Fot. 1. Odpowiednia rezystancja izolacji jest kluczowym parametrem dla bezpieczeństwa użytkowania instalacji elektrycznej.Pomiary rezystancji izolacji stanowią jeden z najważniejszych testów przeprowadzanych przez elektryka. Badanie odgrywa niebagatelną rolę w procesie konserwacji prewencyjnej oraz serwisowania – pozwala odkryć przyczynę oraz skutki awarii, a nawet wykryć potencjalną usterkę jeszcze przed jej wystąpieniem. Testery rezystancji izolacji umożliwiają zlokalizowanie uszkodzonych uzwojeń i przewodów w silnikach, transformatorach, aparaturze rozdzielczej i instalacjach elektrycznych.
Działania profilaktyczne są zasadne nie tylko w przypadku zakładów produkcyjnych, ale w praktyce – wszelkiego rodzaju obiektów przemysłowych czy komercyjnych, a także prywatnych. Przeprowadzanie testów mimo braku usterek pozwala na wydłużenie bezawaryjnej pracy urządzeń elektrycznych oraz zminimalizowanie ryzyka wystąpienia nieprzewidzianych przestojów, których koszty niejednokrotnie są bardzo wysokie. Okresowe badania sprzętu mogą poinformować użytkownika o jego stanie czy zagrożeniu awarią, wpływając tym samym na trwałość urządzeń oraz przedłużając ich żywotność.
Fot. 2. Miernik rezystancji izolacji z pomiarem długości. Wynik pomiaru długości jest wskazywany na podstawie pomiaru pojemności, przy wprowadzonej wcześniej wartości pojemności kabla na kilometr.W zależności od rodzaju badanego sprzętu oraz celu badania obiera się metodę przeprowadzania pomiaru. Do przetestowania sprzętu o niskiej pojemności stosuje się chwilowe oraz krótkotrwałe badania rezystancji, natomiast gdy wartość prądu jest zależna od czasu, przeprowadza się badania tendencji, jak np. badanie uskoku napięcia lub absorpcji dielektrycznej. W przypadku przeprowadzania testu na urządzeniach przemysłowych alarmującą dla elektryka jest tendencja zmian wartości rezystancji, która może wskazywać na pogorszanie się stanu izolacji.
Podczas pomiaru dochodzi do przepływu prądu przez materiał izolacyjny oraz po powierzchni izolacji. Zaawansowane urządzenia pozwalają na wykonywanie badania metodą 3-przewodową, eliminującą wpływ prądu upływności powierzchniowej. Test polega na przekazaniu na zaciski mierzonego obiektu stałego napięcia pomiarowego – mikroprocesor oblicza wartość rezystancji po określeniu prądu płynącego w obwodzie pomiarowym. Napięcie pomiarowe zostaje wytworzone przez programowalną przetwornicę. Podczas przeprowadzania pomiaru (na obiekcie odłączonym od sieci) urządzenie informuje nas o aktualnej wartości rezystancji lub o aktualnej wartości prądu upływu, w zależności od zaprogramowanej opcji, zapamiętując dane.
Fot. 3. Na wynik pomiaru rezystancji wpływają warunki, w jakich przeprowadzane jest badanie. Najbardziej wiarygodny będzie pomiar przeprowadzony w temperaturze od 10 do 25°C, przy wilgotności 40 % – 70 %.Producenci udostępniają szereg różnych rozwiązań odpowiadających na potrzeby klientów dotyczących spektrum przeprowadzanych pomiarów oraz dopasowanych do ich wymagań finansowych. Na rynku znajdziemy więc zarówno niewielkie i poręczne testery ręczne, jak również przenośne modele na 10 kV, urządzenia przeznaczone jedynie do pomiarów rezystancji izolacji, ale także testery z wbudowanymi multimetrami.
Fot. 4. Przydatną funkcję jest „strażnik”/”guard”. Używa się go do likwidacji niekorzystnego wpływu rezystancji powierzchniowej badanego obiektu na wynik pomiaru rezystancji izolacji.Nowoczesne testery rezystancji izolacji umożliwiają przeprowadzenie precyzyjnej analizy przez oddaniem urządzeń do eksploatacji oraz w konserwacji profilaktycznych.
Małe, ręczne urządzenia stosuje się przede wszystkim w przypadku budynków mieszkalnych, ale także centrów handlowych, biurowców i obiektów przemysłowych, przy napięciu AC/DC od 0,1 V do 600 V, do pomiaru małych rezystancji i ciągłości obwodu uziemiającego (200 mA).
