Měření izolačního odporu a ověřování ochran v elektrických instalacích – Metody a normy

Měření izolačního odporu je klíčové pro ověřování bezpečnosti elektrických instalací, včetně požární bezpečnosti. Je nezbytnou součástí výchozích a pravidelných revizí. Cílem je zajistit bezpečný provoz a ochranu před úrazem elektrickým proudem i poškozením zařízení.

Základní požadavky na měření izolačního odporu

  • Izolační odpor elektrické instalace se musí měřit mezi každým pracovním vodičem a ochranným vodičem spojeným se zemničem.
  • Pro účely této zkoušky (měření) se mohou pracovní vodiče (fázové vodiče a nulový vodič) spolu navzájem spojit.
  • Izolační odpor se doporučuje ověřit i mezi pracovními vodiči navzájem, bez ohledu na prostředí instalace.
  • Izolační odpory se musí měřit i u zařízení, kde je uplatněna ochrana malým napětím SELV a PELV, nebo ochrana elektrickým oddělením.

Vliv přepěťových ochran (SPD) a jiných přístrojů

Jestliže je pravděpodobné, že výsledky měření mohou být ovlivňovány přepěťovými ochranami (SPD) nebo jinými přístroji, nebo jestliže takové přístroje mohou být měřením poškozeny, mají se tyto přístroje před měřením odpojit. 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 možné zkušební napětí pro takové obvody snížit na hodnotu 250V DC. Přitom však izolační odpor musí vykazovat hodnotu nejméně 1 MΩ. Některé SPD obsahují indikační obvody, které mohou zkreslit měření izolačního odporu mezi pracovními vodiči.

Měření izolačního odporu v řídicích a ovládacích obvodech

V určitých případech, především u řídicích a ovládacích obvodů elektronických systémů, lze izolační odpor změřit pouze u kabelových vedení před zapojením do těchto systémů (binární vstupy, binární výstupy, signalizační obvody, obvody proudových smyček atd.). Tato zařízení jsou výrobky, které jsou vzájemně propojeny a z hlediska bezpečnosti jsou ověřeny ve smyslu zákona č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky. Při výchozí revizi se provádí kontrola správného zapojení a dodržení požadavků výrobce na napájecí zdroje a způsob provedení instalace těchto obvodů a připojených zařízení.

V případě pravidelné revize je ve většině případů technicky nemožné provést měření izolačního stavu bez zásahu do zapojení, často i z provozních důvodů. Zásahy do stávajícího zapojení za účelem měření izolačního stavu mohou způsobit poškození nebo poruchu řídicího systému.

Měření u elektronických zařízení a speciálních obvodů

U elektronických zařízení je možné určitá měření provést pouze v době montáže - např. měření izolačního odporu signalizačních a řídicích obvodů systému SŘTP. Bezpečnost u těchto zařízení byla ověřena kontrolou a měřením přechodových odporů a připojovacích svorek ochranných vodičů, tj. ověření připojení k ochranné soustavě napájecí sítě.

Čtěte také: Průvodce dřevěným úhelníkem pro přesné měření

  • Zařízení třídy ochrany II (dvojitá izolace ČSN 33 2000-4-41 ed.2 čl.412): Provedena fyzická kontrola přístrojů a zařízení.
  • Obvody SELV a PELV (ochranné opatření - ochrana malým napětím): Provedena kontrola zdrojové části ve smyslu ČSN 33 2000-4-41 ed.2 čl.414.3, včetně ověření požadavků na tyto obvody - ČSN 33 2000-4-41 ed.2 čl.414.4.
  • Obvody FELV (funkční malé napětí): Provedena kontrola požadavků ČSN 33 2000-4-41 ed.2 čl.411.7.

Měření izolačního odporu u elektromotorů

U elektromotorů je nutné dodržet požadavky výrobce. Před uvedením do chodu nebo spuštěním déle nepoužívaného elektromotoru je nutné zkontrolovat, zda se nezhoršil izolační stav. Izolační stav je nutno rovněž kontrolovat při prohlídkách v souladu s ustanovením ČSN 34 3205 a ČSN 35 0010. Velikost izolačního odporu za studena před připojením musí být nejméně 5 MΩ.

Měření za studena je orientační pro zjištění průrazu izolace a zda mají všechny cívky přibližně stejný izolační odpor. Hodnota izolačního odporu klesá se zvyšující se teplotou. Při nízkých teplotách (pod 30°C) může stroj absorbovat vlhkost a izolační odpor začne klesat.

Polarizační index PI

Jeden z parametrů používaných při hodnocení stavu izolace je tzv. polarizační index PI. U dobré izolace se po připojení měřicího napětí postupně zvyšuje izolační odpor. Při testování PI se měří izolační odpor ve dvou po sobě jdoucích časových intervalech - obvykle po jedné minutě a po deseti minutách od okamžiku přiložení měřicího napětí. Polarizační index PI je dán podílem obou změřených izolačních odporů. Pokud je hodnota PI 4 a vyšší, jedná se o výbornou izolaci. Čím nižší je hodnota PI, tím horší je stav izolace.

Metody a měřicí přístroje

Metoda měření izolačního odporu a požadovaná měřicí napětí jsou definovány v normách: HD 60364-6, E-04700, EN 61557-2.

Po přivedení měřicího napětí dojde v izolaci k průtoku proudu, který je složen z:

Čtěte také: Postupy měření vlhkosti dřeva

  • Kapacitního nabíjecího proudu.
  • Povrchového svodového proudu.
  • Proudu izolací.

Metoda tří vývodů, používaná ve všech moderních přístrojích, dovoluje vyloučit vliv povrchového svodového proudu. V případě kabelů musí být izolace jádra obalena kovovou fólií, spojenou s koncovkou stínění přístroje - měří se pouze svodový proud, protékající izolací.

Přístroje MIC-5000, MIC-2510, MIC-30 a MIC-2505, jakož i vícefunkční měřič MPI-525 umožňují měření izolace v definovaném časovém intervalu (maximálně 600 s), jakož i výstup dat v časových intervalech stanovených uživatelem. Na základě výsledků se vypočítá jeden nebo dva absorpční koeficienty, což současně poskytne informace o stavu izolace.

Postup měření

Před vlastním měřením je nutné zkontrolovat, zda je měřený objekt odpojen od napájecího zdroje. Je-li na měřeném objektu zjištěno napětí (nebo se napětí objeví během měření), přístroj měření přeruší a vyšle akustické signály abnormality. V průběhu měření se zobrazuje hodnota momentálního odporu, nebo aktuální hodnota svodového proudu.

Izolační odpor měřený zkušebním napětím se považuje za vyhovující, jestliže 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 tabulkách norem. Tabulky se používají také pro ověření izolačního odporu mezi neuzemněnými ochrannými vodiči a zemí.

Měření impedance poruchové smyčky

Ochrana před přímým kontaktem v obvodech, vybavených prvky nadproudové ochrany, se opírá o automatické vypnutí výkonu v případě nebezpečného dotykového napětí na přístupných prvcích elektrického zařízení. K průtoku tzv. zkratového proudu dochází v obvodu mezi fází a ochrannými vodiči; tento proud vypne nadproudový jistič a odpojí výkon. Je třeba změřit hodnotu impedance ZS, nutnou k určení, zda je ochrana správná či nikoliv.

Čtěte také: Řezivo: Měření a třídění

Při měření proudu smyčky nakrátko pomocí technické metody se vytvoří "umělé krátké spojení". Přístroj měří napětí v podmínkách bez zátěže, a pak při krátkodobé zátěži s rezistorem nakrátko. Zdánlivý odpor smyčky nakrátko se vypočte na základě rozdílu úbytku napětí.

Toto měření se provádí pomocí měřičů zdánlivého odporu smyčky nakrátko: MZC-304, MZC-305, MZC-306 a MZC-310S, jakož i pomocí vícefunkčních přístrojů: MPI-502, MPI-505, MPI-508, MPI-520, MPI-525. Tyto přístroje současně indikují složky impedance.

Měřiče zdánlivého odporu smyčky nakrátko (s výjimkou MZC-310S) rovněž umožňují měření obvodů L-PE v systémech, chráněných proudovými chrániči bez jakýchkoliv interferencí v obvodu. Toto měření, prováděné s proudem menším než 15 mA, je časově delší, přičemž rozlišení výsledku je 0,01 Ω.

Měřič vysokého proudu MZC310S umožňuje provádět měření s rozlišením 0,1 mΩ (body rozvodu výkonu, rozvaděče, rozvodny) s maximální měřicím proudem 280 A.

Měřiče smyčky nakrátko je možno používat k měření odporu uzemnění pomocí přídavného zdroje napětí (fázového vodiče). Měřená hodnota je proto nadsazená - výsledek měření je součtem měřeného odporu vůči zemi, pracovního odporu uzemnění a odporu pracovního vodiče.

Zkoušení proudových chráničů (RCD)

Proudové chrániče (RCD) zajišťují ochranu automatickým odpojením od zdroje. Nejsou-li v obvodu chráněném pomocí RCD žádné závady, vstupní proud I1 se rovná proudu výstupnímu I2. V případě závady (např. průrazu izolace) začne protékat poruchový proud IΔ a hodnota I2 je menší než I1. Proudový chránič odpojí napájecí zdroj, jestliže naměřený rozdíl mezi hodnotami I1 a I2 převyšuje stanovenou předpokládanou hodnotu RCD.

Z bezpečnostních důvodů musí být instalace vybavena ochranným vodičem PE. Proudové chrániče (RCD) tudíž nemohou být instalovány v systémech, jež nejsou vybaveny samostatným ochranným vodičem. Proudový chránič neomezuje hodnotu poruchového proudu, nýbrž dobu trvání jeho průtoku.

Typy a charakteristiky RCD

Podle doby sepnutí se proudové chrániče dělí na:

  • Obecné s krátkodobým zpožděním: Určené pro zátěže a obvody s malými okamžitými hodnotami svodového proudu.
  • Selektivní: Charakterizované minimální dobou nečinnosti, tj. doby, kdy RCD nesepne, ačkoliv je rozdíl mezi hodnotami vstupního a výstupního proudu v obvodu.

V závislosti na tvaru poruchového spínacího proudu je RCD možno dále dělit takto:

  • Typ AC: Reagující na zbytkový střídavý proud sinusového průběhu.
  • Typ A: Reagující na zbytkový střídavý sinusový proud, zbytkový pulzující stejnosměrný proud, zbytkový pulzující stejnosměrný proud se stejnosměrnou odchylkou 6 mA.
  • Typ B: Reagující na zbytkový sinusový střídavý proud, zbytkový pulzující stejnosměrný proud, zbytkový pulzující stejnosměrný proud se stejnosměrnou odchylkou, a na stejnosměrný proud.

Měření funkčnosti RCD

Při každém měření (s výjimkou napětí střídavého proudu) přístroj kontroluje, zda výsledné dotykové napětí převyšuje stanovenou hodnotu přípustného dlouhodobého dotykového napětí. Dojde-li k překročení této hodnoty, měření se automaticky přeruší. Hodnotu přípustného dlouhodobého dotykového napětí je možno nastavit na 25 V nebo 50 V, navíc pak na 12,5 V u selektivních RCD.

Doba sepnutí RCD se měří od začátku průtoku zbytkového proudu až do okamžiku sepnutí RCD; je možno volit kladnou nebo zápornou počáteční fázi (nebo polarizaci). Maximální naměřené hodnoty doby sepnutí jsou 300 ms u přístrojů pro obecné použití, a 500 ms u RCD pro selektivní měření. Pracovní proud RCD se měří pomocí vynuceného, lineárně stoupajícího zbytkového proudu ve zkoumaném obvodu.

Díky použití dotykové elektrody je možno měřicí přístroje RCD používat ke kontrole správnosti zapojení síťových zásuvek.

Měření odporu uzemnění

Měření odporu uzemnění slouží ke kontrole elektrických systémů a splňuje požadavky na ochranu před úrazem elektrickým proudem. Uzemnění je možno měřit pomocí vícefunkčních měřičů, vybavených vhodnou funkcí, jakož i pomocí specializovaných měřičů řady MRU.

Technická metoda se třemi póly

K měření odporu uzemnění se nejčastěji používá technická metoda. Měřič vypočítává hodnotu odporu změřením napětí na vývodech po vynucení měřicího proudu. K měření systémů s jediným uzemněním se používá třípólová metoda poklesu potenciálu. Tato metoda je založena na vynuceném průtoku proudu v obvodu: měřič - zkoumané uzemnění - proudová elektroda - měřič. Napěťová elektroda je spojena se zemí mezi měřeným uzemněním a proudovou elektrodou v oblasti tzv. nulového potenciálu.

V praxi se doporučuje provést tři měření, s napěťovou elektrodou posunutou o 6 metrů směrem ke zkoumanému uzemnění a směrem od něho. Jsou-li výsledky stejné, místo pro upevnění napěťové elektrody bylo zvoleno správně. Měření se provádí pomocí proudu, jehož kmitočet umožňuje vyloučení poruch a šumu síťového kmitočtu (50 Hz nebo 60 Hz) a jeho harmonických. Před zahájením měření moderní měřiče uzemnění řady MRU kontrolují a signalizují velikosti rušivých napětí.

Technická metoda s přídavnou svorkou

Nesnáze spojené s nutností odpojení jednotlivých zemnicích systémů v průběhu několika měření systému uzemnění je možno překonat použitím technické metody s přídavnou svorkou (MRU-105, MRU-120, MRU-200). Proudové a napěťové elektrody se umístí stejně jako u metody tří pólů, avšak proud se měří svorkou, připevněnou ke zkoumanému uzemnění. Měřič vypočítává odpor na základě proudu, protékajícího zkoumaným uzemněním.

Metoda dvou svorek

Metoda dvou svorek (MRU-120, MRU-200) dovoluje měřit odpor několika zemnicích systémů, aniž by bylo nutno umístit do země pomocné sondy. Při tomto měření proud generovaný vysílacími svorkami protéká do obvodu: zkoumané uzemnění + paralelní systém zbývajícího uzemnění, a je měřen přijímací svorkou; na základě tohoto měření se vypočítává odpor obvodu. Tato metoda se používá při měření vícenásobných zemnicích systémů, jež nejsou propojeny pod zemí. Jsou-li zemnicí systémy propojeny pod zemí, tato metoda umožňuje měření spojitosti obvodu pouze v zemnicím systému, určeném k ochraně před úrazem elektrickým proudem; chování nízkofrekvenčních proudů je důležité (50, 60 Hz).

Impulsní metoda pro bleskojistkové ochrany

Měření pomocí impulsní metody (MRU-200) podle normy EN 62305 dovoluje diagnostikovat dynamické parametry bleskové ochrany zemnicích systémů. Díky impulsové povaze měření není odpojení v případě několikanásobného zemnicího systému nebo objektů pod napětím nutné, protože měřicí proudový impuls pracuje pouze v omezené vzdálenosti, stejně jako úder blesku. Měření probíhá v souladu s definicí normy EN 62305.

Parametry měřicího impulsu (simulujícího tvar bleskového výboje) jsou definovány dvěma čísly: dobou čela impulsu T1 a dobou týlu impulsu T2. Podle normy EN 62305 je impuls tvaru 10/350 µs typický pro první úder proudu blesku. Impulsní metodu lze rovněž použít k měření uzemnění vysokonapěťových stožárů; dovoluje stanovit impedanci uzemnění celého stožáru včetně systému kovových kruhů, jakož i odpor nohou stožáru.

Měření měrného odporu uzemnění

Znalost měrného odporu uzemnění (MRU-105, MRU-120, MRU-200) má význam ve fázi návrhu uzemnění. Známe-li průřez půdou, je možno zvolit typ uzemnění - např. vertikální, horizontální nebo radiální. Měření měrného odporu uzemnění se provádí pomocí čtyř tyčí, umístěných v jedné lince ve stejné vzdálenosti (Wennerova metoda).

Rezistivita v (m) se vypočítá ze vztahu: ρ = 2 π × a × R, kde a je vzdálenost měřicích elektrod (m), R - naměřený odpor (Ω).

Používané normy

Rozsah platnosti normy ČSN 33 2000-6 - tj. stanovení požadavků pro výchozí a pravidelnou revizi elektrické instalace. Požadavky stanovené pro měřicí přístroje jsou uvedeny na jednotlivých listech normy EN 61557.

Příklady relevantních norem

  • ČSN 33 2000-6: Revize elektrických instalací.
  • ČSN 33 2000-4-41 ed.2: Ochrana před úrazem elektrickým proudem.
  • ČSN 34 3205 a ČSN 35 0010: Kontrola izolačního stavu elektromotorů.
  • HD 60364-6, E-04700, EN 61557-2: Metoda měření izolačního odporu a požadovaná měřicí napětí.
  • EN 62305: Měření impulsní metodou pro bleskojistkové ochrany.

Normy pro točivé elektrické stroje (výběr)

  • ČSN 35 0000 část 1 Točivé elektrické stroje.
  • ČSN 35 0019 část 06 Elektrické stroje točivé. Metódy skúšok.
  • IEC 34-1:1983 Rotating electrical machines.
  • HD 53.1 S2 * IEC 34-1:1983 ed 8 Modified * Rotating electrical machines. Part 1: Rating and performance.

Tabulka 1: Minimální izolační odpor a zkušební napětí

Jmenovité napětí obvodu (V) Zkušební napětí DC (V) Minimální izolační odpor (MΩ)
< 50 V (SELV, PELV) 250 ≥ 0,5
> 50 V a ≤ 500 V (bezpečné nízké napětí) 500 ≥ 1,0
> 500 V (vysoké napětí) 1000 ≥ 1,0

Při praktickém měření jsou tyto minimální hodnoty téměř vždy překročeny. U nových instalací je dnes již možno předpokládat, že hodnota jejich izolačního odporu se bude pohybovat řádově v gigaohmech. Naměřená hodnota izolačního odporu řádově v hodnotách, které jako minimální přípustné předepisuje tabulka, již může naznačovat, že izolace má některá slabá místa.

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.

tags: #mereni #vodicu #pre #izolaci #v #mm

Oblíbené příspěvky: