SEP_SONEL.pdf

POMIARY REZYSTANCJI IZOLACJI.

Pomiary rezystancji izolacji służą do określenia stanu izolacji instalacji oraz odbiorników energii elektrycznej. Stan izolacji

ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie urządzeń elektrycznych. Dobra izolacja obok

innych środków ochronyjest również gwarancją ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

Systematyczne wykonywanie badań jest niezbędne w celu wykrycia pogarszającego się stanu izolacji i jest stałym

elementem prac kontrolnopomiarowych. Istnieje pięć podstawowych elementów mających wpływ na degradację izolacji:

narażenia elektryczne i mechaniczne, agresja chemiczna, narażenia termiczne oraz zanieczyszczenie środowiska. W czasie

normalnej pracy instalacji i urządzeń elektrycznych izolacja starzeje się na skutek ich oddziaływania.

Czynnikami wpływającymi na pomiar parametrów charakteryzujących rezystancję izolacji są: wilgotność, temperatura,

napięcie pomiarowe, czas pomiaru orazczystość powierzchni materiału izolacyjnego.

Rys. 16. Zależność rezystancji

izolacji od temperatury

izolacji od napięcia Rys. 18. Zależność rezystancji

izolacji od czasu pomiaru

Rys. 19 Prąd w izolacji podczas pomiaru

1 – prąd całkowity

2 – prąd ładowania pojemności

3 – prąd absorpcji (polaryzacji)

4 – prąd przewodzenia (upływu) – suma prądów płynących

przez materiał oraz po powierzchni

Rezystancja izolacji jest połączeniem równoległym rezystancji skrośnej zależnej od rodzaju materiału izolacyjnego i

rezystancji powierzchniowej zależnej od czystości powierzchni.

Prąd upływu izolacji jest to mały prąd o charakterze rezystancyjnym płynący wzdłuż ścieżek przewodzących, z którego

można wyróżnić dwie składowe, tj. prąd płynący przez materiał izolacyjny i po powierzchni materiału izolacji. Prąd ten narasta

szybko do stałej wartości i pozostaje niezmienny dla określonego napięcia pomiarowego. Zwiększenie prądu upływu może stać

się w przyszłości źródłem uszkodzeń. Prąd upływu powinien być mierzony wtedy, kiedy kondensator reprezentujący pojemność

izolacji jest naładowany a zjawiska absorpcji ustały. Z występowaniem zjawiska absorpcji wiąże się prąd polaryzacji. Prąd ten

jest wynikiem przemieszczania się ładunków oraz dipoli w izolacji pod wpływem pola elektrycznego. Dipole ustawiają się

równolegle do linii zewnętrznego pola elektrycznego. Prąd absorpcji, początkowo o znacznej wartości, po określonym czasie

(dłuższym niż prąd pojemnościowy) dąży do zera.

Przyrządy produkcji SONEL S.A. MIC1000, MIC2500 oraz MIC5000 umożliwiają pomiar dwóch współczynników

absorpcji dla trzech interwałów czasowych co daje wiele istotnych informacji na temat stanu izolacji. Pomiar należy wykonać

napięciem wyższym od znamionowego napięcia pracy badanego obiektu.

Pomiar rezystancji izolacji polega na podaniu na zaciski mierzonego obiektu stałego napięcia pomiarowego U i określeniu

płynącego w obwodzie pomiarowym prądu. Z otrzymanych danych procesor przyrządu wylicza wartość rezystancji izolacji.

Napięcie pomiarowe jest wytwarzane przez programowalną przetwornicę o dużej sprawności i dobrej stabilności, nawet przy

szerokiej dynamice obciążeń o charakterze rezystancyjnopojemnościowym (kable, transformatory).

Wszystkie przyrządy do pomiaru rezystancji izolacji produkowane przez SONEL S.A. mają wbudowane zabezpieczenie

uniemożliwiające pomiar w przypadku wykrycia napięcia na obiekcie. Posiadają także wbudowany timer do kontroli czasu

pomiaru – programowalny czas pomiaru lub sygnalizację akustyczną.