Większe testery służą zazwyczaj do przeprowadzania badań napięciem spośród 100, 250, 500, 1000, 2500 i 5000 lub dowolnie wybranym przez użytkownika.
Przełączanie napięć pomiarowych oraz innych funkcji odbywa się najczęściej za pomocą pokrętła.
Fot. 5. Multimetr z funkcją testowania izolacji łączy w sobie funkcje cyfrowych testerów izolacji z dysponującymi pełnią możliwości multimetrami prawdziwej wartości skutecznej.Do przeprowadzania testów w obiektach o ogromnym spektrum urządzeń pracujących pod wysokim napięciem, m.in. aparatury rozdzielczej, silników, generatorów, okablowania, stosuje się cyfrowe pomiary rezystancji izolacji napięciem do 10 kV; napięcia testowe do 10 kV pozwalają badać wszystkie typy urządzeń. Nowoczesne mierniki pozwalają również na pomiar współczynników DAR, PI lub Ab1, Ab2, rezystancji izolacji napięciami narastającymi schodkowo i wskaźnika rozładowań dielektryka, a także pomiar ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych prądem ? 200 mA. Interesujące, że w niektórych urządzeniach podczas pomiaru rezystancji izolacji przeprowadzane są jednocześnie testy wspomnianych współczynników DAR, PI lub Ab1, Ab2, bez konieczności uruchomiania kolejnej funkcji pomiarowej.
W niektórych modelach możliwy jest automatyczny pomiar rezystancji izolacji kabli 3-, 4- i 5-żyłowych, czyli bez konieczności ręcznego przełączania żył kabla. Wśród przydatnych opcji warto wymienić także funkcję lokalizacji uszkodzenia bez przerywania pomiaru w przypadku wystąpienia przebicia, co znacznie przyspiesza odszukanie usterki.
Fot. 6. Przykład miernika rezystancji izolacji napięciem do 1 kV.Pomiaru dokonuje się za pomocą przewodów o długości od 3 do 20 m. Mimo długości przewodu badanie jest miarodajne i bezpieczne dzięki odporności mierników na zakłócenia. Przeprowadzanie testów w niewielkich, ciasnych pomieszczeniach umożliwia zdalna sonda. Pozwala ponadto skrócić czas pracy podczas wielokrotnie powtarzanych testów oraz umożliwia także pomiar temperatury w trakcie testowania izolacji.
Wygodnym rozwiązaniem są urządzenia łączące w jednej obudowie funkcje dwóch przyrządów, czyli cyfrowego testera izolacji oraz kompletnego multimetru wartości RMS. Wykorzystanie jednego przyrządu skróci czas przeprowadzania pomiarów oraz usprawni proces, pozwalając na jednoczesne przetestowanie zarówno silnika i generatora, jak i rozdzielnicy i okablowania. Z drugiej strony należy zauważyć, że w razie awarii urządzenia użytkownik zostaje pozbawiony możliwości wykonywania jakichkolwiek badań.
Testery powinny spełniać wymogi klasy bezpieczeństwa, w zależności od specyfiki sieci i sprzętu – CAT I – CAT IV (wyższa klasa CAT oznacza środowisko elektryczne z zasilaniem o większej mocy oraz wyższą odporność na stany nieustalone).
Kwestie bezpieczeństwa powinny dotyczyć nie tylko samego urządzenia, ale również wszelkich akcesoriów.
Istotnym jest, aby także przewody, sondy oraz krokodyle odpowiadały wymaganiom normy PN-EN 61010-031.
Fot. 7. Montaż w obudowach z tworzywa chroni aparaturę przed uszkodzeniami mechanicznymi.Wybierając odpowiednie urządzenie, należy zwrócić uwagę na wyposażenie oraz opcje zwiększające bezpieczeństwo wykonywania pomiaru. Niektóre modele posiadają funkcję przerywania testu izolacji w przypadku wykrycia w obwodzie napięcia > 25-30 V, sprawdzają one również, czy napięcie nie występuje przed rozpoczęciem właściwego badania. Inne – oferują opcję ostrzegania o napięciu przebicia przez podanie jego wartości (do 600 V AC lub DC). Dodatkowe zabezpieczenie stanowi także funkcja automatycznego rozładowania napięcia na kondensatorach oraz opcja „strażnik” – eliminująca efekt powierzchniowego upływu prądu podczas pomiarów wysokich rezystancji. Po dokonaniu każdego pomiaru, niezależnie od tego, czy upłynął zaprogramowany czas, czy zakończyliśmy go ręcznie, powinno dojść do rozładowania obiektu przez urządzenie.
Fot. 8. Nowoczesne mierniki cechuje pomiar rezystancji małym prądem z sygnalizacją akustyczną i optyczną.
Fot. 9. Nowoczesne mierniki rezystancji izolacji pozwalają na badanie aparatury rozdzielczej, silników, generatorów i okablowania.Co ciekawe, jeden z producentów zastosował unikalne algorytmy, które pozwalają na rozpoznanie charakteru napięcia w obiekcie. Jeśli podczas pomiaru występuje napięcie sieciowe, urządzenie przerywa badanie, jeśli zaś napięcie zostało wygenerowane przez pole elektromagnetyczne, test zostaje kontynuowany bez żadnych zakłóceń. Wcześniej przy silnym polu elektromagnetycznym przeprowadzanie pomiarów było niemożliwe.
Wyniki pomiarów zostaną zapisane w pamięci urządzenia, w razie potrzeby odczytamy zapamiętane wartości dzięki unikatowym, definiowanym przez użytkownika nazwom przeprowadzonych testów. Pamięć umożliwia zapis nawet kilkudziesięciu tysięcy wyników, które zostają podzielone zgodnie ze strukturą późniejszego protokołu. Jeśli producent udostępnia taką opcję poprzez specjalne oprogramowanie, po badaniu warto wgrać strukturę przyszłego protokołu, co znacznie usprawni przeprowadzenie kolejnego pomiaru w przyszłości. W razie potrzeby miernik można połączyć z komputerem za pośrednictwem USB lub Bluetooth. Umożliwia to przesyłanie danych pomiarowych zapisanych w pamięci urządzenia.
Korzystanie z miernika usprawniają graficzne wyświetlacze informujące użytkownika o wszystkich mierzonych wartościach oraz ustawieniach bez konieczności przełączania ekranów. Wartość pomiarów może zostać następnie udostępniona w postaci graficznej – przełączanie ekranu pozwoli na przejście z trybu wartości do trybu wykresu, umożliwiając śledzenie zmian wartości rezystancji i prądu upływu lub napięcia w trakcie pomiaru oraz przeanalizowanie danych po zakończeniu badania.
Marcin WojewodaMały komputer
Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie pomiarów rezystancji izolacji pozwoliły na stworzenie produktu o niespotykanych dotychczas parametrach. SONEL SA wprowadził niedawno do swojej oferty dwa nowe mierniki rezystancji izolacji MIC-5050 oraz MIC-10k1. Unikatową cechą obu mierników jest możliwość wykonywania pomiarów w ekstremalnie trudnych warunkach w obecności dużych pól elektromagnetycznych (np. stacje transformatorowe wysokiego napięcia), gdzie występują duże zakłócenia wynikające z indukowanych napięć. Miernik pozwala na pomiar rezystancji izolacji nawet przy obecności napięć indukowanych o wartości do 500 V.
Kolejnym krokiem w stronę użytkowników jest bardzo wyraźny i jasny wyświetlacz graficzny o rozmiarze 5,7”, na którym prezentowanie są wyniki pomiaru jak również możliwy jest podgląd wykresów kreślonych w czasie pomiarów, do wyboru mamy wykres rezystancji i prądu upływu lub rezystancji i napięcia pomiarowego. Uzupełnieniem możliwości mierników jest pamięć o strukturze drzewiastej, pozwalająca na zapis kilkudziesięciu tysięcy wyników pomiarów podzielonych zgodnie ze strukturą późniejszego protokołu, a każdy wynik może zostać indywidualnie opisany za pomocą wywoływanej na ekranie wirtualnej klawiatury lub dodatkowej klawiatury Bluetooth (po pomiarze lub podczas przeglądania wyników w pamięci miernika). Wyniki mogą być podzielone wg klientów oraz obiektów, możliwy jest szczegółowy opis dla każdego klienta, obiektu oraz punktu pomiarowego (nazwa, adres, itp.). Co istotne, możliwe jest wgranie przygotowanej w programie „Sonel Pomiary Elektryczne” struktury przyszłego protokołu i wykonywanie pomiarów po kolei dla odpowiednich punktów pomiarowych. W razie konieczności, struktura może być zmieniana w trakcie pomiarów. Wszystkie zapamiętanie wyniki oraz wykresy można przenieść bezpośrednio na pendrive lub przesłać do PC za pomocą przewodu USB lub Bluetooth. Miernik umożliwia pomiary z wbudowanego akumulatora lub w trakcie ładowania bezpośrednio z sieci, co pozwala na ciągłą pracę nawet w przypadku wyładowania akumulatora.
Iwona Bortniczuk
Na podstawie materiałów firm:
Fluke, Sonel, Labimed Electronics