PergolyIzolační Stav Rozváděče: Důležitost, Měření a Monitorování
Vzhledem k důležité úloze rozváděče při řízení a ochraně v energetické soustavě je její bezpečný provoz přímo spojen se stabilitou a spolehlivostí energetické soustavy. Izolační výkon rozváděče se bude s postupem času a vlivem prostředí postupně snižovat. V závažných případech může vést k poruchám, jako jsou oblouky a zkraty, což představuje velkou hrozbu pro energetický systém. Proto je monitorování izolace rozváděče velmi potřebnou prací v energetickém systému.
Nejzávažnějším důvodem testování izolace je zaručení bezpečnosti osob i veřejnosti. Navíc je testování izolace důležité pro ochranu a prodloužení životnosti elektrických systémů a motorů. Periodické údržbové testy mohou poskytnout cenné informace o stavu opotřebení a pomoci s předpovědí možné poruchy systému. Včasná náprava problémů bude znamenat nejen bezporuchový chod systému, ale také prodlouží provozní dobu nejrůznějšího vybavení.
Příčiny Nízkého Izolačního Odporu
Najít příčinu nízké hodnoty izolačního odporu v izolované soustavě někdy bývá zapeklitý oříšek. První kategorie zahrnuje případy, kdy opravdu došlo k degradaci izolace kabelů nebo konektorů, k znečištění rozvodnic a kontaktů. Jedná se zejména o letité instalace, případně o rozvody v náročném prostředí s výskytem prachu, vlhkosti nebo vysokých teplot. Poškozenou izolaci mohou samozřejmě mít také jednotlivé spotřebiče.
Další potíže, které mohou vznikat při monitoringu izolačního odporu, jsou rovněž spojené s modernizacemi napájecích soustav. Stává se totiž, že při modernizaci jsou v rozvodech „zapomenuty“ například staré voltmetry, které bývají „opřené“ o zem. Nově instalovaný hlídač izolačního stavu v takovém případě měří vnitřní odpor tohoto voltmetru a výsledkem je hodnota izolačního odporu v modernizované IT soustavě v řádech desítek až jednotek kOhm. Je třeba si uvědomit, že veškeré obvody, komponenty a přístroje zapojené mezi aktivní vodiče a zem snižují hodnotu izolačního odporu v dané IT soustavě. Stejný efekt jako „zapomenutý“ voltmetr mohou mít i některé moderní analyzátory kvality sítě připojené do IT sítě za účelem měření spotřeby nebo harmonických.
Moderní průmyslové provozy často využívají pohony s frekvenčními měniči nebo nejrůznější aplikace se střídači a/nebo usměrňovači. Moderní výkonové polovodičové prvky jsou často zdrojem rušivých signálů, které se dříve v izolovaných soustavách nevyskytovaly. Z tohoto důvodu nejsou starší typy hlídačů izolačního stavu odolné např. vůči nízkým nebo vysokým kmitočtům. V případě modernizace výrobní linky mohou být nové spotřebiče příčinou signalizace zhoršeného izolačního stavu. V tomto případě se ale nejedná o závadu izolace, ale o nesprávně aplikovaný přístroj, který může díky zastaralé měřicí metodě udávat nesprávné hodnoty nebo být zdrojem falešných alarmů.
Čtěte také: Využití OSB desek s izolační výplní ve stavebnictví
Nízká hodnota izolačního odporu nebo polarizační index nižší než 2 lze považovat za příznak poškozené nebo vadné izolace, což může vyvolat zkrat nebo jiné nežádoucí jevy. V případě nízkých hodnot izolačního odporu a polarizačního indexu je nejprve třeba vyčistit a vysušit stroj.
Specifickým případem zhoršení izolačních vlastností je vliv povodní. Pokud váš dům zasáhly povodně, je obnova elektrické instalace jedním z klíčových kroků pro bezpečné uvedení zpět do provozu. Pokud rozváděče nebyly přímo zaplaveny, ale nacházely se v oblasti zasažené vodou, jejich funkce by měla zůstat zachována. Avšak vzhledem k tomu, že většina přístrojů používaných v záplavových oblastech není navržena pro vysokou odolnost vůči vlhkosti, mohlo dojít ke zhoršení izolačních vlastností. Před jejich opětovným použitím doporučujeme provést ověření těchto izolačních vlastností pomocí měřiče izolace. Plastové rozváděče a kryty přístrojů mohou být znovu použity, pokud se provede důkladné vyčištění (nejlépe proudem vody) a vysušení po demontáži všech přístrojů a svorkových bloků. Přístroje, jako jsou modulární jističe, proudové chrániče, spouštěče motorů a další, nelze po zaplavení bezpečně používat. Tyto přístroje jsou nerozebíratelné a není možné je spolehlivě vyčistit a vysušit. I když mohou zdánlivě fungovat, jejich spínací mechanismy a bezpečnostní vlastnosti nejsou zaručeny. Pojistkové držáky, odpínače a spodky všech typů mohou být po důkladném vyčištění a vysušení znovu použity. Nicméně pojistkové vložky a válcové odpínače nelze po zaplavení znovu použít a je nutné je vyměnit za nové.
Princip Měření Izolačního Odporu
Měření izolačního odporu je zkouška elektrických zařízení, motorů a generátorů, tzv. zkušebních vzorků, předepsaná zákonem v normách, například VDE. Tento diagnostický test lze použít k posouzení stavu izolace v elektrických zařízeních a strojích pomocí měřicího přístroje. Měření izolačního odporu je jednoduchý, ale velmi efektivní test. Měření izolačního odporu se musí provádět při stejnosměrném napětí. Zaznamenává se odpor izolační pevnosti elektrických vinutí. K měření odporu vůči zemi se používá stejnosměrný proud. Tímto způsobem se analyzuje svodová kapacita a svodový proud izolačního systému.
Při testování izolace používáme relativně vysoké stejnosměrné napětí, aby byl unikající proud zjevnější. Účelem přístrojů je aplikovat testovací napětí „nedestruktivním“ a velmi kontrolovaným způsobem. Přestože dodávají vysoké napětí, dodávaný proud je přísně omezený. Všechny digitální multimetry (DMM) mají schopnost měření odporu (v ohmech), tato funkce však využívá jen pár voltů. U systémů, které mají pracovat s více než pár volty, nám použití standardní funkce měření odporu neposkytuje přesný obrázek neporušenosti izolace. Izolaci chceme měřit při vyšším než provozním napětí. Při měření pod napětím dochází v izolaci k fyzickým jevům, v jejichž důsledku dochází k průtoku proudu, který se skládá z:
- kapacitního nabíjecího proudu - závislého na kapacitě;
- absorpčního proudu;
- svodového proudu.
Třívodičová metoda používaná u všech pokročilých přístrojů umožňuje eliminovat vliv proudu povrchového svodu. V případě kabelů je nutné ovinout izolaci žíly kovovou fólií, která je napojena na stínicí svorku měřicího přístroje - měřen je pouze únikový proud proudící izolací. Měření třívodičovou metodou je doporučováno všude tam, kde máme co do činění s velkými plochami vystavenými vlivům znečištění. Hodnota izolačního odporu závisí na různých faktorech.
Čtěte také: Kročejová izolace a její použití
Měření podle normy VDE 0100 část 410 trvá přesně 60 sekund, aby bylo možné získat srovnatelné hodnoty. Při měření polarizačního indexu se zkušební napětí přikládá po dobu 600 sekund. V průmyslovém odvětví platí pro zařízení předpisy, které vyžadují izolační odpor 1000 ohmů na volt napětí při teplotě vinutí 25 °C. Tato měření se provádějí na elektromotorech, generátorech a dalších elektrických zařízeních (zkušebních vzorcích).
Testery izolačního odporu lze používat ke zjišťování integrity vinutí nebo kabeláže motorů, transformátorů, rozvaděčů a elektrických instalací. Metoda testování je dána typem testovaného vybavení a důvodem testování.
Normativní Požadavky a Praktické Aspekty Měření
S dřívějším požadavkem ČSN 34 1010 na minimální hodnotu 1.000Ω/1V v prostorách normálních a 50Ω/1V v prostorách mokrých nebo venkovních se ČSN 33 2000-6, která řeší i požadavky na pravidelné revize, zatím rozloučila. Rovněž striktní požadavek na měření fázových vodičů navzájem při výchozích revizích už tak jednoznačně definován není. Nové pojetí vyžaduje měření mezi každým pracovním vodičem a ochranným vodičem nebo zemí (v síti TN-C se vodič PEN považuje za součást země). I když se izolační odpor bez ohledu na prostředí, ve kterém je instalace situována, doporučuje ověřit i mezi pracovními vodiči navzájem, povoluje norma pro účely této zkoušky pracovní vodiče (fázové vodiče a nulový vodič) spolu navzájem spojit. Měření izolačního odporu mezi pracovními vodiči se považuje za nutné v místech s nebezpečím požáru. Jinak bude rozhodnutí záviset na okolnostech: složitosti odpojení instalace, spotřebiče nebo svítidla a důvodu měření. Tato informace je pro vedoucího elektrotechnika důležitá, aby se při kontrole práce pracovníka provádějícího měření mohl snadněji orientovat a případně rozsah a způsob měření ovlivnit.
Přestože normativní část normy nerozlišuje požadavky na naměřené hodnoty u zařízení nového a zařízení provozovaného ani požadavky na izolační stav z hlediska prostředí, v němž je zařízení instalováno, umožňuje příloha normy akceptovat i nižší hodnoty izolačního odporu instalace v prostorech mokrých a prosáklých. Podmínkou ovšem je splnění dalších požadavků z hlediska ochrany před úrazem elektrickým proudem v těchto prostorech. Pokud se nejedná o informativní měření, musí měřicí přístroj odpovídat ČSN EN 61557-2 a mít platnou kalibraci.
U elektrických zařízení, jejichž součástí jsou elektronické obvody, se stává měření izolačního stavu často problematické a občas se stává méně zkušeným pracovníkům nebo pracovníkům, kteří nemají k dispozici potřebné informace nebo podklady (dokumentaci), že zkušebním napětím elektronickou část zařízení znehodnotí. Izolační odpor se musí měřit mezi živými vodiči navzájem, a živými vodiči a ochranným vodičem spojeným se zemničem. Kde je to vhodné, je dovoleno živé vodiče spolu navzájem spojit. V praxi může být nutné provádět toto měření během montáže instalace před připojením vybavení. Tam, kde obvod obsahuje zařízení, které je náchylné k tomu, aby ovlivňovalo výsledky nebo aby bylo měřením poškozeno, musí být provedeno pouze měření mezi spolu vzájemně spojenými živými vodiči a zemí.
Čtěte také: Vlastnosti OSB desek v izolaci
Přepěťové ochrany (SPD) by se měly před měřením odpojit, nebo podle pokynů výrobce vyjmout moduly z SPD. Přepěťové ochrany při zvýšení napětí nad provozní hodnotu začnou propouštět proud, který s tím, jak se napětí zvyšuje, roste. To je princip ochrany před přepětím. Měření izolace pomocí napětí, které již vyvolá funkci této ochrany, není možné. Pokud však odpojení SPD není prakticky proveditelné (např. v případě pevných zásuvek obsahujících přepěťové ochrany), je možno zkušební napětí pro takové obvody snížit na DC 250 V. Přitom však izolační odpor musí vykazovat hodnotu nejméně 1 MΩ. Některé SPD obsahují indikační obvody, které mohou zkreslit měření izolačního odporu mezi pracovními vodiči.
Stejně jako v některých případech není prakticky proveditelné odpojit přepěťové ochrany, nemusí být vždy, pro účely revize, prakticky proveditelné odpojit některé pevně připojené spotřebiče (jako jsou např. ventilátory, svítidla, stroje). Pokud instalace vykáže dostatečný izolační odpor i s těmito pevně připojenými spotřebiči, je vše v pořádku. Při nižším izolačním odporu je pak nutno vyhledat spotřebiče se sníženou hodnotou izolačního odporu a toto měření opakovat. Pokud jsou při tomto měření k instalaci připojené některé spotřebiče, je třeba ověřit, že tyto spotřebiče neobsahují komponenty nebo obvody, které by měřením mohly být poškozeny.
Otázkou je, zda minimální hodnoty izolačního odporu uvedené v ČSN 33 2000-6 ed. 2 zaručují, že izolace je naprosto v pořádku. Ve skutečnosti ani tyto hodnoty bezvadný stav izolace nezaručují. Ve většině případů totiž měřicí rozsah přístroje ani nestačí na to, aby ukázal skutečnou hodnotu izolačního odporu. U nových instalací je dnes již možno předpokládat, že hodnota jejich izolačního odporu se bude pohybovat řádově v gigaohmech. To znamená, že hodnota izolačního odporu naměřená řádově v hodnotách, které norma předepisuje jako minimální přípustné, již může naznačovat, že izolace má některá slabá místa. Pro instalace, které je nutno provozovat za nepříznivých podmínek okolí, u zařízení provozovaných ve venkovním prostředí, instalací ve vlhkých a mokrých prostorách, kdy není možné dodržet standardní hodnoty, se uplatní jiná opatření. Těmi jsou např. uzemnění neživých upevňovacích částí, které jsou součástí impedance smyčky poruchového proudu, umístění hořlavých hmot v dostatečné vzdálenosti od vodičů obvodu, opatření, aby unikající proud nevedl ke vzniku nebezpečných dotykových napětí nebo požáru. Takovou instalaci je možné provést např. v sítích IT.
Výzvy v Praxi a Etika Revizního Technika
Vlastní měření izolačních stavů není nic složitého. V podstatě je potřeba v rozvaděči rozpojit klemu mezi PEN a N a pokud je to rozvaděč, který má přívod v TN-S, pak je třeba od svorky N odpojit přívodní vodič N. Tím zajistíte, že vám půjdou změřit izolační stavy na všech výstupních obvodech z daného rozvaděče. Složité a mnohdy nemožné je však zpřístupnění, možnost vypnutí a možnost odpojení nebo rozpojení částí elektrické instalace nebo připojeného elektrického zařízení. V praxi se revizní technici často potýkají s problémem, kdy není možné uvést objekt do beznapěťového stavu pro provedení měření. Rovněž je obtížné zajistit dočasné vypnutí zásuvkových obvodů, například v obchodních centrech, kde jsou na ně napojeny pokladny, počítače a síťová zařízení. Při měření, pokud se smyčka uzavře přes N vodič k místu rozdělení PEN na PE a N a přes PE zpět, nezměří se izolační stav, ale odpor celého obvodu. Odpojovat všechny vodiče N ze svorkovnice v rozvaděči přeci není reálné.
Revizní technik by měl v revizní zprávě uvést pravdivé údaje o tom, kde a co měřil. Pokud mu nebylo nějaké měření určité části umožněno, neměl by si tyto informace vymýšlet, ale pravdivě uvést v revizi, že toto a toto nebylo možno změřit či prohlédnout, a to z konkrétního důvodu. Tím přenese odpovědnost za stav zařízení na provozovatele, který mu pro tyto úkony nevytvořil odpovídající podmínky. Jestliže není umožněno vypnutí revidovaných prostor, nelze revizi provést korektně. Dle odborného názoru nemůže zaměstnavatel nutit provést revizi nekorektně. Lhaním v revizní zprávě dosáhne technik pouze toho, že v případě nějakého problému ponese celou tíhu odpovědnosti sám, na svých bedrech.
Je dobré mít na paměti, že z hlediska hodnoty izolačního odporu jsou si jednotlivé spotřebiče rovnocenné. Dost často se v praxi při vyhledávání poruchy izolace setkáváme s představou, že porucha izolace bude na nějakém „velkém“ spotřebiči, například na frekvenčně řízeném pohonu o výkonu 2 MW. Taková zařízení ale většinou prochází pravidelnými revizemi. Nicméně při měření se následně často ukáže, že závadu způsobuje čerpadlo s výkonem pár kW, které se právě z důvodu zanedbatelného odběru nikdy nerevidovalo.
Moderní Systémy pro Monitorování a Lokalizaci Poruch Izolace
Elektrické monitorování je běžně používaná metoda při monitorování izolace rozváděčů, kterou lze zhruba rozdělit na online monitorování a offline monitorování. Online monitorování je monitorování v reálném čase během provozu rozváděče, které dokáže rychle detekovat poruchy izolace v rozváděči a zabránit nehodám. Offline monitorování se provádí, když je rozváděč zastaven, což vyžaduje pravidelné monitorování a nemůže odrážet změny izolačního výkonu v reálném čase. Proto je v současnosti při monitorování izolace rozváděčů široce používáno online monitorování.
Moderní hlídače izolačního stavu využívají aktivních měřicích metod pro stanovení hodnoty izolačního odporu v monitorované IT soustavě. Výrobci se navíc snaží přizpůsobovat měřicí metody konkrétním aplikacím, je tedy nezbytné přistupovat k výběru přístroje s přihlédnutím ke všem důležitým parametrům monitorované soustavy, jako je typ sítě (AC/DC), jmenovité napětí sítě, možnost výskytu nízkých nebo vysokých kmitočtů, charakter instalovaných spotřebičů, hodnota rozptylové kapacity v síti a další. Špatně zvolený hlídač izolačního stavu může indikovat nesprávnou hodnotu izolačního odporu, případně být zdrojem falešných alarmů.
Základní pravidla pro instalaci hlídače izolačního stavu zní: přístroj musí být instalovaný co nejblíže zdroji a v jedné izolované soustavě smí být pouze jeden hlídač izolace. Jednou izolovanou soustavou se přitom myslí celá IT síť až po galvanické oddělení. V praxi se často setkáváme se situací, kdy je provedena modernizace podružného rozváděče. Projektant při návrhu rozváděče zjistí, že se jedná o izolovanou soustavu, a tak do rozváděče navrhne hlídač izolačního stavu. Nicméně v nadřazeném rozváděči, který se ale v projektu neřeší, je hlídač izolačního stavu již instalován. Výsledkem jsou nesprávné hodnoty izolačního stavu indikované oběma přístroji - vznikne totiž situace, kdy si přístroje měří navzájem svoje vnitřní odpory, které se typicky pohybují v řádu 100 kOhm a jsou tedy ve většině případech podstatně nižší, než je skutečná hodnota izolačního odporu dané IT soustavy. Dalším problémem mohou být falešné alarmy, které vznikají vzájemným ovlivňováním vlastního měření obou přístrojů. Moderní hlídače izolačního stavu totiž využívají aktivní měřicí metodu za využití napěťových pulzů superponovaných do monitorované sítě. Přístroj pak může nesprávně vyhodnotit napěťové pulzy generované druhým hlídačem.
Systémy pro automatickou lokalizaci poruch izolace
Bylo navrženo a vyvinuto online monitorovací zařízení s částečným výbojem pro rozváděč, které se vyznačuje silným výkonem v reálném čase, vysokou spolehlivostí, dobrou přesností, snadnou instalací a snadnou údržbou. Může dosáhnout monitorování izolačního stavu rozváděče v reálném čase a může včas detekovat a předcházet poruchám izolace v rozváděči. Online monitorovací zařízení pro částečné vybití v rozváděči je založeno na kombinaci snímačů pozemních vln (TEV) a ultrazvukových vln (AA). Prostřednictvím senzorů instalovaných na vnitřní stěně rozváděče jsou získávány signály částečného vybití v reálném čase a data jsou nahrávána do přenosové jednotky správy dat přes akviziční terminál.
Online monitorovací zařízení pro částečné vybití v rozváděči má více komunikačních rozhraní, jako jsou RS485, RJ45 a USB, které lze snadno připojit k různým typům sběrných terminálů. Vyznačuje se vysokou citlivostí a vysokou přesností měření, které dokáže přesně zachytit signály částečného vybití a nahrát data v reálném čase na cloudové servery prostřednictvím bezdrátové komunikace. Cloudové servery mohou ukládat, analyzovat a zpracovávat nahraná data a vyhodnocovat a předpovídat provozní stav rozváděče pomocí technických prostředků, jako je dolování dat a rozpoznávání vzorů.
Naši servisní technici jsou vybaveni špičkovou měřicí technikou firmy Bender pro vyhledávání poruch izolace. Dle potřeby zajistíme výjezd techniků do místa instalace a poruchu izolace lokalizujeme. Měření samozřejmě probíhá za provozu pod napětím bez nutnosti přerušení výroby.
Systém EDS vyvinutý firmou Bender tvoří hlídač izolačního stavu s integrovaným generátorem pulzů iso685-D-P, vyhodnocovací jednotky EDS440/441 a měřicí proudové transformátory. Celý systém je navržen jako stavebnice, která se přizpůsobí téměř jakékoliv aplikaci, a to jak z hlediska počtu a průřezu monitorovaných vodičů, tak z hlediska složitosti sítě. Instalace systému je možná i v sítích, kde dochází ke složitému propojování přívodů a vývodů, tak i v izolovaných DC soustavách s diodovou vazbou pro zálohované napájení vývodů.
Systém společnosti Bender využívá proudových pulzů pro vyhledávání poruch. Hlídač izolačního stavu iso685-D-P trvale monitoruje hodnotu izolačního stavu sítě. V případě vzniku poruchy se automaticky začnou generovat testovací proudové impulzy, které jsou následně detekovány měřicími proudovými transformátory a vyhodnocovány lokalizačními jednotkami EDS. Překročí-li lokalizační proudový impulz nastavenou hodnotu odezvy ve vyhodnocovací jednotce EDS pro daný měřicí transformátor, systém signalizuje poruchu izolačního stavu na příslušném vývodu. Hlídače izolačního stavu a systémy pro vyhledávání poruch izolace od společnosti Bender přináší ucelené a sofistikované řešení pro zvýšení spolehlivosti a dostupnosti izolovaných soustav.
tags: #co #je #izolacni #stav #rozvadece
