Komplexní diagnostika a zkoušky izolačních systémů: Od zátopových zkoušek po impedanční defektoskopii

Nezbytnou podmínkou pro spolehlivý a bezpečný provoz energetických zařízení, zejména vysokonapěťových zařízení, transformátorů a generátorů, je dobrý stav jejich elektroizolačního systému daný charakteristikami pevné izolace a izolačního oleje. Podcenění nebo dokonce vynechání těchto diagnostických činností ze strany provozovatele energetických zařízení může vést až k jejich dramatickým havarijním situacím, ohrozit lidské životy a zdraví, způsobit závažné ekologické škody a v neposlední řadě zapříčinit výpadky elektrické energie s následnými ekonomickými škodami. Včasná a důkladná diagnostika provozního stavu energetických zařízení je také často podmínkou při uzavírání pojistných smluv mezi provozovateli energetických zařízení a pojišťovnami.

Podobně, bez odpovědné kontroly a řádného odzkoušení fóliových izolací včetně jednoznačného písemného výstupu nelze nikdy s jistotou tvrdit, že je dílo provedeno řádným a zcela spolehlivým způsobem, a že není nikde z jakéhokoli důvodu poškozeno. Problémy s netěsnými izolacemi a následná často velmi složitá nápravná řešení, obzvláště v rámci izolací spodních staveb, značně psychicky a i finančně zatěžují nejen dodavatele izolačních fólií a dodavatele staveb, ale především samotné majitele a uživatele objektů. Mnoha problémům lze v praxi snadno předejít pomocí osvědčených kontrolních mechanismů.

Typy zkoušek elektroizolačních systémů

Zkušební laboratoř zajišťuje širokou škálu diagnostických služeb pro elektroenergetická zařízení:

• diagnostiku izolačních systémů elektrických točivých strojů (hydroalternátory, turboalternátory, vn motory)
• diagnostiku izolačních systémů elektrických netočivých strojů (výkonové a přístrojové transformátory, průchodky)
• zkoušky vypínačů a omezovačů přepětí
• zkoušky mezi závitové izolace proudovými impulzy (Baker)
• diagnostika elektroenergetických zařízení plněných SF6
• diagnostika izolačních parametrů vypínačů
• měření částečných výbojů točivých strojů
• detekce částečných výbojů korónovou kamerou
• měření frekvenčních charakteristik transformátorů (FRA) pro posouzení případné vnitřní deformace vinutí
• dielektrická spektroskopie ve frekvenční doméně (IDAX) a stanovení obsahu vody v papírové izolaci transformátorů
• chromatografická analýza plynů rozpuštěných v elektroizolační kapalině
• měření vibrací pohonů, zejména vodních turbín a hydrogenerátorů
• termovizní měření
• indikace ozonu
• zkoušky pracovních a ochranných pomůcek
• zkoušky zvýšeným napětím (mobilní zdroj napětí do 350 kV /1A ss i stř.)
• speciální měření v terénu za využití VVN, VN a NN měřicí techniky
• poradenská činnost ve výše zmíněných oblastech

Zkušební laboratoř zahrnuje také specializované středisko chemické analytiky, které zajišťuje následující podpůrné rozbory pro elektroizolační kapaliny stanovením:

• hodnoty průrazného napětí kapalných izolantů při síťovém kmitočtu
• obsahu vody v izolačním oleji
• čísla kyselosti minerálních izolačních olejů
• hustoty minerálního izolačního oleje
• mezifazového napětí olej - voda
• teplotní závislosti ztrátového činitele, relativní permitivity a vnitřní rezistivity při stejnosměrném napětí
• obsahů plynů rozpuštěných v minerálním izolačním oleji, včetně celkového obsahu plynů
• kalů nerozpuštěných v n-heptanu
• počtu a velikosti částic v izolačních kapalinách čítačem
• tepelně - oxidační stability (TOS) minerálních izolačních olejů
• přítomnosti korozivní síry (kvalitativně a kvantitativně jako DBDS)
• obsahu inhibitoru
• obsahu pasivátorů v minerálních olejích metodou HPLC
• obsahu PCB (polychlorovaných bifenylů) v minerálních olejích metodou plynové chromatografie a provedením laboratorní regenerace

A pro pevné izolace stanovením:

Čtěte také: "Na kávě s..." - zkouška prkna

• obsahu vody v pevné izolaci
• hodnoty PPS (průměrný polymerační stupeň)
• furanových látek uvolněných z pevné papírové izolace do oleje

Historický vývoj a regulace elektrických proudů

Když Thomas Alva Edison započal s experimenty v oblasti elektrotechniky, pracoval se stejnosměrným proudem. Postupně docházel k názoru, že stejnosměrný proud nemá takové racionální využití v praxi jako proud střídavý. S příchodem střídavého proudu jsme získali mnohdy i nežádoucí elektromagnetickou indukci, zejména při provozování tepelných spotřebičů na střídavý (AC) proud. Je to daň za transformátory, motory a další induktivní spotřebiče stanovená fyzikálními zákony a nám nezbývá, než hledat technická řešení ke zmírnění následků.

Aby bylo možno provozovat zejména tepelné spotřebiče na střídavý proud, byly stanoveny technické meze dotykových proudů a dovolených proudů v ochranných vodičích. Pro jednotný postup při výrobě elektrických spotřebičů, přístrojů a zařízení byla v rámci Evropské unie přijata harmonizovaná norma ČSN EN 61140 ed. 2: 03-2003 (idt IEC 61140:2001) + ZMĚNA A1: 05-2007 Ochrana před úrazem elektrickým proudem - Společná hlediska pro instalaci a zařízení. Dotykové (unikající) proudy v nízkonapěťových instalacích, sítích a zařízeních pak následně určují ve svých předmětových normách výrobkové komise. Výrobkové komise mají používat nejnižší možné mezní hodnoty proudu ochranným vodičem.

Maximální hodnoty střídavých proudů v ochranných vodičích

V oblasti ochrany před úrazem elektrickým proudem platí řada norem, z nichž základní normou je ČSN 33 2000-4-41 ed. 2:2007 vč. ZMĚNY Z1:2010, která předepisuje proudový chránič, jehož jmenovitý vybavovací reziduální proud IΔn nepřekračuje 30mA, jako doplňkovou ochranu v případě selhání opatření základní ochrany a/nebo ochrany při poruše nebo při neopatrnosti uživatelů. Tento požadavek platí pro zásuvky, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 20A, které jsou užívány laiky, a pro mobilní zařízení určená pro venkovní použití, jejichž jmenovitý proud nepřesahuje 32A. Citované normy zpřísňují požadavky na bezpečnost osob, zvířat a majetku použitím citlivých proudových chráničů.

Při splnění tohoto požadavku nastává situace, kdy dochází vlivem unikajících proudů k nežádoucímu vypínání proudových chráničů. Jestliže výrobce dodrží požadavky, pak může mít nové topné těleso 230V/2.200W v domovní pračce unikající proud až cca 5mA. Unikající proud AC 5mA je uveden jako mez uvolnění, tj. právě unikající proud z jediné pračky v domácnosti, který již zabraňuje uvolnění a může tedy ohrozit bezpečnost osob. Z tohoto pohledu je patrno, že z dodané elektrické energie do jediné domácnosti uniká bez odevzdaného výkonu a vykonané práce při průměrné elektrizaci s 5 elektrickými spotřebiči s In AC 10A přibližně 50mA. Unikající proudy z ostatních elektrických zařízení a spotřebičů indukčního charakteru dále zvyšují jak nebezpečí úrazu, tak ztráty elektrické energie.

Proudové chrániče s opětným zapnutím

Pro zvýšení provozní spolehlivosti proudových chráničů s IΔn ≤ 30mA je možno použít mimo G chrániče se zpožděním 10mS nebo selektivní chrániče S se zpožděním 40mS, proudové chrániče s opětným zapnutím. Tyto chrániče podle ČSN EN 61008-1 ed.2:04-2005 jsou vybaveny automatickým motorovým pohonem s automatickým režimem. Při vzniku rázového unikajícího proudu a vypnutí chrániče, kontroluje přístroj izolační stav zařízení za chráničem a pokouší se chránič opět automaticky zapnout. Pokud nedojde ke zlepšení izolačního stavu (po odeznění poruchy - rázového unikajícího proudu), opakuje přístroj pokus o opětné zapnutí až 5x. Po pěti neúspěšných pokusech zůstává motorový pohon zablokovaný a je nutno odborně prověřit příčinu nevyhovujícího izolačního stavu a poruchu odstranit.

Čtěte také: Jak namontovat obkladové panely

Metody defektoskopie hydroizolací plochých střech

K lokalizaci poruch vodotěsnosti se v současnosti používá řada metod, které byly představeny již na konferenci IZOLACE 2011.

Zátopová zkouška

Základní metodou je tzv. zátopová zkouška. Tato zátopová zkouška střešního pláště se provádí zpravidla po rozsektorování plochy hydroizolačními přepážkami střešního pláště po jeho částech cíleným a řízeným zaplavením nad nejvyšší úroveň ploché části, resp. roviny, pláště. Předpokládaná doba trvání zkoušky pro dostatečnou průkaznost je 48 hodin. Problematickým stále zůstává fakt, že při provádění této zkoušky a při průkazu nedostatečné vodotěsnosti bývají právě podkladní vrstvy zaplaveny a v případě tepelných izolací tím pádem též výrazně degradována jejich tepelně technická účinnost.

Pro zátopovou zkoušku těsnosti izolací v současné době existuje v ČR závazná normová úprava a sice "ČSN 75 0905 Zkoušky vodotěsnosti vodárenských a kanalizačních nádrží". Pro zátopové zkoušky plošných konstrukcí (střechy a podlahy) není dosud platná legislativa k dispozici. Nicméně je možné a účelné postupovat v některých bodech provedení zkoušky s přihlédnutím k ustanovení jednotlivých článků ČSN 75 0905 včetně využití vzoru "protokolu o zkoušce". Provedení zátopové zkoušky by mělo být součástí smluvního ujednání. Zátopová zkouška se provádí na základě úspěšně vykonané optické kontroly spolu s kontrolou všech svarů po jejich celé délce zkušební jehlou. Optimální doba trvání zkoušky je 48 hodin a počíná běžet okamžikem naplnění daného zkoušeného sektoru vodou. Zkouška je ukončena a hodnocena jako úspěšná, pokud se po 48 hodinách neobjeví na spodním líci stropní konstrukce žádné průsaky.

Jiskrová zkouška (poroskop)

Druhým poměrně často využívaným typem zkoušky je tzv. jiskrová zkouška. Při této zkoušce se využívá tzv. poroskopu. Jeho elektroda je po povlakové izolaci tažena. V místě nespojitosti povlaku krytiny přeskakují mezi elektrodou a podkladem jiskry, tyto jsou viditelné a slyšitelné. Zkouškou lze odhalit pouze úzce lokalizované poruchy přímo pod taženou elektrodou, a tedy při jejím celkovém využití na plochu střešního pláště je velmi náročná na preciznost a postup provádění zkoušky. Z tohoto důvodu se zpravidla doporučuje jako doplňková a lokální.

Podtlaková zkouška spojů

Třetí variantou možné defektoskopie, využívanou především u povlakových krytin ze syntetických fólií, je podtlaková zkouška spojů. Při této zkoušce se využívá podtlakových průhledných zvonů předem určených tvarů. Zvony jsou osazeny vakuometrem s platnou kalibrací s možností připojení hadicí k vakuové vývěvě. Zvon má na spodní hraně tlakový těsnící profil vzduchotěsně ohraničující zkušební prostor. Před přiložením zvonu se zkoušená oblast nejdříve zbaví prachu a nečistot a na povrch se nanese detekční kapalina s povrchově aktivním činidlem (saponátový roztok). Zkouška se provádí při podtlaku 0,2 bar (0,02 Mpa) u folií z PVC-P a 0,5 bar (0,05 Mpa) u folií z PE-HD a TPO. Dosažená hodnota podtlaku by měla být konstantní po dobu min. 30 sekund. Případná netěsnost je detekována tvorbou bublin. Tato zkouška se vzhledem k časové náročnosti provádí pouze namátkově u cca 5% spojů a omezuje se na kratší úseky a místa T-spojů.

Čtěte také: metody testování kvality hydroizolace

Dýmová zkouška

Jednou z relativně nedávno objevených metod defektoskopie plochých střešních plášťů je tzv. dýmová zkouška. Zkouška je založena na principu vhánění dýmu tlakem pod hydroizolaci. Je určen pro kontrolu fóliových hydroizolací a jednovrstvých kotvených asfaltových pásů. Lze jej použít i v případě volně položené hydroizolace. Tato zkouška pro svou průkaznost vyžaduje těsný spodní plášť střechy - například těsná parozábrana nebo souvislá stropní monolitická konstrukce. Zkouškou lze diagnostikovat netěsnosti o velikosti cca 10 mm a větší (např. proříznutí, nedostatečné svaření, průrazy). Hlavní hydroizolace musí být bez přitěžovacích nebo zakrývacích vrstev.

Impedanční defektoskopie

Loni v České republice byla představena a zavedena nová metoda - metoda nedestruktivní impedanční defektoskopie. Zatím se jedná o nejvíce sofistikovaný a moderní princip. Tato metoda je založena na skenování hodnot impedance ve vrstvách pod hlavní povlakovou izolací. Na základě těchto impedančních hodnot lze stanovit relativní průběh objemové či hmotnostní vlhkosti v závislosti od měrné hmotnosti daných použitých materiálů. Využívá se princip tzv. příložných impedančních vlhkoměrů. Střídavé elektrické pole proniká do hloubky cca 60-100 mm tepelných izolací. V případě betonových podkladů do hloubky cca 20 mm. S použitím této metody lze stanovit a sestavit tzv. vlhkostní mapu střešního pláště a vzhledem k tomu, že vlhkost v povrchových vrstvách tepelné izolace či jiných podkladních vrstvách se zpravidla zvyšuje směrem ke zdroji, lze i poměrně efektivně lokalizovat poruchy vodotěsnosti povlakové krytiny předmětného střešního pláště.

Je výhodné tuto metodu doplnit gravimetrickým stanovením vlhkosti podkladních vrstev pro lepší korelaci relativních průběhů impedance a vlhkosti. Tato metoda nevyžaduje pohyb čidla přímo nad místem poruchy vodotěsnosti. Metoda není limitována teplotně, samozřejmě s ohledem na bezpečnost povlakových krytin vlastních se ji nedoporučuje provádět pod teplotami ohybu. Test lze provádět i na střešních pláštích nad nevytápěnými prostory. Jedinou podmínkou je relativně suchý povrch střešního pláště a odstranění případných krycích vrstev z povrchu hydroizolace. Tento způsob odkrývá i nové možnosti při přejímkách střešních plášťů bez nutnosti přitěžování konstrukce vodou při zátopové zkoušce a s vyloučením rizika značného zvodnění a degradace podkladních vrstev v případě prokázání poruchy. Stačí střešní povlak ponechat exponován přirozenému nebo umělému skrápění po dobu cca 1 dne.

Zcela novým způsobem využití se ukázalo zpracování protokolu o provedení impedanční defektoskopie při předání díla - střešního pláště. Tímto způsobem se podařilo eliminovat „Achillovu patu“ zátopové zkoušky, tj. případné poškození tepelné izolace zaplavením. Při tomto využití je možné vlastní impedanční měření provést až po smočení vrchního líce střešního pláště deštěm a jeho opětného vyschnutí. Prokázalo se, že je možné přirozený déšť nahradit umělým skrápěním, nebo krátkodobým zaplavením. V tomto případě však cca 2 hodinovým, kratším tedy 48 hodin a rozhodně nečekajícím na průsak vody do interiéru, který se nota bene stejně, při kvalitně provedené parotěsné zábraně, nemusí nezbytně projevit. Proto se obracejí zástupci účastníků stavebního procesu na nás stále více s požadavkem na provedení impedanční defektoskopie při předávce střešního pláště.

Určování plochy poškozené, tj. vlhké, či mokré, tepelné izolace je předmětem i právě předprojektové přípravy rekonstrukce, či opravy střešního pláště. Zpravidla se objednatel spokojí s méně pracnou variantou ručně zakreslené skicy, se stejnou informační hodnotou. Vedlejším efektem je počínající statistika poruch a vad nově prováděných plochých střešních plášťů.

Specifickou variantou je využití impedanční defektoskopie v případě podlahy na terénu, kdy do objektu zatéká. Zde se ukázalo, že lze vystopovat např. pod dlažbou opět vlhkostní toky, byť s mírně nižší rozlišovací schopností, a stanovit ze které lokalizace dochází k nejvyššímu přítoku - zpravidla to bývá detail provedený ve vodotěsné izolaci spodní stavby. Tuto metodu za použití přístrojů Dec Scanner a RWS nelze použít zcela jednoznačně v případě svislých železobetonových stěn spodní stavby. Zde při standardním krytí výztuže - cca 2 cm by právě výztuž výrazně ovlivňovala impedanční měření. V případě podlahových stěrek ať už pochozích nebo pojížděných je též použití ne zcela jasné. Spíše se nabízí využití Dec Scanneru v přípravné fázi před pokládkou vlastní stěrkové izolace k určení nejvíce vlhkého místa připravené plochy a následnému zhodnocení technologicky přípustné vlhkosti podkladních vrstev pro pokládku toho, kterého povlaku.

Lokalizace netěsností plochých střech pomocí elektroimpulzní zkoušky

Při defektoskopii plochých střechách se ukázalo, že metoda vyhledávání poruch střešního pláště pomocí elektrického impulsu je velmi účinná. Tuto metodu používáme nejčastěji, protože díky ní můžeme zákazníkům v krátkém čase poskytnout prvotřídní výsledky. To pro vás znamená optimální poměr ceny a výkonu. K lokalizaci netěsností v hydroizolační vrstvě se u této metody využívá elektrický proud.

Popis technologie

Způsob kontroly elektricky nevodivého materiálu hydroizolačních systémů (např. PVC/TPO fólie, asfaltové pásy). Při vyhledávání netěsností elektroimpulzní zkouškou je generátor elektrického impulzu připojen k okružnímu vedení se záporným pólem, které je položeno v okrajové oblasti zkoumané plochy. Skrze impulz stejnosměrného proudu s napětím -40 V se na povrchu vytváří elektrický potenciál. Vlhkost na povrchu hydroizolace je vodivým elementem elektrického proudu. Pokud se v hydroizolaci nachází netěsnost, dochází k rozdílu elektrického potenciálu. Tyto rozdíly v potenciálu se zjišťují pomocí speciálního měřícího zařízení. Elektroimpulzní zkouškou se určuje, jakým směrem je veden elektrický proud k poruše ve střešním plášti (k uzemnění budovy).

Vlastníme nejen vybavení pro použití elektroimpulzní zkoušky, ale také potřebné znalosti a zkušenosti s úspěšným využíváním této technologie. V současné době si díky mnohaletým zkušenostem naší německé mateřské společnosti FLO Systems GmbH přístroje elektroimpulzní zkoušky vyvíjíme a vyrábíme sami. Zvláště vhodné pro plošné zkoumání vrchní hydroizolační vrstvy.

tags: #zkouska #zavitove #izolace #proudovymi #impulzy

Oblíbené příspěvky:

• Vlastnosti a použití betonu
• Výběr tesařských vrutů
• Vlastnosti a postup montáže obkladu Boston
• Jak správně položit silniční obrubník 100 15 15
• Jak správně izolovat betonovou podlahu proti hluku