC. Έτσι, με τη βοήθεια ενός μετρητή παραμέτρων μόνωσης, μετράται η αντίσταση μόνωσης Riso.

Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται σε θερμοκρασία όχι χαμηλότερη από + 5 ° C, επειδή σε χαμηλότερη θερμοκρασία αντανακλάται η επίδραση της υγρασίας ψύξης και κατάψυξης και η εικόνα απέχει πολύ από την αντικειμενικότητα.Μετά την αφαίρεση της τάσης δοκιμής, το φορτίο στον "πυκνωτή απομόνωσης" αρχίζει να μειώνεται καθώς συμβαίνει διηλεκτρική απορρόφηση φορτίου.

Ρυθμός απορρόφησης DAR

Ο βαθμός της τρέχουσας περιεκτικότητας σε υγρασία στη μόνωση αντανακλάται αριθμητικά στον συντελεστή απορρόφησης, γιατί όσο πιο πολύ βρέχεται η μόνωση τόσο πιο έντονη είναι η διηλεκτρική απορρόφηση του φορτίου στο εσωτερικό της. Με βάση την τιμή του συντελεστή απορρόφησης, λαμβάνεται απόφαση για την ανάγκη στεγνώματος της μόνωσης μετασχηματιστών, κινητήρων κ.λπ.

Υπολογίστε την αναλογία των αντιστάσεων μόνωσης μετά από 60 δευτερόλεπτα και 15 δευτερόλεπτα μετά την έναρξη των μετρήσεων αντίστασης — αυτός είναι ο συντελεστής απορρόφησης.

Όσο περισσότερη υγρασία στη μόνωση, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα διαρροής, τόσο χαμηλότερο είναι το DAR (συντελεστής διηλεκτρικής απορρόφησης = R60 / R15). Στην υγρή μόνωση, υπάρχουν περισσότερες ακαθαρσίες (οι ακαθαρσίες είναι σε υγρασία), η αντίσταση λόγω ακαθαρσιών μειώνεται, οι απώλειες αυξάνονται, η τάση θερμικής διάσπασης μειώνεται και η θερμική γήρανση της μόνωσης επιταχύνεται. Εάν ο συντελεστής απορρόφησης είναι μικρότερος από 1,3, είναι απαραίτητο να στεγνώσει η μόνωση.

Δείκτης πόλωσης PI

Ο επόμενος σημαντικός δείκτης της ποιότητας της μόνωσης είναι ο δείκτης πόλωσης. Αντανακλά την κινητικότητα των φορτισμένων σωματιδίων μέσα σε ένα διηλεκτρικό υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Όσο νεότερη, πιο ανέπαφη και καλύτερη είναι η μόνωση, τόσο λιγότερο φορτισμένα σωματίδια κινούνται μέσα της, όπως σε ένα διηλεκτρικό. Όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης πόλωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η μόνωση.

Για να βρεθεί αυτή η παράμετρος, υπολογίζεται η αναλογία των τιμών αντίστασης μόνωσης μετά από 10 λεπτά και 1 λεπτό μετά την έναρξη των δοκιμών. Αυτός ο συντελεστής (δείκτης πόλωσης = R600 / R60) δείχνει πρακτικά τον υπολειπόμενο πόρο της μόνωσης ως διηλεκτρικό υψηλής ποιότητας που μπορεί ακόμα να εκτελέσει τη λειτουργία του. Ο δείκτης πόλωσης PI δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 2.

Συντελεστής διηλεκτρικής εκφόρτισης DD

Τέλος, υπάρχει ο συντελεστής διηλεκτρικής εκφόρτισης. Αυτή η παράμετρος βοηθά στον εντοπισμό ενός ελαττωματικού, κατεστραμμένου στρώματος μεταξύ των στρωμάτων μόνωσης πολλαπλών στρώσεων. Το DD (Διηλεκτρική Εκκένωση) μετράται ως εξής.

Πρώτον, η μόνωση φορτίζεται για να μετρηθεί η χωρητικότητά της, μετά τον τερματισμό της διαδικασίας φόρτισης παραμένει ένα ρεύμα διαρροής μέσω του διηλεκτρικού. Τώρα η μόνωση βραχυκυκλώνεται και ένα λεπτό μετά το βραχυκύκλωμα το υπολειπόμενο ρεύμα διηλεκτρικής εκφόρτισης μετράται σε νανοαμπέρ. Αυτό το ρεύμα σε νανοαμπέρ διαιρείται με την τάση που θα μετρηθεί και την χωρητικότητα μόνωσης. Το DD πρέπει να είναι μικρότερο από 2.