Z punktu widzenia bezpieczeństwa użytkowania instalacji elektrycznej odpowiednia rezystancja izolacji jest kluczowym parametrem. Jak wiadomo eksploatacji przewodów towarzyszy systematyczny spadek rezystancji izolacji. Nie bez znaczenia pozostaje również wpływ czynników o charakterze zewnętrznym, takich jak wilgotność czy też temperatura powietrza. Kluczową rolę odgrywa zatem okresowy pomiar stanu rezystancji izolacji.

Analizując czynniki, które mają wpływ na stan izolacji należy mieć na uwadze właściwości o charakterze elektrycznym, mechanicznym, termicznym oraz chemicznym. Na izolację wpływ ma środowisko, w którym pracują przewody. Całkowity prąd płynący przez izolację to kilka prądów składowych. Jest to przede wszystkim prąd ładowania pojemności obiektu oraz prąd upływowy przewodzenia, który składa się z prądu skrośnego, płynącego przez materiał izolacji oraz prądu powierzchniowego, przepływającego przez powierzchnię materiału izolacji. Na prąd upływowy składa się również prąd ładowania pojemności absorpcyjnej. Na wynik pomiaru rezystancji wpływają zmiany temperatury. Stąd też rezystancja izolacji spada znacząco wraz z jej wzrostem. Kluczową rolę odgrywa zatem pomiar rezystancji izolacji przeprowadzony w temperaturze od 10 do 25°C, przy wilgotności 40% – 70%. Stopień absorbowania wilgoci przez izolację jest różny w zależności od rodzaju i stanu izolacji. Prąd upływu przez izolację nie jest proporcjonalny do napięcia w całym zakresie. Wraz ze wzrostem napięcia rezystancja na początku maleje szybciej, potem wolniej a na końcu ustala się. W momencie przekroczenia pewnej granicy następuje przebicie izolacji a rezystancja spada do małych wartości lub zera. Jak wiadomo rezystancja izolacji kabla to rezystancja skrośna i powierzchniowa. Ten pierwszy parametr jest zależny od rodzaju materiału izolacyjnego. Na rezystancję powierzchniową wpływa czystość powierzchni. Należy mieć więc na uwadze fakt, że w przypadku materiałów o dużej rezystywności, rezystancja powierzchniowa może być znacznie mniejsza od skrośnej. Przy pomiarach należy wyeliminować prąd powierzchniowy jako niemiarodajny dla oceny izolacji. Na wynik pomiaru rezystancji izolacji bez wątpienia wpływ ma czas pomiaru. Jeżeli podczas pomiaru napięcie jest utrzymywane przez pewien czas wartość rezystancji izolacji nie jest stała, gdyż wzrasta stopniowo. Zjawisko to wynika ze zmian fizycznych lub chemicznych, które zachodzą w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego i przepływającego prądu.

Cechy przyrządów

Miernik MIC-5010 otwiera serię profesjonalnych mierników o pomiaru izolacji o bardzo wysokich parametrach.

Mówiąc o urządzeniach przeznaczonych do pomiaru rezystancji należy mieć na uwadze mierniki induktorowe oraz przyrządy elektroniczne. Mierniki elektroniczne są dostępne również w wersjach z odczytem analogowym. Nowoczesne mierniki cechuje pomiar rezystancji małym prądem z sygnalizacją akustyczną i optyczną. Zakres pomiarowy przyrządów przeznaczonych do oceny rezystancji izolacji niejednokrotnie przekracza 100 GΩ. Napięcia pomiarowe są wybierane w zakresie 50, 100, 250, 500 oraz 1000 V. W niektórych przyrządach przewidziano płynną regulację pomiędzy 50 a 1000 V z dokładnością 10 V. Pomiar przeprowadza się metodą dwu- oraz trójprzewodową. Niektóre modele pozwalają na pomiar za pomocą adaptera w gnieździe sieciowym. Jest przy tym przeprowadzana automatyczna analiza kombinacji pomiarowych ze wskazaniem prądu upływu. Istotne pozostaje samoczynne rozładowanie pojemności mierzonego obiektu po zakończeniu pomiaru rezystancji izolacji. Wykonuje się bezpośredni pomiar jednego lub dwóch współczynników absorpcji. Przyrząd zapamiętuje ustawienia wartości napięcia i czasów. Z pewnością przydatne rozwiązanie stanowi pomiar napięcia stałego i przemiennego oraz pomiar pojemności badanego obiektu. W sposób akustyczny są wyznaczane pięciosekundowe odcinki czasu, które ułatwiają zdjęcie charakterystyk czasowych przy pomiarze rezystancji izolacji. W niektórych modelach przewidziano możliwość pomiaru ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych prądem powyżej 200 mA (zgodnie z normą PN-EN 61557-4) z jednoczesnym przeprowadzeniem autokalibracji przewodów pomiarowych. Na uwagę zasługuje odporność mierników na zakłócenia. Bezpieczeństwo przyrządu zapewni wysoki stopień ochrony wynoszący IP 67 (zgodnie z PN-EN 60529).

Fot. 2 DLRO-10

Kategoria pomiarowa wg PN-EN 61010-1 to najczęściej IV 600 V (III 1000 V). Nie bez znaczenia pozostaje pamięć pozwalająca na przechowywanie wyników pomiarów. W niektórych modelach przewidziano 10 bloków po 99 komórek pamięci. Przydatne rozwiązanie stanowi komunikacja z komputerem za pomocą interfejsu radiowego. Przenośne modele elektronicznych mierników rezystancji izolacji, dzięki niewielkiej, kompaktowej obudowie, mogą być stosowane niemal w każdym miejscu. W zależności od wersji przyrządy tego typu pozwalają na pomiar rożnymi napięciami. Nowoczesne mierniki cechują się bardzo szerokim zakresem rezystancji izolacji. Ważne jest aby miernik przeprowadził automatyczne rozładowanie sprawdzanych obiektów po zakończonym pomiarze. Nie mniej istotna jest również automatyczna kompensacja przewodów pomiarowych, celem wyeliminowania negatywnego wpływu ich rezystancji. Z pewnością przydatna okaże się podręczna pamięć wyników pomiarów. Dzięki szerokiemu zakresowi napięć zyskuje się możliwość przeprowadzania pomiarów nie tylko w instalacjach ale również w transformatorach czy też silnikach elektrycznych. W niektórych modelach zastosowanie znajdują ograniczenia prądowe, które mają na celu zabezpieczanie przed porażeniem prądem oraz uszkodzeniem przypadkowo pozostawionych odbiorników, podłączonych do badanej instalacji.

Mierniki analogowe

Nowy tester rezystancji izolacji Fluke 1555 oraz unowocześniony tester rezystancji izolacji Fluke 1550C, wykonują cyfrowe pomiary rezystancji izolacji napięciem do 10 kV. Są to przyrządy do badania ogromnego wachlarza urządzeń pracujących pod wysokim napięciem, między innymi: aparatury rozdzielczej, silników, generatorów i okablowania. Przy ich można teraz przeprowadzić badania przy pełnym zakresie napięć testowych określonym w normie IEEE 43-2000.
Mierniki małych rezystancji odgrywają istotną rolę przy sprawdzaniu różnego typu połączeń, które występują między elementami spawanymi, szynami wyrównawczymi oraz elektrycznymi przewodami grzejnymi.
 

Mierniki induktorowe nazywane induktorami bazują na zasadzie działania omomierza szeregowego z magnetoelektrycznym ustrojem pomiarowym. Zasilanie prądem stałym układu pomiarowego odbywa się za pomocą wbudowanej prądnicy, która jest napędzana ręcznie. Tym sposobem urządzenie nie wymaga źródła energii. Wyniki pomiarów są niezależne od prędkości obrotowej korbki prądnicy, co uzyskano dzięki mechanicznemu stabilizatorowi obrotów. Zalety tego typu urządzeń to przede wszystkim duża moc prądnicy, dzięki czemu jest możliwy pomiar rezystancji izolacji długich linii kablowych. W przypadku długich linii na wynik pomiaru może mieć wpływ pojemność elektryczna występująca pomiędzy żyłami lub żyłą a pancerzem. W induktorowych miernikach rezystancji izolacji wpływ niektórych czynników zewnętrznych, takich jak chociażby temperatura, jest korygowany za pomocą pokrętła.

Pomiary kompleksowo

Bardzo często elektrycy stawiają na kompleksowość przyrządów pomiarowych. Dużą popularnością wśród elektryków cieszą się wielofunkcyjne mierniki instalacji elektrycznych. Pomimo tego, że cechują się one niewielkimi rozmiarami pozwalają na pomiar podstawowych parametrów instalacji elektrycznych. O funkcjonalności przyrządów tego typu decyduje możliwość przeprowadzenia pomiarów wielkości elektrycznych takich jak impedancja pętli zwarciowej, parametry wyłączników RCD, rezystancja izolacji, rezystancja uziemienia oraz ciągłość połączeń ochronnych i wyrównawczych.

Przenośne modele elektronicznych mierników rezystancji izolacji, dzięki niewielkiej, kompaktowej obudowie, mogą być stosowane niemal w każdym miejscu.