Podczas pomiaru rezystancji izolacji jej wartość początkowo szybko wzrasta, po czym ustala się przy pewnej wartości.

Zjawisko to jest spowodowane zmianami fizycznymi i strukturalnymi zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola

elektrycznego i przepływającego prądu. Izolowane części metalowe (np. kabel) stanowią kondensator i początkowo płynie prąd

pojemnościowy o znacznej wartości. Prąd ten po pewnym czasie maleje do zera, a szybkość jego zanikania zależy od

pojemności badanego obiektu. Duże obiekty z większą pojemnością np. kable elektroenergetyczne ładują się w dłuższym

czasie. Zgromadzony ładunek stanowi źródło potencjalnego zagrożenia, dlatego po pomiarze powinien być bezwzględnie

rozładowany. Przyrządy produkcji SONEL S.A. dokonują samoczynnego rozładowania mierzonego obiektu po zakończeniu

pomiarów.

Pomiary wykonywane są prądem stałym, aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Sposób wykonywania

pomiarów rezystancji izolacji oraz wymagane napięcia pomiarowe są określone w normie PNIEC 60364661.

Rys. 17. Zależność rezystancji

POMIARY PARAMETRÓW PĘTLI ZWARCIA

Skuteczną i najczęściej stosowaną metodą ochrony przeciwporażeniowej jest ochrona przed dotykiem

pośrednim w obwodach wyposażonych w zabezpieczenia nadmiarowoprądowe. Metoda ta polega na szybkim

samoczynnym wyłączeniu zasilania w przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na

dostępnych elementach przewodzących urządzeń elektrycznych.

Elementy przewodzące urządzenia są połączone z przewodem ochronnym sieci. W momencie pojawienia się

na nich niebezpiecznego napięcia dotykowego, spowodowanego metalicznym zwarciem z przewodem fazowym

sieci, nastąpi przepływ prądu w obwodzie faza przewód ochronny, zwanego prądem zwarciowym. Przepływ tego

prądu spowoduje zadziałanie wyłącznika nadmiarowoprądowego i wyłączenie zasilania.

Warunkiem, który należy spełnić, aby uznać stopień ochrony określonego urządzenia za wystarczający jest

to, aby elementy dostępne nie pozostawały zbyt długo pod wpływem niebezpiecznego napięcia dotykowego.

Zabezpieczenie musi więc zadziałać w czasie dostatecznie krótkim, którego wartość określa norma

PNIEC 60364441.

Warunek poprawnego zabezpieczenia można opisać wzorem:

Z 0

Z S impedancja pętli zwarcia

I A prąd powodujący zadziałanie zabezpieczenia nadmiarowoprądowego w wymaganym czasie

U 0 napięcie znamionowe sieci względem ziemi

Wartość prądu I A jest zależna od charakterystyki czasowo prądowej zastosowanego zabezpieczenia i

wymaganego czasu wyłączenia. Wartość impedancji Z S potrzebną do określenia czy zabezpieczenie jest

poprawne, należy zmierzyć. Pomiar ten umożliwiają mierniki pętli zwarciowej, do których należą produkowane

przez SONEL S.A. przyrządy z serii MZC300, MZC310S orazmierniki wielofunkcyjne MPI511i MIE500.

Stosowanie mierników serii MZC200, umożliwiających pomiary jedynie rezystancji pętli zwarciowej, może

być uzasadnione jedynie w obwodach, w których stosunek reaktancji do rezystancji obwodu zwarciowego jest

bliski zeru (zwarciowy kąt fazowy nie przekracza 18 0 ) wówczas błąd pomiaru rezystancji zamiast impedancji jest

pomijalny. Przypadek taki występuje z reguły w obwodach odbiorczych. Do pomiarów mniejszych wartości pętli, z

którymi mamy do czynienia w bezpośredniej bliskości transformatora, należy stosować mierniki impedancji pętli

zwarcia, gdyż błąd spowodowany pominięciem składowej reaktancyjnej może tu mieć już istotne znaczenie.

Zastosowanie mają tutaj mierniki serii MZC300, MZC310S, MPI511 oraz MIE500. Przyrządy MZC300, MZC

303E, MPI510 oraz MZC310S oprócz pomiaru impedancji pętli wskazują również składowe impedancji, czyli

rezystancję R i reaktancję X:

Z S

Miernik MZC310S umożliwia pomiar impedancji pętli zwarcia o wartościach nawet pojedynczych miliomów,

które występują w punktach zasilających, rozdzielniach czy stacjach transformatorowych. Przyrząd wykorzystuje

czteroprzewodową metodę pomiaru, która eliminuje wpływ rezystancji przewodów na wynik pomiaru, zaś pomiar

wykonywany jest prądem ponad 100A. Jest to szczególnie przydatne w obwodach rozdzielczych i odbiorczych,

gdzie występują urządzenia zabezpieczone przez wyłączniki o dużych prądach znamionowych.

Mierniki rezystancji i impedancji pętli zwarcia mogą z powodzeniem być używane do pomiaru rezystancji lub

impedancji uziemień. Należy skorzystać w takim przypadku z pomocniczego źródła napięcia w postaci przewodu

fazowego sieci. Wynik pomiaru jest sumą rezystancji mierzonego uziomu, uziemienia roboczego, źródła i

przewodu fazowego. Jego wartość jest więc zawyżona. Jeżeli jednak jest mniejsza od wartości dopuszczalnej dla

badanego uziemienia uziemienie można uznać za poprawne i nie ma potrzeby stosowania innych

dokładniejszych metod pomiarowych.

Sposoby wykonywania pomiarów samoczynnego wyłączania zasilania określone są w normie

PNIEC 60364661.

POMIARY PARAMETRÓW

WYŁĄCZNIKÓW RÓŻNICOWOPRĄDOWYCH

Zasadniczą funkcją wyłącznika różnicowoprądowego (RCD) jest ochrona dodatkowa przed porażeniem prądem

elektrycznym. Zadaniem wyłącznika różnicowoprądowego jest odłączenie zabezpieczanego obwodu od zasilania w

przypadku wystąpienia w tym obwodzie nadmiernego prądu doziemnego. Rozróżnia się wyłączniki RCD ogólnego typu

oraz selektywne, które charakteryzuje czas niezadziałania minimalny czas, przez który wyłącznik różnicowoprądowy

nie powinien się wyłączyć, mimo że płynie przez niego wyzwalający prąd różnicowy.

W zależności od kształtu prądu, który powoduje zadziałanie wyłącznika rozróżnia się następujące ich rodzaje:

AC reagują na sinusoidalny prąd upływu. Prąd zadziałania tego wyłącznika mieści się w zakresie 50..100% prądu

znamionowego I Δn ;

A reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jak i jednokierunkowy pulsujący. Prąd zadziałania tego wyłącznika

mieści się w zakresie 35..140% prądu znamionowego I Δn ;

B reagują zarówno na prąd sinusoidalny, jednokierunkowy pulsujący, jak i prąd stały. Prąd zadziałania tego

wyłącznika mieści się w zakresie 50..200% prądu znamionowego I Δn ;

Wyłącznik różnicowoprądowy zainstalowany jest w ten sposób, że przechodzą przez niego przewody fazowe (jeden

w sieci jednofazowej, trzy w trójfazowej) oraz przewód neutralny (zerowy). Ponadto chroniony nim obwód odbiorczy ma

wydzielony przewód ochronny PE.

W momencie, gdy w obwodzie pojawi się prąd doziemny na

skutek np. przebicia izolacji przewodu fazowego do korpusu

urządzenia, część prądu I Δ wpływa do przewodu ochronnego.

