Měření izolačního odporu: Klíč k bezpečnosti a spolehlivosti elektrických zařízení

Měření izolačního odporu je zásadní diagnostický test, který je předepsán zákonem v normách VDE pro zkoušky elektrických zařízení, motorů a generátorů. Tento test umožňuje posoudit stav izolace v elektrických zařízeních a strojích pomocí měřicího přístroje. Jedná se o jednoduchou, ale velmi efektivní metodu pro hodnocení izolační pevnosti elektrických vinutí.

Princip měření izolačního odporu

Izolační odpor se musí měřit při stejnosměrném napětí. K měření odporu vůči zemi se používá stejnosměrný proud, čímž se analyzuje svodová kapacita a svodový proud izolačního systému. Hodnota izolačního odporu závisí na různých faktorech, včetně teploty vinutí. Naši odborníci vypočítávají odpor z úbytku napětí na izolaci.

Standardy a normy

• Měření podle normy VDE 0100 část 410 trvá přesně 60 sekund, aby bylo možné získat srovnatelné hodnoty.
• V průmyslovém odvětví platí pro zařízení předpisy, které vyžadují izolační odpor 1000 ohmů na volt napětí při teplotě vinutí 25 °C.

Polarizační index (PI)

Při měření polarizačního indexu se zkušební napětí přikládá po dobu 600 sekund. Z poměru obou naměřených hodnot (RISO10/RISO1, tedy odporu naměřeného po deseti minutách a po jedné minutě) se vypočítá tzv. polarizační index (PI).

• Čím je tento poměr větší, tím je stáří izolace lepší.
• PI > 4 je považováno za dobrou, mladou izolaci.
• PI < 1,5 již značí velmi starou izolaci, která hrozí průrazem.

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 takových případech je nejprve třeba vyčistit a vysušit stroj.

Měření izolačního odporu u různých zařízení

Tato měření se provádějí na elektromotorech, generátorech a dalších elektrických zařízeních (zkušebních vzorcích).

Čtěte také: Průvodce dřevěným úhelníkem pro přesné měření

Měření u výkonových transformátorů

Měření izolačního odporu patří mezi nejstarší diagnostické metody v profylaktice výkonových transformátorů (i ostatního zařízení, např. točivé stroje). S rozvojem vědy a techniky se zlepšuje úroveň přístrojového vybavení. Reprodukovatelnost měření v dobách, kdy se používaly přístroje s ručním pohonem, byla velmi nízká a pravidelné sledování zařízení mohlo zachytit prakticky jen hrubé závady v izolačním systému. Vedle obecného problému s teplotní závislostí izolačního odporu se ještě uplatňoval vliv nestability měřícího napětí.

V současné době elektronické přístroje a to zvláště digitální, umožňují jednoznačnost odečtu měřené hodnoty (nová je však otázka vztahu odečtené a skutečné hodnoty vzhledem k vnitřnímu intervalu čítače přístroje). S rostoucí přesností měření vzrůstá význam způsobu zapojování měřených vinutí transformátoru. Tato podmínka je bez problému splněna při měření ztrátového činitele a kapacity v zapojeních UST a GTSg. Jiná je však situace u měření izolačního odporu.

Izolace má kapacitní charakter. Skládá se z tak zvané geometrické kapacity C, jejíž nabití na přiložené napětí je omezeno pouze vnitřním odporem zdroje, dále je to svodový odpor R, který má čistě ohmický charakter a následuje n-členů RC, které nahrazují různé druhy polarizačních dějů, které se v obvodu uplatňují po přiložení napětí. Časové konstanty RC členů mohou být od nejkratších časů limitujících nabití obvodu blízkých době nabití C, až naopak v reálně měřitelných případech víc jak desítky hodin. Pokles proudu v závislosti na čase v RC členech způsobuje vzrůstající hodnotu izolačního odporu.

Aby byla možná co největší lokalizace daného úseku dielektrického systému, předepisují se pořadí měření a zapojení vyvedených vinutí. Předepisuje se také uzemnění kladného pólu měřiče - mají se tedy udávat hodnoty zjištěné při měření záporným potenciálem proti kladné kostře, resp. záporný pól je přikládán na úsek s vyšším jmenovitým potenciálem, než má kostra. Po přiložení napětí na měřený objekt dojde k nabití určitých jeho částí. Před dalším měřením v jiném zapojení je nutné měřený obvod vybít.

Jak je všeobecně známo, izolační odpor se nejčastěji odečítá v časech 15 sec - R15 a 60 sec - R60 od počátku měření, nejčastěji při 2,5 kVss. Je nutné konstatovat, že delší doby přiložení stejnosměrného napětí jsou doprovázeny efektem „elektrostatického čištění“ oleje, které způsobuje přesun částic do míst, kde mohou způsobit problémy. Význam tohoto jevu roste se stoupajícím napětím, kdy se také začíná více uplatňovat napěťová závislost izolačního odporu.

Čtěte také: Postupy měření vlhkosti dřeva

Vybíjecí doba používaná v praxi nemusí postačovat k dokonalému vybití. V literatuře [1] se uvádí, že chyba měření izolačního odporu R60 při době vybíjení 1 min je asi 10 až 15% a při době 2 min kolem 5%. Při prodloužení doby vybíjení na 5 min by chyba zbytkovým nábojem měla být zanedbatelná.

U třívinutých transformátorů se pro výpočet šesti dílčích (základních) úseků dielektrika provádí 6 měření. Při době vybíjení např. 3 min je čistá doba měření třívinutého stroje 28 min. a při 5 min. vybíjení již činí 42 min. Při takto dlouhé době měření se u strojů, které vlivem předchozího provozu mají vysokou teplotu, může z důvodu chladnutí rušivě projevit teplotní závislost izolačního odporu. Potom hodnoty vstupující do výpočtu dílčích odporů nejsou měřeny při stejné teplotě a je tak díky nevhodné metodice měření snížena vypovídací hodnota metody. V těchto případech není vhodné urychlovat před měřením chladnutí stroje olejovými čerpadly, protože se zvětší teplotní spád mezi kapalnou a pevnou částí dielektrika a vlivem mezivrstvové polarizace může být měřená hodnota nižší.

Při nedostatečném vybití je z obrázku patrné, že proti skutečnosti budou úseky proti zemi vykazovat vyšší hodnoty, a úseky mezi vinutími, u kterých dochází k přepólování, hodnoty nižší. Přepólování dielektrika je nepříznivější stav, neboť v systému jsou části, které mohou mít opačné polarity - tedy kromě jiného, jakoby bylo přiloženo vyšší měřící napětí, resp. přesněji, přiložené napětí není na reálném úseku vinutí stejné. Z tohoto důvodu by byla vhodnější taková zapojení, ve kterých by k tomu nedocházelo. Z hlediska diagnostiky se kromě toho jeví jako účelné dílčí (základní) úseky (odpory) měřit přímo, než je dopočítávat. Zkreslení může nastat vlivem chyb měření.

Využitím stínícího vývodu měřiče je možné dílčí odpory změřit přímo, neboť rozdíl ve velikosti napětí na stínícím a měřícím vývodu měřiče je dán vnitřním odporem „čidla“ měřícího přístroje, který je běžně o několik řádů nižší, než odpor který překlenuje.

Měření u ponorných čerpadel

Ponorná čerpadla jsou citlivá na pronikání vody v důsledku opotřebení těsnění během používání. Ponorná čerpadla do vody nelze izolovat natřásacím stolem. Vzhledem k vyššímu napětí swing meter (500 V, 1000 V, 1500 V, 2000 V atd.), někdy ponorné čerpadlo jen do vody, ale stupeň izolace je snížen, izolace není špatná. Napětí v metrech čtverečních je velmi nízké, izolace ponorného čerpadla měřená do vody je velmi dobrá, v tuto chvíli můžete otevřít ponorné čerpadlo pro sušení.

Čtěte také: Řezivo: Měření a třídění

Běžné pracovní napětí multimetru je 9V. Problém s uzemněným zkratem čerpadla při měření multimetrem je normální, protože hlavní funkcí multimetru je měření průchodnosti, pro měření izolačního odporu není vhodné, protože měřicí napětí multimetru je nízké do 9V a sjednocená hrana elektrické, ale velmi velké, například několik tisíc ohmů až desítky megaohmů pro měření proudu je téměř nulové, takže jej nelze změřit přesně. Multimetr může pouze energii z odporu několika tisíc ohmů, pro izolační odpor by měl být v několika megaohmech, multimetr může testovat pouze izolační odpor nízkého stejnosměrného napětí, megohmetr bude vyšší než normální použití napětí k testování, v mnoha případech nízké napětí neunikne, napětí je vysoké, aby se ukázal únik.

Měření izolačního odporu u spotřebiče

Měření izolačního odporu se provádí u elektrického ručního nářadí a ostatních spotřebičů, které jsou revidovány podle ČSN 33 1600 ed.2, a u svařovacích zařízení kontrolovaných podle ČSN EN 60 974-4. Zdroj měřicího proudu se zapojí mezi spojené pracovní vodiče spotřebiče a přípojné místo PE vodiče k elektrické instalaci. V měřicím obvodu je zapojen ohmmetr, který vyhodnocuje izolační odpor.

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. Izolační odpor měřený zkušebním napětím uvedeným v tabulce 1 se považuje za vyhovující, jestliže bude hlavní rozváděč a každý distribuční obvod zkoušen zvlášť, se všemi svými koncovými obvody připojenými, ale s odpojenými spotřebiči, bude vykazovat izolační odpor, který není nižší než příslušná hodnota uvedená v tabulce 1. Tabulka 1 musí být použita také pro ověření izolačního odporu mezi neuzemněnými ochrannými vodiči a zemí.

Vliv přepěťových ochran (SPD)

Přestože jsou v tabulce 1 předepsány izolační odpory a zkušební napětí, jsou v instalaci z důvodu ochrany připojených předmětů a zařízení před přepětím stále častěji zařazovány přepěťové ochrany, které předepsané zkušební napětí, které je pro připojené zařízení přepětím, nevydrží. Přepěťové ochrany (SPD) 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. Upřednostňuje se při měření izolačního odporu SPD odpojit nebo podle pokynů výrobce vyjmout moduly z SPD. 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.

Minimální hodnoty izolačního odporu

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 jako minimální přípustné předepisuje tabulka 1, 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 hodnoty uvedené v tabulce 1 dodržet, 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.

Naši odborníci mají rozsáhlé odborné znalosti v oblasti měření izolačního odporu. K vypracování znaleckých posudků používáme nejmodernější vybavení. Na základě toho poskytují podrobná doporučení a radí s jejich prováděním. Měření izolace se provádí v souladu s příslušnými normami a předpisy. Naším cílem je poskytnout zákazníkům komplexní přehled o stavu izolace jejich elektrických systémů. Rádi podpoříme při přijímání nezbytných opatření ke zvýšení bezpečnosti a účinnosti stroje. Kromě toho Baumüller Services nabízí také poradenské služby v této oblasti. Na základě našich zkušeností doporučujeme pravidelnou údržbu elektrických systémů, motorů a generátorů.

V případě, že dojde k závadě cívky nebo vinutí, kterou nelze odstranit, jsou k dispozici sady cívek připravené k okamžité montáži a kompletní nová vinutí, dokonale přizpůsobená vašim potřebám.

Přístroje pro měření izolačního odporu

Na trhu je k dispozici široká škála měřicích přístrojů pro měření izolačního odporu.

• Analogový tester izolačních odporů: Měření izolačních odporů do 1000 MΩ, zkušební napětí do 1000 V, měření střídavého napětí do 600 V.
• Profesionální tester izolace: S testovacím napětím až 5 kV a rozsahem měření do 10 TΩ. Nabízí vysoký zkratový proud 7 mA, výpočet indexů PI a DAR, měření kapacity, rampový test, nastavitelný filtr a praktickou dobíjecí lithiovou baterii.
• Tester izolace s napětím 1000 V až 10 kV: Maximální měřicí rozsah 2 TΩ.
• Tester izolace s napětím v rozsahu 500 V až 5 kV.
• Kyoritsu KEW 3125B - Měřič izolace: Digitální měřič izolačního odporu s napětími 500 V, 1 000 V, 2 500 V a 5 000 V. Měří odpory do 1 TΩ a vyhodnocuje polarizační index DAR a PI. Je vybaven 4 měřícími rozsahy napětí. Je schopen dodávat větší proudy nezbytné pro měření na dlouhých kabelových vedeních.
• Megabras MD 10KVR - Digitální tester izolace 10 kV megaohmmetr: Měřič izolace do 10 TΩ, testovací napětí 500, 1000, 5000, 10000 V, nastavitelné testovací napětí.

Kyoritsu 3125A

Přístroj Kyoritsu 3125A umožňuje volbu velikosti napětí od 250 V do 5 kV a rozsah měřitelného izolačního odporu až 1 TΩ. Vzhledem k tomu, že izolační stav vinutí se mění s časem, jak stárne materiál izolace, ale i s teplotou, která má navíc vliv na rychlost stárnutí, není pouhá kontrola izolačního odporu motorů dostatečným a průkazným indikátorem jeho stavu z pohledu možné poruchy.

MotorAnalyzer 2

Popsané měřicí metody a několik dalších pro rychlé ověření stavu motoru při údržbě v sobě sdružuje přístroj z produkce německé firmy Schleich nesoucí název MotorAnalyzer 2. Měřicí část přístroje obsahuje osm konektorů pro připojení tří fází čtyřvodičově. Lze tedy provést všechny základní testy motoru pohodlně bez přepojování. Pro testy s napětím nad 3 kV jsou dvě samostatné bezpečné VN svorky. Lze tedy měřit izolaci a elektrickou pevnost do 6 kV - izolační odpor od 1 MΩ do 99 GΩ. Přístroj měří PI a DAR. Mezi doplňkové testy patří např. měření indukčnosti jednotlivých cívek a kapacity vinutí vůči kostře, test směru otáčení motoru před jeho připojením k síti, hledání neutrální zóny komutátoru, hledání mezizávitového zkratu pomocí přídavné sondy - to je test již pro servisní činnost při opravě motoru.

Pro snadné a rychlé testování při údržbě je MotorAnalyzer2 vybaven režimem automatického testování, při kterém jsou změřeny odpory a indukčnosti všech cívek a výpočet impedance, izolační odpor vůči kostře napětím nastavitelným od 0 až 3 000 V a nakonec je proveden rázový test na všech vinutích. To vše po jediném zmáčknutí červeného tlačítka bez nutnosti přepojování měřicích kabelů na jiné svorky v přístroji, protože o přivedení správného signálu na správnou svorku se postarají relé uvnitř přístroje. Tento test na MotorAnalyzer 2 dále umožňuje automatické krokování s rostoucím napětím až k přednastavené hodnotě. Lze tak snadno nalézt napěťově závislý průraz vinutí.

Praktické problémy s měřením izolačního odporu v obchodních centrech

V praxi nastávají problémy s ověřením izolačního stavu, zejména při periodických revizích prodejen v sítích hypermarketů a obchodních center. Vzhledem k rozložení práce, které si revizní technik neurčuje, zde většinou není možné být před a nebo po zavírací době. Uvést prodejnu do beznapěťového stavu provozovatelé většinou nenechají. Velký problém je i s dočasným vypnutím zásuvkových obvodů pro zkoušku proudového chrániče (např. pomocí Eurotest XE3102H BT), protože na ně jsou napojeny pokladny, PC, routery, modemy atd.

Měření izolačního odporu v provozu

Pokud je přívod k jistícímu místu, rozvaděči, rozvodnici veden TN-S, beznapěťový stav moc nepomůže. U zásuvkových obvodů ano, za předpokladu, že se odpojí vše na ně připojené, což je v praxi na takové prodejně většinou nereálné. U světelných obvodů a jiných napevno připojených el. zařízení se při měření smyčka uzavře přes N vodič k místu rozdělení PEN na PE a N a přes PE zpět, což neumožňuje změřit izolační stav, ale pouze odpor obvodu. Odpojovat všechny vodiče N ze svorkovnice v rozvaděči přeci není reálné.

Revizní technici se potýkají s tlakem na to, aby ve zprávě uváděli, že měřili izolační stav, i když to v podstatě není možné. V předchozích revizních zprávách se často uvádí, že měření bylo provedeno, ale v praxi provozovatelé nechtějí nechat vypnout ani PC pokladny nebo zhasnout jeden z mnoha světelných obvodů, natož vypnout celou prodejnu.

Řešení problémů a odpovědnost

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 půjdou změřit izolační stavy na všech výstupních obvodech z daného rozvaděče. Složité a mnohdy nemožné je zpřístupnění, možnost vypnutí a možnost odpojení nebo rozpojení částí elektrické instalace nebo připojeného elektrického zařízení.

Osobně nemám moc zkušeností s obchodními centry, ale rozhodně bych trval na umožnění vypnutí revidovaných prostor. Bez toho nelze revizi provést korektně. V pozici zaměstnance je třeba vyvinout tlak na zaměstnavatele, aby si vyjednal v podmínkách při provádění revizí umožnění uvedení zařízení do beznapěťového stavu. V průmyslu je vždy možné vyjednat termín, kdy je možné zařízení vypnout.

Jestliže vám to nebude umožněno, nemůžete korektně provést revizi. Zaměstnavatel nemůže nutit provést revizi nekorektně. Je to analogické s tím, kdyby řidiče nutil zaměstnavatel jezdit s automobilem v nevyhovujícím technickém stavu.

Malou prodejnu si dovedu představit. V super nebo hypermarketu vám to podle mého názoru neumožní a ani váš zaměstnavatel s tím nic nenadělá. Přesto se revize i v těchto prostorách dělají. Aby byla zpráva korektní, je nutné uvést, co konkrétně předmětem revize je a co revidováno a měřeno nebylo a uvést PROČ. Uvést to tak, aby to provozovateli bylo jednoznačně dané. Revize tedy nebude zcela úplná, ale ne z Vaší viny. Jestli se to bude takto líbit Vašemu zaměstnavateli nebo přímo provozovateli, je jeho věc.

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 cucat z prstu, ale pravdivě uvést v revizi, že toto a toto, nebylo možno změřit, či prohlédnout a to z tohoto, nebo jiného důvodu. Tím přenese odpovědnost za stav zařízení na provozovatele, který mu pro tyto úkony nevytvořil odpovídající podmínky. Lhaním v revizní zprávě, dosáhne pouze toho, že v případě nějakého problému, ponese celou tíhu odpovědnosti sám, na svých bedrech. A to se mu za současných cen za revizní práce jen těžko může vyplatit.

Pokud by nebylo při revizi umožněno vypnutí většiny obvodů v obchodním centru, tak se dle mého názoru bude jednat o přímé naplnění níže uvedené zvýrazněné citace ze zákona 251/2005 Sb., což znamená, že nebylo zajištěno provedení revize ve stanoveném rozsahu.

Zákon 251/2005 Sb. - Přestupky na úseku vyhrazených technických zařízení

§ 20

Přestupky na úseku vyhrazených technických zařízení

1. Fyzická osoba se dopustí přestupku na úseku bezpečnosti vyhrazených technických zařízení tím, že
   1. v rozsahu oprávnění nebo osvědčení vydaného organizací státního odborného dozoru na provádění prohlídek, revizí nebo zkoušek při provozování vyhrazených technických zařízení nezajistí provedení prohlídek, revizí nebo zkoušek ve stanoveném rozsahu,
   2. bez oprávnění nebo osvědčení vydaného organizací státního odborného dozoru na provádění prohlídek, revizí nebo zkoušek při provozování vyhrazených technických zařízení provádí ve stanovených případech prohlídky, revize nebo zkoušky,
   3. nedodrží určenou lhůtu pro odstranění závad zjištěných při kontrole.
2. Za přestupek podle odstavce 1
   1. písm. c) lze uložit pokutu až do výše 1 000 000 Kč,
   2. písm. b) lze uložit pokutu až do výše 2 000 000 Kč.

Není rozumné si vědomě přidělávat problémy a strkat tak s plným vědomím hlavu do oprátky, navíc za někoho jiného a minimální odměnu. Jinak se jistě nechá zařídit vypnutí v čase, kdy provozovna nejede, případně po domluvených částech. Například při výchozí revizi elektro ve společných prostorách obřího nákupního centra v Liberci se měřilo v noci, protože se při kolaudaci zjistilo, že nemají na inkriminované prostory VRZ elektro. Vše je to o domluvě a dohodě.

Tabulka 1: Minimální hodnoty izolačního odporu a zkušební napětí dle ČSN 33 2000-6 ed. 2

Tato tabulka udává minimální požadované hodnoty izolačního odporu a odpovídající zkušební napětí pro různé typy obvodů a jmenovitá napětí instalace. Je klíčová pro ověření bezpečnosti elektrických instalací.

tags: #mereni #izolacniho #odporu #u #nautyly

Oblíbené příspěvky:

• Kompletní průvodce těsnicími tmely Mapei
• Zánik obce Cech svatého Víta
• Soustruh na dřevo Scheppach DM 600 VARIO: Recenze
• KVK Jemný Vnitřní Štuku: kompletní technické parametry
• výhody betonové dlažby v exteriéru