<< wstecz

Wykonywanie pomiarów odbiorczych i okresowych pomiarów ochronnych w

instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV

 

Wykonywanie poszczególnych rodzajów prób ; Pomiar rezystancji izolacji ; Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatora ;

Pomiar rezystancji izolacji kabla ; Rezystancja podłogi i ścian

 

6. Wykonywanie poszczególnych rodzajów prób:

6.1. Ciągłość przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych oraz pomiar
        rezystancji przewodów ochronnych.

a) Norma wymaga aby próbę ciągłości przewodów wykonywać przy użyciu źródła prądu stałego lub przemiennego o niskim napięciu 4 do 24 V w stanie bezobciążeniowym (U1) i prądem co najmniej 0,2 A (U2). Prąd stosowany podczas próby powinien być tak mały, aby nie powodował niebezpieczeństwa powstania pożaru lub wybuchu. Do wykonania tego sprawdzenia można użyć specjalnie przystosowanej latarki elektrycznej z baterią o napięciu 4,5 V i żarówką 3,7V/0,3A. Sprawdzenie może być również wykonane przy użyciu mostka lub omomierza z wbudowanym źródłem napięcia pomiarowego lub metodą techniczną.

b) Pomiar rezystancji przewodów ochronnych polega na przeprowadzeniu pomiaru rezystancji R między każdą częścią przewodzącą dostępną a najbliższym punktem głównego przewodu wyrównawczego, który ma zachowaną ciągłość z uziomem.

Według PN-IEC 60364-6-61 pomierzona rezystancja R powinna spełniać następujący warunek:                                                         R L UC / I                                         [3]
gdzie: UC spodziewane napięcie dotykowe podane w tabeli 2, określone na podstawie IEC 479 -1, a  Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wymaganym
            czasie 0,2; 0,4 lub 5 s.

Warunek ten nie dotyczy połączeń wyrównawczych dodatkowych (miejscowych)

Dla połączeń wyrównawczych dodatkowych oraz we wszystkich przypadkach budzących wątpli-wość co do wartości napięcia dopuszczalnego długotrwale, należy sprawdzać czy rezystancja połączeń wyrównawczych R między częściami przewodzącymi jednocześnie dostępnymi, spełnia warunek [4]                                       R L UL/Ia                                                  [4]

            gdzie:UL - dopuszczalne długotrwale napięcie dotyku 50 V-warunki normalne,
                               25 V-zwiększone niebezpieczeństwo porażenia np. plac budowy
                       Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego
                              w wymaganym czasie

Tabela 2.  Spodziewane napięcie dotykowe

Czas wyłączenia 
[ s ]

Spodziewane napięcie dotykowe  [ V ]

0,1

350

0,2

210

0,4

105

0,8

68

5

50

 

                                                                      [5]

                                   U1 - napięcie w stanie bezprądowym

                                   U2 - napięcie pod obciążeniem

                                   I - prąd obciążenia

                                   RL - rezystancja przewodów pomiarowych

                                   T - transformator zasilający 150 VA

                                   P - potencjometr regulacyjny

                             SPW - szyna połączeń wyrównawczych

 

Rys. 1. Układ do pomiaru rezystancji przewodów ochronnych

 

Normy  DIN/VDE zalecają układ pomiarowy (rys.1) zasilany z obcego źródła o napięciu przemien-nym do 24 V-metoda techniczna. Rezystancje połączeń ochronnych obliczamy ze wzoru [4].
Pomiar rezystancji przewodów można również wykonać przy użyciu mostka Wheatstone'a lub mostka Thomsona.

6.2.  Pomiar rezystancji izolacji

Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe funkcjonowanie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych. Dobry stan izolacji to obok innych środków ochrony, również gwarancja ochrony przed dotykiem bezpośrednim czyli przed porażeniem prądem elektrycznym jakim grożą urządzenia elektryczne.

Mierząc rezystancję izolacji sprawdzamy stan ochrony przed dotykiem bezpośrednim.

Pomiary rezystancji powinny być wykonane w instalacji odłączonej od zasilania. Rezystancję izolacji należy mierzyć pomiędzy kolejnymi parami przewodów czynnych oraz pomiędzy każdym przewodem czynnym i ziemią. Przewody ochronne PE i ochronno-neutralne PEN traktować należy jako ziemię, a przewód neutralny N jako przewód czynny.

Przy urządzeniach z układami elektronicznymi pomiar rezystancji izolacji należy wykonywać pomiędzy przewodami czynnymi połączonymi razem a ziemią, celem uniknięcia uszkodzenia elementów elektroniki. Bloki zawierające elementy elektroniczne, o ile to możliwe należy na czas pomiaru wyjąć z obudowy.

6.2.1.  Wykonywanie pomiarów rezystancji izolacji

Rezystancja izolacji zależy od wielu czynników:

1 - wilgotności,

2 - temperatury - Przy pomiarze rezystancji izolacji w temperaturze innej niż 20 oC należy wyniki
     przeliczyć do temperatury odniesienia 20 oC. Wartości współczynnika przeliczeniowego K20
     podaje tabela 3.

                        Tabela 3  Wartości współczynnika przeliczeniowego K20

Temperatura oC

4

8

10

12

16

20

24

26

28

Współczynnik  K20-
dla uzwojeń silnika

0,63

0,67

0,7

0,77

0,87

1,0

1,13

1,21

1,30

izolacja papierowa kabla

0,21

0,30

0,37

0,42

0,61

1,0

1,57

2,07

2,51,

izolacja gumowa kabla

0,47

0,57

0,62

0,68

0,83

1,0

1,18

1,26

1,38

izolacja polwinitowa kabla

0,11

0,19

0,25

0,33

0,625

1,0

1,85

2,38

3,125

Dla kabli z izolacją polietylenową z uwagi na wysoką wartość rezystancji izolacji nie stosuje się współczynnika przeliczeniowego K20 .

3 - napięcia przy jakim przeprowadzamy pomiar,
Prąd upływu przez izolację nie jest proporcjonalny do napięcia w całym zakresie. Ze wzrostem napięcia rezystancja maleje początkowo szybciej, potem wolniej po czym ustala się. Po przekroczeniu  pewnej granicy następuje przebicie izolacji i rezystancja spada do małych wartości lub zera. Pomiar należy wykonywać napięciem wyższym od nominalnego zgodnie z wymaganiami przepisów.

4 - czasu pomiaru.
Przy utrzymywaniu przez pewien czas napięcia podczas pomiaru rezystancji izolacji, jej wartość nie jest stała, lecz stopniowo wzrasta, co spowodowane jest zmianami fizycznymi lub chemicznymi zachodzącymi w materiale izolacyjnym pod wpływem pola elektrycznego i przepływającego prądu. Izolowane części metalowe (kabel) stanowią kondensator i początkowo płynie prąd pojemnościowy-(ładowanie kondensatora) większy od prądu upływowego.

5 - czystości powierzchni materiału izolacyjnego.
Rezystancja izolacji to połączona równolegle rezystancja skrośna-zależna od rodzaju materiału izolacyjnego i powierzchniowa-zależna od czystości powierzchni.
Pomiar rezystancji izolacji powinien być przeprowadzany w odpowiednich warunkach: temperatura 10 do 25oC, wilgotność 40% do 70%, urządzenie badane powinno być czyste i nie zawilgocone.

Dla urządzeń nagrzewających się podczas pracy wykonujemy pomiar rezystancji izolacji w stanie nagrzanym.

            Rys. 2. Zależność rezystancji izolacji od temperatury, napięcia i czasu pomiaru

Pomiar wykonujemy prądem stałym aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Odczyt wyniku pomiaru następuje po ustaleniu się wskazania (po ok. 1 min). Odczytujemy wtedy natężenie prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia na skali przyrządu wycechowanej w MW.

Wymagana dokładność pomiaru rezystancji 20%

Najczęściej miernikami są induktory o napięciu 250, 500,1000 i 2500 V

Sposób wykonywania pomiaru i wymagane wartości rezystancji izolacji dla instalacji elektrycznej podczas badań odbiorczych i okresowych podaje norma PN-IEC 60364-6-61

            Tabela 4.         Minimalne wymagane wartości rezystancji izolacji                         

Napięcie znamionowe
badanego obwodu
 [V]

Napięcie probiercze prądu stałego
 [V]

Minimalna wartość
rezystancji izolacji
[M
W]

do 50 SELV i PELV

250

3 0,25

50 <  U  L 500

500

3 0,5

> 500

1000

3 1,0


Rezystancja izolacji mierzona napięciem probierczym podanym w tabeli 4. jest zadowalająca, jeżeli jej wartość nie jest mniejsza od wartości minimalnych podanych w tabeli 4.

Jeżeli zmierzona rezystancja jest mniejsza od podanej w tabeli 4 to instalacja powinna być podzielona na szereg grup obwodów i rezystancja zmierzona dla każdej grupy.

Poprzednio wymagana wartość rezystancji izolacji wynosiła 1 kW na 1 V w całym zakresie napięcia znamionowego.

6.2.2.  Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatora:

Pomiar rezystancji uzwojeń transformatora należy wykonać miernikiem izolacji o napięciu co najmniej 2,5 kV, przy czystych i suchych izolatorach w temperaturze od 5 do 35 oC. Uzyskane wyniki należy przeliczyć do temperatury w jakiej wykonano pomiar u wytwórcy według zasady: obniżenie temperatury o 15 oC powoduje dwukrotny wzrost rezystancji i przeciwnie podwyższenie temperatury o 15 oC powoduje dwukrotne zmniejszenie rezystancji izolacji. Wymaganie dotyczące obliczania wskaźnika zmiany rezystancji tzw. współczynnika absorbcji K = R60/R15, zostało usunięte z normy w 2000r.

Rezystancja izolacji uzwojeń transformatora olejowego nie powinna być mniejsza niż 70% wartości zmierzonej w wytwórni przy temperaturze oleju 20 oC

Rezystancja izolacji uzwojeń transformatora suchego zmierzona w temperaturze 20 oC po 60 s od chwili przyłożenia napięcia, nie powinna być mniejsza niż 25 M w przypadku napięć znamionowych powyżej 10 kV oraz 15 M w przypadku napięć znamionowych 10 kV i niższych, przy wilgotności względnej do 65%.

6.2.3.  Pomiar rezystancji izolacji kabla:

Pomiar rezystancji izolacji kabli sterowniczych o napięciu znamionowym izolacji 250 V wykonuje się induktorem o napięciu 1000 V, a kabli energetycznych niezależnie od napięcia znamionowego badanego kabla, wykonuje się induktorem o napięciu 2500 V. Pomiarowi podlega rezystancja izolacji każdej żyły kabla względem pozostałych żył zwartych i uziemionych. Rezystancja izolacji kabla podawana jest w MW/km w temperaturze 20oC. Rezystancja żył roboczych i powrotnych powinna być zgodna z danymi wytwórcy.

Zgodnie z PN-E-04700: 2000 r. powinna ona wynosić co najmniej:
- kable do 1 kV    - 75 M
W/km - dla kabli z izolacją gumową,
                               - 20 M
W/km - dla kabli z izolacją papierową
                               - 20 M
W/km - dla kabli z izolacją polwinitową
                             - 100 M
W/km - dla kabli z izolacją polietylenową,

- kable powyżej    -  50 MW/km - dla kabli z izolacją papierową,
                  1 kV    -   40 M
W/km - dla kabli z izolacją polwinitową
                              -  100 M
W/km - dla kabli z izolacją polietylenową (o napięciu do 30 kV)
                             - 1000 M
W/km - kable do zasilania elektrofiltrów, kable olejowe oraz
                                                       kable z izolacją polietylenową o napięciu powyżej 30 kV,

Tablica 5.  Napięcie probiercze dla kabli o izolacji polwinitowej

Napięcie znamionowe

Napięcie probiercze przemienne [kV]

Napięcie probiercze wyprostowane [kV]


Czas

kabla
U0/U [kV]

Kabel
nowy

Linia
kablowa

Kabel
nowy

Linia
 kablowa

próby

0,6/1

3,5

2,62

8,4

6,28

5 min.

3,6/6

11

8,25

26,4

19,8

dla kabli

6/10

15

11,25

36

27

nowych

8.7/15

22

16,5

52,8

39,6

10min.

12/20

30

22,5

72

54

dla linii

18/30

45

33,75

108

81

kablowych eksploatowanych

Obliczenie rezystancji kabla o długości 1 km w temperaturze 20 oC: rezystancję zmierzoną Rzm mnożymy przez długość kabla w km, np. kabel o długości 270 mb ma rezystancję 1000 MW, stąd 0,27.1000=270 MW/km i przez współczynnik K20 dla temperatury pomiaru z tablicy 3.      
czyli  R iz 20/km = Rzm . L . K20                 gdzie L jest długością kabla, w km

Tablica 6. Napięcie probiercze dla kabli o izolacji papierowej i z powłoką metalową

Napięcie znamionowe

Napięcie probiercze przemienne [kV]

Napięcie probiercze wyprostowane [kV]


Czas

kabla
U0/U [kV]

Kabel
nowy

Linia
kablowa

Kabel
nowy

Linia
 kablowa

próby

0,6/1

3,51)
4,02)

2,621)
3,02)

8,41)
9,62)

6,281)
7,22)


5 min.

3,6/6

111)
142)

8,251)
10,52)

26,41)
33,62)

19,81)
25,22)

dla kabli
nowych

6/10

151)
202)

11,251)
152)

361)
482)

271)
362)


10 min.

8.7/15

22

16,5

52,8

39,6

dla linii

12/20

30

22,5

72

54

kablowych

18/30

45

33,75

108

81

eksploatowa-

23/40

57

42,75

136,8

102,6

nych

Uwaga: 1) kable jednożyłowe               2) kable wielożyłowe

Próbę napięciową izolacji kabla przeprowadzamy napięciem stałym o wartościach i w czasach podanych w tablicach 5 i 6. Próbę napięciową powłoki polwinitowej kabla wykonujemy napięciem stałym 5 kV przez 1 min.

6.3.  Sprawdzenie ochrony przez oddzielenie obwodów części czynnych jednego obwodu od części czynnych innych obwodów i od ziemi wykonujemy przez pomiar rezystancji izolacji oddzielającej. Wymagania dla tej izolacji są takie same jak podano w tabeli 4.

6.4.  Próba wytrzymałości elektrycznej.

Podczas badań odbiorczych dla izolacji wykonanych podczas montażu instalacji oraz na urządzeniach w miejscu ich zainstalowania należy wykonać próbę wytrzymałości izolacji. Okresowe badania eksploatacyjne wymagają tylko wykonania pomiaru rezystancji.

6.5.  Rezystancja podłogi i ścian

W przypadku konieczności sprawdzenia rezystancji podłogi i ścian należy wykonać przynajmniej 3 pomiary w tym samym pomieszczeniu - pierwszy w odległości ok. 1 m od dostępnych obcych części przewodzących, pozostałe dwa w odległościach większych.

Pomiary rezystancji podłóg i ścian należy wykonywać prądem stałym. Jako źródło prądu stosować omomierz induktorowy lub próbnik izolacji z zasilaniem bateryjnym, wytwarzające w stanie bez obciążenia napięcie o wartości około 500 V (lub 1000 V przy napięciu znamionowym instalacji przekraczającym 500 V).

Układ połączeń zalecany przez normę przedstawia rysunek nr 3

Rys. 3. Układ połączeń przy pomiarze rezystancji izolacji stanowiska prądem stałym

  1- obciążenie 750 N dociskające elektrodę, 2- płytka izolacyjna dociskowa,
  3- metalowa elektroda pomiarowa o wymiarach 250 x 250 mm (elektroda probiercza 1), 
  4- element ułatwiający połączenie.

W załączniku A do normy PN-IEC 60364-6-61 [15.2] przedstawiono nową konstrukcję elektrody probierczej 3, o kształcie trójkątnym jako drugi typ elektrody do pomiaru rezystancji podłóg i ścian. W przypadkach spornych zalecana jest próba z użyciem elektrody probierczej 1.

Poprzednio w literaturze zalecano wykonywanie pomiaru rezystancji a właściwie impedancji stanowiska prądem przemiennym przy użyciu: - woltomierza i wtedy rezystancję stanowiska obliczamy ze wzoru:                                                 Rst  = RV( - 1)  [kW]                                 [6], lub
 - miliamperomierza, gdy woltomierz zostaje zastąpiony miliamperomierzem a w przewodzie N włączony jest rezystor RW. Rezystancję stanowiska obliczamy ze wzoru:
                                                                       Rst =  
. RW   [kW                                                     [7]
Przy pomiarze rezystancji stanowiska prądem przemiennym uzyskujemy jako wynik nieco większą wartość, gdyż wynikiem jest wartość impedancji mierzonego obwodu a interesuje nas wartość rezystancji stanowiska.

<< wstecz