Ponieważ w miejscu przebicia prąd I 1 rozdziela się na prąd

uszkodzeniowy I Δ , wpływający do przewodu ochronnego, oraz

prąd I 2 , płynący przez urządzenie i wracający do przewodu

neutralnego prąd I 1 różni się od prądu I 2 o wartość prądu

różnicowego I Δ .

Człon pomiarowy wyłącznika RCD mierzy stale prąd

różnicowy I Δ i powoduje odłączenie chronionego obwodu od

zasilania, jeśli prąd różnicowy przekroczy wartość

charakterystyczną dla danego wyłącznika. Wartością tą jest

znamionowy prąd różnicowy, oznaczany jako I Δn .

Napięcie na korpusie zabezpieczanego urządzenia (linia przerywana na rys.39), zgodnie z prawem Ohma, wynosi:

Rys. 39. Odbiornik zabezpieczony

wyłącznikiem RCD

= D

gdzie R E jest rezystancją między zaciskiem uziemiającym zabezpieczane urządzenie a ziemią.

Prąd znamionowy I Δn musi być tak dobrany, aby napięcie dotykowe powstające w momencie przepływu tego prądu,

nie przekraczało napięcia bezpiecznego U L :

B R

I <

Jeżeli rezystancja R E dla danego urządzenia i dobrany prąd I Δn spełniają powyższą zależność, nie ma możliwości

długotrwałego utrzymywania się niebezpiecznego napięcia dotykowego. W praktyce istnieje możliwość (np. wskutek

przebicia izolacji przewodu fazowego do uziemionego korpusu urządzenia) pojawienia się napięcia dotykowego

przekraczającego napięcie bezpieczne. Wyłącznik chroniący obwód odłączy zasilanie tego obwodu w ciągu kilkunastu

do kilkudziesięciu milisekund (w przypadku wyłączników selektywnych czas ten wynosi do 500ms), co wynika z czasu

zadziałania mechanizmu RCD. Zanim wyłącznik różnicowoprądowy zdąży zadziałać, prąd uszkodzeniowy może

wzrosnąć do wartości ograniczonych tylko napięciem sieci i impedancją utworzonego obwodu.

Wyłącznik różnicowoprądowy ogranicza czas przepływu prądu uszkodzeniowego (w przypadku porażenia prądem

czas przepływu prądu rażenia), a nie wartość tego prądu. Kryterium zadziałania RCD jest jednak przekroczenie przez

prąd uszkodzeniowy (prąd rażenia) wartości różnicowego prądu znamionowego wyłącznika, stąd prąd znamionowy

należy dobierać stosownie do rodzaju zabezpieczanych odbiorników energii elektrycznej.

RCD o prądzie znamionowym 6 i 10mA stosuje się jako środek ochrony dodatkowej w przypadkach zwiększonego

zagrożenia porażeniem (np. podczas pracy w metalowych zbiornikach), do zabezpieczania pojedynczych odbiorników

np. w kuchniach, łazienkach, pralniach, szklarniach, itp. jak również przy zasilaniu elektronarzędzi.

Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 30mA stosuje się jako środek ochrony dodatkowej w

instalacjach mieszkaniowych, przemysłowych, w instalacjach placów budowy, w gospodarstwach rolniczych i na

kempingach.

Wyłącznik różnicowoprądowy o prądzie znamionowym 100mA może stanowić środek ochrony dodatkowej w

obwodach o dużym prądzie upływowym (szafy chłodnicze, kuchnie i piece elektryczne).

RCD o prądzie znamionowym 300, 500mA i 1000mA stanowią przede wszystkim środek ochrony

przeciwpożarowej, mogą być stosowane jako wyłączniki główne instalacji odbiorczej.

Zasady sprawdzania działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych podczas badań odbiorczych określa

norma PNIEC 60364661:2000.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: