Суть измерений
Под сопротивлением изоляции понимается способность материала не пропускать через себя электрический ток. Для каждого диэлектрика, в зависимости от места использования, установлены свои нормативные требования. Периодичность проверки и необходимые значения указываются в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) и в «Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителями» (ПТЭЭП).
Все виды испытаний можно условно разделить на три группы:
- проводимые производителем на заводе;
- выполняемые непосредственно на объекте после модернизации или проведения ремонта;
- запланированные согласно требованиям правил безопасности и нормам.
Возможные повреждения, кроме заводских дефектов, чаще всего возникают из-за условий эксплуатации. Это воздействие сверхтоков, вызывающих перегрев защитной оболочки, влияние химических реагентов, механические разрывы, вызванные как ошибками монтажа, так и грызунами. Цель измерений заключается в предотвращении поражения человека электрическим током и обеспечения пожарной безопасности.
Повреждение изоляции вызывает пробой. Это ситуация, при которой между двумя изолированными друг от друга проводниками появляется электрический контакт. Например, между рядом лежащими проводами в кабеле или при прикосновении человека к частям электроустановки. Обычно при пробое наблюдается прожженное отверстие и изменение цвета изоляционного материала. В основе механизма пробоя твердого диэлектрика лежит электронный лавинообразный процесс. Наступает он из-за образования в материале так называемого плазменного газоразрядного канала.
К измерению изоляции допускается только специалист, имеющий удостоверение о проверке знаний и группу допуска не ниже третьей, если замеры проводятся в сети с напряжением до 1 кВ, и не ниже четвертой — при измерении выше 1 кВ.
После завершения измерения электрического сопротивления изоляции, полученные результаты обрабатываются и делается вывод о возможности дальнейшей эксплуатации сети. Так, большое значение для достоверности результата имеет температура окружающей среды. Нормирование измерений в ПУЭ указано для 20 °C, поэтому если работы выполняют при другой температуре, то полученные данные пересчитывают по формуле: R=K*Rиз, где K — коэффициент приведения указанный в дополнениях к ПУЭ.
Используемые приборы
Приборы, с помощью которых проводят измерения, условно разделяются на две группы: щитовые измерители и мегомметры. Первые применяются с подвижными или стационарными электроустановками с отдельной нейтралью. В типовую конструкцию приборов контроля изоляции щитовой входит индикаторная и релейная часть. Эти измерители могут работать в непрерывном режиме и использоваться в сетях переменного напряжения 220 В или 380 В разной частоты.
В большинстве же случаев проведение измерений осуществляется мегомметром. Его отличие от обыкновенного омметра в том, что он работает с довольно высокими значениями напряжения, которые прибор сам и генерирует. Существует два типа мегомметров:
- Аналоговые. В них для получения необходимой величины напряжения используется механический генератор, представляющий собой динамо-машину. Этот тип часто называют «стрелочным» из-за наличия градуированной шкалы и динамической головки со стрелкой. В принципе измерения лежит магнитоэлектрический эффект. Чем больше значение тока протекает через катушку, тем, в соответствии с законом электромагнитной индукции, на больший угол отклоняется и стрелка. Приборы относятся к простому типу устройств с хорошей надежностью. На сегодня уже морально устарели, так как обладают значительной массой и габаритами.
- Цифровые. В схеме современного устройства используется мощный генератор сигнала, собранный на интегральной микросхеме (ШИМ контроллер) и полевых транзисторах. Дискретные мегомметры, в зависимости от своей конструкции, могут работать от сетевого адаптера или независимого источника питания, например, аккумуляторной батареи. Результаты выводятся на жидкокристаллический дисплей. Работа построена на сравнении измеренного сигнала с эталонным и обработкой данных в специальном блоке — анализаторе. Прибор обладает небольшим весом и размерами, но для работы с ним необходима определенная квалификация.
Главным параметром, характеризующим работу измерителя, является погрешность выдаваемого результата. Кроме того, к его основным техническим параметрам относят: пределы сопротивления, величину генерируемого напряжения, температурный диапазон.
Методика испытания
Для того чтобы правильно измерить сопротивление изоляции, необходимо подготовить как предмет испытаний, так и сам прибор. Температура в помещении должна находиться в пределах 25±10 °C с относительной влажностью не более 80%. Перед началом работ следует отключить измеряемый объект от питающей сети. Убедиться в том, что на отключенной линии не выполняются работы и никто не прикасается к токоведущим частям. Все предохранители, лампы и тому подобные электрические приборы должны быть сняты.
Перед испытанием с отключенных токоведущих частей снимается остаточный заряд. Делается это путем их соединения с шиной заземления. Контактная перемычка убирается только после подключения измерителя. По окончании испытания остаточный заряд снова снимается кратковременным восстановлением заземления.
В стандартную комплектацию мегомметра входит три щупа. К ним подключается: защитное заземление, тестируемая линия, экран. Последний используется для исключения токов утечки.
Методику измерения можно представить следующим образом:
- В соответствии с требованиями ПУЭ, предъявляемыми к линии, выбирается тестовое напряжение. Например, для домашней проводки устанавливается значение от 100 В до 500 В. При работе с цифровым прибором для этого необходимо нажать кнопку «Тест», а на аналоговом покрутить ручку до того момента, пока индикатор не сообщит о появлении нужной величины напряжения.
- Линейный вывод тестера подключается к проверяемой жиле кабеля, а земляной — к остальным проводам, объединенным в жгут. То есть каждая жила проверяется относительно остальных проводов, электрически связанных между собой.
- Каждая жила испытывается относительно земли, при этом остальные провода к заземлению не подключаются.
- Если полученные данные оказываются неудовлетворительными, то измерения проводят отдельно для каждой жилы по отношению ко всем взятым проводникам в кабеле.
- Все полученные значения записывают, а затем их сравнивают с нормами ПУЭ и ПТЭЭП.
Следует отметить, что если по каким-либо причинам в низковольтной сети перед испытанием отключить нагрузку не представляется возможным, то замер фазного и нулевого проводников проводится только относительно РЕ (земли). При этом рабочие нули следует отключить от нейтральной шины. Если же это не выполнить, то полученные данные для любого провода будут одинаковы и равны сопротивлению проводника с наихудшими параметрами.
Устройство и принцип работы
Вопрос о том, как прозвонить кабель мегаомметром, встает в связи с невозможностью корректно измерять этот показатель посредством обычного мультиметра. Последний не дает возможности оценить наличие повреждений у кабельного изоляционного слоя и нарушений его целостности: даже в случае достаточно большого номинального напряжения ток утечки слишком мал, чтобы измеряться мультиметром.
Мегаомметр дает возможность определять сопротивление изоляционного материала, разделяющего кабельные жилы, обмотки электродвигателя, иные конструкции в электроинструментах.
Важно! Данные приборы выпускаются в разных вариантах исполнения. Чтобы выбрать, какой измеритель приобрести, стоит опираться на особенности их функционирования, а также учитывать сметы и расценки.
Электромеханический мегаомметр
Это самая ранняя конфигурация данного прибора. Она включает в себя генератор тока, работающий от вращения ручки, сопротивления, амперметр со шкалой, а также клеммы, к которым при определении нужных параметров подсоединяются проводки: заземление, линия и экран. Аппарат можно описать как обладающий простой конструкцией и не зависящий от внешних источников тока. Есть и ряд минусов: высокая погрешность шкалы, необходимость поддержания неподвижности корпуса прибора для получения максимально точных измерений.
Электронный мегаомметр
В таких приборах испытательное напряжение формирует электросхема, замер реализуется посредством измерителя аналогового типа. Таким образом, можно проверять сопротивление без необходимости крутить ручку. Он также позволяет замерить показатель абсорбции, описывающий содержание влаги в изоляционном материале.
Микропроцессорные мегаомметры
Основными плюсами таких приборов являются компактное исполнение и наличие цифрового табло. Это позволяет совместить разные функции (оценку сопротивления заземления, фазно-нулевой петли и иные) в одном корпусе, что избавляет от необходимости носить с собой много устройств.
Допустимые значения
Минимальное показание измеренных напряжений должно быть выше нормированных значений. Необходимая величина сопротивления закладывается заводом изготовителем кабельной или электротехнической продукции, согласно действующим техническим условиям.
Выпускаемая электротехническая продукция различается на несколько типов и бывает: общего применения, силовой, контрольной и распределительной. Между собой изделия разделяют не только по физическим характеристикам, но и конструктивным. Их разнообразие обусловлено средой окружения, в которой они используются. Например, кабель, предназначенный для прокладки в земле, усиливается металлической лентой и состоит из нескольких слоев изоляции.
Измеряется сопротивление изоляции в Омах. Но из-за больших величин с показателем всегда используется приставка мега. Указываемое число обычно рассчитано для определенной длины, чаще всего это километр. Если же длина меньше, то просто выполняется перерасчет.
Для кабелей, использующихся в связи и передающих низкочастотный сигнал, сопротивление изоляции, должно быть не менее 5 тыс. МОм/км. А вот для магистральных линий — выше 10 тыс. МОм/км. Но при этом всегда минимальное необходимое значение указывается в паспорте на изделие.
В общем же случае приняты следующие нормы сопротивления изоляции:
- кабель, проложенный в помещении с нормальными условиями окружающей среды, — 0,50 МОм;
- электроплиты, не предназначенные для переноса, — 1 МОм;
- электрощитовые, содержащие распределительные части и магистральные провода, — 1 МОм;
- изделия, на которые подается напряжение до 50 В, — 0,3 МОм;
- электромоторы и другие приборы, работающие при напряжении 100−380 вольт, — 0,5 МОм;
- устройства, подключаемые к электрической линии, предназначенной для передачи сигнала с амплитудой до 1 кВ, — 1 МОм.
Для кабелей, подключенных к силовым линиям, действует немного другая норма. Так, провода, используемые в электрической сети с напряжением более 1 кВ, должны иметь значение сопротивления не менее 10 МОм. Для остальных же, кроме контрольных, минимальный порог снижен вдвое. Для контрольных проводов норматив требует значение сопротивления не менее 1 МОм.
Контроль над изоляцией
Сопротивление изоляции относится к важному параметру электротехнической продукции. Именно от нахождения параметра в установленных нормах зависит безопасность работы. Поэтому важно периодически замерять величину, вовремя выявляя отклонения. Кроме того, для промышленных объектов предусмотрена обязательная периодичность проведения измерений.
В соответствии с установленными нормами и правилами, измерения изоляции должны осуществляться:
- для передвижных или переносных установок не реже одного раза в полугодии;
- для внешних приборов и кабелей наружной прокладки, а также в помещениях с повышенной опасностью — не менее одного раза в год;
- для всех остальных случаев не реже одного раза в три года.
То есть в помещениях, например, таких как офис, магазин, школа, измерение на сопротивление должно выполняться не реже одного раза в 36 месяцев. После окончания испытаний в обязательном порядке составляется акт, в котором указываются измеренные данные. Если замеры неудовлетворительные, то электрический участок выводится в ремонт до момента его приведения к требуемым нормам.
Тестирование изоляции с высоким сопротивлением: использование гнезда G на мегомметре
При измерении значений сопротивления изоляции (выше 1 ГОм) на точность измерений могут повлиять токи утечки, протекающие по поверхности изоляционного материала через имеющиеся на ней влагу и загрязнения. Значение сопротивления больше не является высоким, и поэтому пренебрежимо малым по сравнению с сопротивлением оцениваемой изоляции. Для устранения снижающей точность измерения изоляции поверхностной утечки тока на некоторых мегомметрах имеется третье гнездо с обозначением G (Guard). Это гнездо шунтирует измерительную цепь и повторно вводит поверхностный ток в одну из точек тестирования, минуя цепь измерения (смотрите рисунок ниже).
При выборе первой схемы, без использования гнезда G, одновременно измеряется ток утечки i и нежелательный поверхностный ток I1, поэтому сопротивление изоляции измеряется неверно.
Однако при выборе второй схемы измеряется только ток утечки i. Подключение к гнезду G позволяет отвести поверхностный ток I1, поэтому измерение сопротивления изоляции проводится правильно.
Гнездо G необходимо соединить с поверхностью, по которой протекают поверхностные токи, и которая не относится к таким изоляторам, как изоляционные материалы кабелей или трансформаторов. Знание возможных путей протекания испытательных токов через тестируемый элемент имеет решающее значение для выбора места соединения с гнездом G.
Требования безопасности
Одно из основополагающих правил при исследовании изоляции заключается в том, что приступать к работе, не удостоверившись в отсутствии напряжения на измеряемом участке, нельзя. Прибор, используемый для испытаний, должен быть поверенным или хотя бы быть сертифицированным.
Использовать необходимо лишь только тот мегомметр, выдаваемое напряжение которого соответствует установленным нормам. Так, для сетей или оборудования с напряжением до 50 В, используется тестер, выдающий 100 В. Применение прибора с меньшим значением не даст правдивости информации о состоянии участка, а большего — может привести к повреждениям.
Измерение сопротивления мегомметром необходимо выполнять только на отключенных токоведущих частях, с обязательным снятием остаточного заряда. При этом заземление с токопроводящих частей снимается лишь после подключения тестера. Соединительные провода подсоединяются с помощью изолирующих штанг. При работе прикасаться к токоведущим частям, даже в диэлектрических перчатках, запрещено.