Niektóre modele pozwalają na precyzyjny pomiar impedancji pętli zwarcia obwodów L-PE w sieciach z wyłącznikami RCD bez konieczności blokowania wyłącznika (pomiar prądem 15 mA, rozdzielczość 0,01).Na rynku nabyć można również modele, dzięki którym użytkownik zyskuje możliwość rejestrowania napięć przemiennych i pomiaru mocy oraz sprawdzenia kolejności faz. W sposób automatyczny jest zmieniany zakres pomiarowy a w obwodzie mierzonym rozładowywana jest pojemność. Z pewnością przydatna okaże się pamięć wyników pomiarów, pozwalająca na przechowywanie nawet do 1000 wartości. Wszystkie zarejestrowane pomiary można przeglądać. Niektóre modele są wyposażone w funkcję, która pozwala na informowanie o obecności napięcia w ob-wodzie. Ewentualne nieprawidłowe połączenia są sygnalizowane.

Ocena wyników pomiarów

Istotną rolę odgrywają ograniczenia prądowe, które mają na celu zabezpieczanie przed porażeniem prądem oraz uszkodzeniem przypadkowo pozostawionych odbiorników, podłączonych do badanej instalacji.
Nowoczesne mierniki cechuje pomiar rezystancji małym prądem z sygnalizacją akustyczną i optyczną.

 

 

Zgodnie z normą SEP-E-004 „Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa.” (zamiast PN- -76/E-05125), rezystancja izolacji każdej żyły kabla względem pozostałych zwartych i uziemionych, przeliczona na temperaturę 20ºC, w linii o długości do 1 km, nie powinna być mniejsza niż:

  • w linii kablowej o napięciu znamionowym do 1 kV: 75 MΩ – w przypadku kabla o izolacji gumowej, 20 MΩ – w przypadku kabla o izolacji papierowej, 20 MΩ – w przypadku kabla o izolacji polwinitowej, 100 MΩ – w przypadku kabla o izolacji polietylenowej, „
  • „
  • w linii kablowej o napięciu znamionowym powyżej 1 kV: 50 MΩ – w przypadku kabla o izolacji papierowej, 40 MΩ – w przypadku kabla o izolacji polwinitowej, 100 MΩ – w przypadku kabla o izolacji polietlenowej, 1000 MΩ – w przypadku kabla o napięciu znamionowym 110 kV.

Mówiąc o pomiarze rezystancji izolacji warto również wspomnieć o miernikach małych rezystancji. Przyrządy tego typu są używane przy pomiarze styków, cewek, uzwojeń oraz przewodów i kabli. Mierniki małych rezystancji odgrywają istotną rolę przy sprawdzaniu różnego typu połączeń, które występują między elementami spawanymi, szynami wyrównawczymi oraz elektrycznymi przewodami grzejnymi. Przyrząd pracując w trybie automatycznym oczekuje na podłączenie wszystkich czterech przewodów pomiarowych do obiektu, po czym automatycznie uruchamia pomiar prądem w jednym lub obu kierunkach i wylicza wartość średnią rezystancji. Tryb normalny pozwala z kolei na pomiar przy prądzie płynącym w jednym kierunku. Wynik jest oparty na wartości średniej rezystancji.

Damian Żabicki

Bibliografia:
- materiały informacyjne Rzecznika Bezpieczeństwa Elektrycznego przy Oddziale Szczecińskim Stowarzyszenia Elektryków Polskich, www.bezel.com.pl
- materiały informacyjne firmy Sonel, www.sonel.pl.
- materiały informacyjne firmy Tomtronix, www.tomtronix.pl

Cyfrowy miernik MIC-2 przeznaczony jest do bezpośrednich pomiarów rezystancji izolacji instalacji elektrycznych, silników i innych urządzeń elektroenergetycznych do 500 V z napięciami pomiarowymi 250, 500 V i zakresem mierzonych rezystancji do 2 GΩ. Dodatkowo miernik posiada możliwość pomiaru napięć stałych i zmiennych do 600 V oraz niskonapięciowy pomiar rezystancji do 2000 Ω. Przyrząd charakteryzuje bardzo prosta obsługa, a także mała gabarytowo i ergonomiczna obudowa.
Multimetry z funkcją testowania izolacji Fluke 1587 i 1577 łączą w sobie funkcje cyfrowych testerów izolacji z dysponującymi pełnią możliwości multimetrami prawdziwej wartości skutecznej. Takie rozwiązanie zapewnia maksimum uniwersalności zarówno w razie konieczności rozwiązania pojawiających się problemów, jak i podczas wykonywania czynności konserwacyjnych.