Цель работы:

Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Задание:

Ознакомиться с теорией по сопротивлению изоляции электросети.

Изучить методы измерения сопротивления изоляции электроустановок.

Провести экспериментальное определение сопротивления изоляции проводов, предложенных преподавателем, с помощью:

1. Мегаомметра М 4100.

   Тераомметра Е6-13А.

   Мультиметра М-830В.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

При снижении сопротивления изоляции в месте повреждения (загрязнение, увлажнение и т. п.) увеличивается ток, протекающий под действием рабочего напряжения сети; соответственно повышается температура нагреваэтого места. Повышение температуры нагрева изоляционного материала снижает его сопротивление, что приводит к соответствующему увеличению тока. Последнее вызывает новое повышение температуры и соответствующее дополнительное снижение сопротивления изоляции. Процесс нарастания электрического тока продолжается до тех пор, пока не установится равновесие между тепловыделением и теплоотводом (при какой-тоустановившейся температуре перегрева). В случае, когда условия охлаждения не соответствуют интенсивности тепловыделения в месте повреждения, наступает лавинообразное нарастание тока, приводящее к тепловому разрушению материала и дуговому замыканию. Поэтому при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности.

Сопротивление изоляции сети

Сеть состоит из комплекса гальванически связанных электротехнических изделий - источника электроэнергии, распределительных щитов, приемников электроэнергии, линий связи и пр. Каждое изделие имеет определенное значение сопротивления изоляции.

Если все токоведущие части данной фазы находятся под электрическим потенциалом ф ф, а земля имеет электрический потенциал ф 0 , то сопротивления изоляции R 0 этой фазы у всех элементов сети оказываются под одной и той же разностью потенциалов. Отсюда следует, что сопротивленияR 0 всех элементов сети включены между собой параллельно. Обычноизмеряют эквивалентное сопротивление изоляции не отдельных фаз, а сети в целом (или ее отдельных участков). Тогда

где R ni - сопротивление изоляции отдельного электротехнического изделия, n - количество изделий в сети.

То есть эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли зависит от количества входящих в эту сеть электротехнических изделий и значений их сопротивления изоляции. Чем разветвленнее сеть, чембольше в ней элементов, тем ниже уровень ее сопротивления изоляции. При этом даже и случаи исправной изоляции у всех элементов значениеэквивалентного сопротивления изоляции сети может быть весьма низким. В разветвленной сети на фоне низкого значения эквивалентного сопротивления изоляции незаметно аварийное снижение сопротивления изоляции одного из элементов. Тем самым возрастает пожарная опасность разветвленных сетей.

Емкость относительно земли

Токоведущие части и корпус электротехнического изделия (либо земля) образуют своеобразный конденсатор, обладающий определенной емкостью. Действительно, здесь мы имеем две токопроводящие среды, изолированные друг от друга и находящиеся под разными потенциалами φ ф и φ 0 .

Так, на рисунке 3.1, а видно, что каждый элементарный участок провода длиной ΔL обладает емкостьюΔ С относительно земли. Эквивалентная емкость провода равна сумме этих частичных емкостей. Емкость жилы кабеля длиной 1 км относительно внешней металлической оплетки колеблется в диапазоне 0,1-1,0 мкФ в зависимости от ее сечения и конструкции кабеля. Каждый токоведущий элемент - обмотки электрическихмашин, трансформаторов и реле, печатный монтаж и пр. - имеет определенную емкость.

Емкость относительно земли - элемент, распределенный по длине линии. Однако при анализе условий электробезопасности распределенную емкость заменяют сосредоточенной эквивалентной и применяют аппарат теории цепей с сосредоточенными параметрами. Это справедливо, так как длина электромагнитной волны промышленной частоты 50 Гц равна 6000 км (λ = c/f), то есть она существенно больше геометрических размеров электрической сети любого промышленного объекта. Емкость как распределенный элемент учитывается при анализе нестационарных высокочастотных процессов типа импульсных перенапряжений в сети при внезапных замыканиях на землю и при расчете процессов в протяженных линиях передачи электроэнергии.

	φ Ф = U ф
	φ 0 = 0

Рисунок 3.1 - Емкость токоведущих частей относительно земли: распределенная (а) и эквивалентная (б).

Другим источником емкости (основным по количественному значению) являются фильтры защиты аппаратуры автоматики и радиоэлектронной аппаратуры от помех. Эти фильтры устанавливают у источника помехи и в цепях питания радиоэлектронной аппаратуры.

В любой сети постоянною токи или промышленной частоты при каждом разрыве электрической цепи возникают высокочастотные электромагнитные колебания (электромагнитные помехи), которые как излучаются во внешнее пространство, так и проходят по сети. Генераторами подобных помех являются коммутационные аппараты (контакторы, реле), коллекторные электрические машины и тому подобные элементы. Другим источником помех является нелинейные элементы сети, искажающие форму кривой напряжения и генерирующие высокочастотные составляющие (например, полупроводниковые выпрямители).

Обычно уровень электромагнитных помех снижают путем применения емкостных помехоподавляющих фильтров.

Например, конденсаторы C 1 , включаются между каждой щеткой коллекторной электрической машины и корпусом. При этом для высокочастотной электромагнитной помехи внутри корпуса машины создается контур«щетка Щ1 - конденсатор C 1 - корпус - конденсатор C 1 - щетка Щ2», имеющий бесконечно низкое сопротивление

Х с =1/2 πnfC l ->0

где n- кратность частоты помехи по отношению к основной гармонике 50 Гц. В результате помеха не выходит за пределы корпуса машины. Емкость каждого фильтра в зависимости от конкретных обстоятельств лежит в диапазоне 0,049-10 мкФ и более.

Емкость ухудшает изоляционные параметры сети, снижая эквивалентное сопротивление токоведущих частей относительно земли при исправной электрической изоляции. Например, если имеем эксплуатационный уровень эквивалентного сопротивления изоляции сети 600 кОм, то при значении емкости 1 мкФ он снижается в 200 раз - до 3 кОм; еслиемкость составляет 100 мкФ, то он падает в 20000 раз - до 30 Ом.

Таким образом, анализ условий электробезопасности как на стадии разработки проекта электроустановки, так и при ее эксплуатации должен выполняться с учетом параметров цепей связи токоведущих элементов с землей. В качестве примера на рис. 3.1, б приведена эквивалентная схема трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Как правильно измерить сопротивление изоляции электроустановок

Сопротивления изоляции распределены по сети. Обычно оперируют значениями эквивалентных величин. Вследствие этого линии связи между токоведущими частями и корпусом, показанные в упомянутой статье на схемах замещения (рис. 3.2), и соответствующие им подключения элементов к фазам (полюсам) сети и земле в природе отсутствуют. Поэтому измерить значение сопротивления изоляции непосредственным подключением какого-либо прибора к схемным линиям связи не представляется возможным. По этой причине обычно используют косвенные методы измерений - активные (с применением вспомогательного источника напряжения) или пассивные (с использованием рабочего напряжения сети в качестве оперативного напряжения).

В сетях с заземленной нейтралью выполняют периодический контроль при снятом рабочем напряжении, а в сетях, изолированных от земли, согласно п. 1.6.12 « Правил устройства электроустановок» - автоматическийконтроль под рабочим напряжением.

Представление о значении сопротивления изоляции дает лишь сила тока в измерительной цепи в установившемся режиме, так как в первыемоменты после приложения измерительного напряжения, а также при каждом изменении структуры и состава сети (например, при подключении новых электроприемников) в измерительной цепи протекают токи переходных режимов, обусловленные перезарядом емкости полюсов сети относительно корпуса или зарядом емкости подключаемого участка сети. Крометого, на результат измерений оказывает влияние рабочее напряжение электроустановки.

Правильный результат может быть получен лишь при соответ ствии принятого метода измерений параметрам контролируемой сети. Без соблюдения этого условия в одной и той же сети при измерении различными средствами могут быть получены данные, противоречащие одни другим.

Измерения при снятом рабочем напряжении

При снятом рабочем напряжении применяют метод наложения постоянного напряжения. Измерительный прибор - переносной либо щитовой мегаомметр И- содержит источник постоянного напряжения Е и миллиамперметр А (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Измерение при снятом рабочем напряжении

Один полюс прибора (обычно положительный) подключается к токоведущей части (например, к клемме 1), а второй полюс - к корпусу проверяемого электротехнического изделия.

В установившемся режиме после заряда емкостей C 1 и С 2 относительно корпуса ток I ИЗМ, протекающий под действием источника Е, на полюсе 1 разветвляется: его часть I" изм протекает через эквивалентное сопротивление изоляции R 1 полюса 1, а другая часть I"" изм - через сопротивление нагрузки R н и эквивалентное сопротивление изоляции R 2 полюса 2. Далее ток протекает по корпусу и суммируется в цепи миллиамперметра А.

Силу тока I ИЗМ определяет выражение:

I изм = E /{ R вн + R ) (3.2)

где R BH - внутреннее сопротивление мегаомметра (миллиамперметра, источника измерительного напряжения и добавочного сопротивления R д), R -эквивалентное сопротивление изоляции. Строго говоря, в последнем следовало бы учесть сопротивление R H , но обычно R H «R2 поэтому его влиянием допустимо пренебрегать (в тех случаях, когда внутреннее сопротивление контролируемого изделия соизмеримо с величиной сопротивления изоляции, такое допущение может приводить к ошибочным результатам, завышенным против фактических).

При R BH = const и Е = const сила тока в измерительной цепи зависит только от величиныR, поэтому миллиамперметр градуируют непосредственно в единицах сопротивления.

На практике обычно применяют переносные мегаомметры с питанием от сети переменного тока (типа MI27) или с автономным источником (типа М4100). В качестве последнего используют индукторный генератор с ручным приводом (скорость вращения рукоятки около 2 об/с). Чтобы уменьшить погрешность измерений из-за непостоянства скорости вращения рукоятки, в таких мегаомметрах в качестве измерительного прибора используют не миллиамперметр, а логометр, одна рамка которого подключенанепосредственно к источнику напряжения, а вторая, жестко связанная с ней, включена в измерительную цепь.

Для повышения достоверности измерений измерительное напряжение выбирают близким к рабочему напряжению контролируемой цепи. Для электрооборудования напряжением от 100 В до 400 В применяют мегаомметры напряжением 500 В. Безопасность измерений при этом достигается за счет ограничения силы тока в измерительной цепи до величины 1 мАдобавочным сопротивлением R = 0,5 МОм.

Измерения в сетях постоянного тока

Норвежская фирма Autronicaсоздала автоматизированную систему контроля сопротивления изоляцииSystemAJ-1 с генератором оперативного напряжения частотой 5 Гц. ФирмаMerlinGerin(Франция) выпускаетприборы Vigilohm System XM-200 с оперативным источником частотой 2,5 Гц.

В ряде случаев вместо источника напряжения непромышленной частоты используют вспомогательный источник постоянного напряжения переменной полярности. Так, фирмаBender(Германия), выпускает приборIRDH 265-4.

Метод уравновешенного моста

На этом методе, как правило, основана работа отечественных щитовых мегаомметров в сетях постоянного тока. Схема измерений этим методом приведена на рисунке 3.3, где использованы следующие обозначения:А - миллиамперметр; R д - добавочное сопротивление; П - переключатель; Е - источник измерительного напряжения (до 150 В); R п - потенциометр.

Плечами моста являются сопротивления изоляции R 1 и R 2 и сопротивления r 1 и г 2 плеч потенциометра R п. Измерительный прибор и ограничительное сопротивление R д включены в диагональ моста.

Рисунок 3.3 - Измерение сопротивления изоляции сети постоянного токаметодом уравновешенного моста

Сила тока I изм в диагонали моста определяется выражением:

(3.3)

где R- эквивалентное сопротивление изоляции сети.

Измерение производится в два этапа. На первом этапе переключатель П устанавливают в положение 1 и перемещением движка потенциометра балансируют мост - добиваются отсутствия тока в диагонали моста. На втором этапе переключатель устанавливают в положение 2, подключая в диагональ моста источник измерительного напряжения Е. После окончания процессов перезаряда емкостей снимают показание миллиамперметра.

В сбалансированном мосте составляющая тока, определяемая вторым слагаемым, отсутствует. Поэтому при Е = const,R д =constи при условииr 1 r 2 /R n «R сила тока I ИЗМ однозначно определяется сопротивлением изоляции R (приборы типа MI54, М1508, М1608, М1428, М1628).

Обычно при работе с сетями постоянного тока применяют методы измерений, основанные на использовании рабочего напряжения сети в качествеоперативного напряжения. Рассмотрим один из них.

Метод трех отсчетов вольтметра

Этот метод заключается в последовательном измерении вольтметром с известным сопротивлением r трех напряжений: U - рабочего; U 1 – между положительным полюсом сети и землей; U 2 - между отрицательным полюсом и землей. Расчет искомой величины сопротивления изоляции сетипроизводится по формуле:

(3.4)

Рассмотрим физические основания этого метода.

Рисунок 3.4 - Измерение сопротивления изоляции

сети постоянного тока вольтметрами

а) - по методу двух вольтметров; б) и в) - по методу трех отсчетов вольтметра

На рисунке 3.4(а) показана эквивалентная схема сети постоянного тока с сопротивлениями изоляции полюсов R1, R2 и рабочим напряжением U.

Напряжения между полюсами сети и корпусом U" и U" пропорциональны соответствующим сопротивлениям изоляции, то есть всегда выполняются следующие соотношения:

(3.5)

Если для измерения этих напряжений между полюсами сети и корпусом включить вольтметры V1 и V2 c равными внутренними сопротивлениями r, то получим:

(3.6)

При r » R выражение (3.6) будет совпадать с предыдущим.

Такой способ контроля (с использованием двух вольтметров) ранее применялся для индикации однополюсных снижений сопротивления изоляции и однополюсных замыканий на землю. Вольтметр, соответствующий полюсу с меньшим сопротивлением изоляции, имеет меньшее показание (зачастую вместо вольтметров включали две лампы накаливания).

Пользуясь результатами измерения напряжений U` иU", определитьвеличины сопротивлений R 1 и R 2 , соответственно и значение эквивалентного сопротивления изоляции сетиR, не представляется возможным, так как система уравнений (3.5) неполная: эквивалентная схема соcтоит из трех контуров, в то время как сама система содержит только два уравнения. Чтобы ее все-таки можно было разрешить, в сеть вносят нормированные искажения.

При включении вольтметра V по схеме рисунка 3.4(б) меняется эквивалентное сопротивление между положительным полюсом сети и землей (за счет шунтирования сопротивления изоляцииR i внутренним сопротивлением вольтметра r). Оно становится равным:

(3.6)

Так как при этом сопротивление между отрицательным полюсом сети и корпусом не изменится, то уменьшается напряжение между положительным полюсом и землей: U 1 U"). При измерении по схеме рис. 3.4,в аналогично получаем:U 2

Следует еще раз подчеркнуть, что оно образуется за счет намеренного поочередного уменьшения сопротивлений между полюсами сети и землей путем шунтирования сопротивлений изоляции R 1 иR 2 известным сопротивлениемr.

Теперь система уравнений, составленных для напряжений U 1 иU 2 , оказывается разрешимой, так как она содержит известные величиныU,U 1 ,U 2 ,rи две неизвестные величины:R 1 иR 2 . Решая систему относительно последних, получаем выражение (3.4) для эквивалентного сопротивления изоляции сети.

Соотношение величин напряжений UиU 1 +U 2 , определяющее точность измерений при данном сопротивлении изоляции сети, зависит от величины сопротивления вольтметраr. Еслиr>>R(например, при измерении ламповым, цифровым или электростатическим вольтметром), то при подключении вольтметра в сеть вносятся несущественные искажения, так как сопротивления между полюсами сети и землей практически не изменяются. Как следствие этого получаемU 1 +U 2 =U. Соответственно нулевыми будут результаты при расчетах по формуле (3.4).

Наибольшая точность измерений достигается при выполнении следующего соотношения: r= 0,8R, при которомU 1 +U 2 =0,44U. Обычно рекомендуется выбирать вольтметр с внутренним сопротивлением, приблизительно равным измеряемому сопротивлению изоляции.

Изложенное справедливо не только для силовых сетей, но и для низковольтных систем автоматики. В последних опасно выполнять контроль сопротивления изоляции с использованием щитовых мега-омметров, содержащих источник измерительного напряжения 100-150 В. Под действием этого источника при определенных условиях могут выйти из строя комплектующие систему полупроводниковые приборы и микросхемы.

Этот метод прост в выполнении и доступен, так как не требует применения специальной аппаратуры. Однако он имеет и ряд недостатков, связанных с необходимостью выполнения вычислений.

Опыт показывает, что целесообразна подмена расчетов по формуле (3.4) работой с соответствующими номограммами. В качестве примера нарис. 3.5 приведена номограмма, предназначенная для определения значения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 до 600 В.

Номограмма имеет три шкалы - рабочего напряжения U, суммы напряжений полюсов сети относительно корпуса U 1 +U 2 , и искомого значения сопротивления изоляцииR. Порядок работы с номограммой таков: к точкам шкалUиU 1 +U 2 , соответствующим полученным результатам измерений, прикладывается линейка; искомое значение считывается по шкалеR.

В практической деятельности не всегда имеется в наличии вольтметр с предусмотренным номограммой значением внутреннего сопротивления. Поэтому на рисунке 3.6 приведена номограмма, пригодная для работы сразличными типами вольтметров. Она состоит из двух параллельных шкал (U 1 + U 2 и R) и бинарного поля с координатами «напряжение сети - внутреннее сопротивление вольтметра». Работа с такой номограммой также несоставляет труда.

Рисунок 3.5 - Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренном сопротивлением 100 кОм

Рисунок 3.6 - Номограмма для определения сопротивления изоляции сетей постоянного тока напряжением от 150 В до 600 В при измерении вольтметром с внутренним сопротивлением от 50 до 200 кОм

Измерения в сетях переменного тока

Принцип действия большинства приборов, предназначенных для работы в сетях переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, основан на использовании метода наложения постоянного измерительного напряжения (см. рисунок 3.6), аналогичного методу измерений при снятом напряжении. Так как под действием рабочего напряжения Uф в измерительной цепи может протекать, переменный ток, то для ее защиты применяют индуктивный или, как показано на схеме, емкостный фильтр (цепь R1-C1). Конденсатор С1 также защищает измерительную цепь от бросков тока IИЗМ в переходных режимах работы сети (при подключении электроприемников) (см. рисунок 3.7).

Рисунок 3.7 - Контроль изоляции сетей переменного тока методом наложения постоянного напряжения

Измерение сопротивления изоляции производят при нажатой кнопке К, когда измерительная цепь замыкается через миллиамперметр А, проградуированный в единицах сопротивления. При «свободном» состоянии кнопки (в режиме автоматического контроля) цепь замыкается через резистор Rд, являющийся входным элементом блока сигнализации БС. Падение напряжения на этом резисторе, так же как и сила тока в измерительной цепи, однозначно определяется значением эквивалентного сопротивления изоляции сети. При уменьшении сопротивления изоляции это напряжение возрастает; в случае снижения сопротивления доопределенного значения (установленной для данной сети уставки срабатывания сигнализации Uycт) на выходе БС появляется соответствующий сигнал (световой или звуковой).

На таком принципе работают устройства «Электрон-1» (автоматический контроль и измерение), ПКИ (автоматический контроль) и щитовые мегаомметры М1423, М1503, М1527. М1623. М1603.

В процессе настройки или эксплуатации электроустановки нередко возникает необходимость измерять сопротивление изоляции «прикладным» методом, не обращаясь к штатным средствам контроля. Л.П. Подольским в 1946 г. предложен достаточно простой способ двух отсчетов вольтметра применительно к трехфазным сетям (см. рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 - Измерение сопротивления изоляции сети переменного тока методом двух отсчетов вольтметра

Согласно этому способу измеряют напряжение U1 между одной из фаз сети и землей. Затем между этой фазой и землей включают дополнительное сопротивление известной величины R1 и измеряют напряжение U2; вместо сопротивления R1 подключают сопротивление R2 и вновь измеряют напряжение между фазой и землей Uз.

Величина эквивалентного сопротивления изоляции сети определяется по

(3.7)

где q1 = (U1/U2)2 -1; q2 = (U, /U3) -1.

Измерения в сетях двойного рода тока

В современных сетях переменного тока обычно присутствуют полупроводниковые выпрямители, подключенные непосредственно к фазам сети (без применения трансформаторов). Это могут быть как маломощные элементы (например, для питания катушек контакторов в магнитных пускателях), так и силовые агрегаты (питание электроприводов постоянного тока). В подобных сетях величина эквивалентного сопротивления изоляции определяется пятью составляющими: сопротивлениями изоляции r а, r 0 , r с фаз цепей переменного тока и сопротивлениями изоляцииR 1 иR 2 полюсов цепи постоянного тока.

Рассмотренные выше методы измерений в сетях переменного тока называются непригодными для сетей двойного рода тока. Это объяснятся тем, что в сети двойного рода тока полюса цепи постоянного тока имеют определенные; постоянные напряжения относительно земли - в зависимости от значения сопротивления их изоляции.

Через полупроводниковый выпрямитель эти напряжения в определенной закономерности переносятся на цепи переменного тока и влияют на работу приборов контроля изоляции. Так, в простейшем случае, при использовании трехфазного неуправляемого выпрямителя, собранного по схеме Ларионова, среднее значение напряжения между фазами сети переменного тока и землей определяется выражением:

(3.8)

где U mФ - амплитуда фазного напряжения на входе выпрямительного моста; R1, R2 - сопротивления изоляции полюсов цепи постоянного тока; R-, R~ - эквивалентные сопротивления изоляции цепей постоянного и переменного тока соответственно.

Из этого выражения следует, что при равенстве величин R1 и R2 имеет место U = 0 и никаких искажений в работу приборов контроля не вносится.

Однако в общем виде R1≠R2, соответственно Ucp ≠ 0. В предельных случаях при однополюсном замыкании на корпус (R1<

В трехфазных сетях напряжением 380 В напряжение на выходе выпрямительного моста U=510 В. В приборах контроля изоляции измерительное напряжение Е существенно меньше (обычно оно равно 150 В), поэтому напряжение U оказывает существенное влияние на силу тока и напряжение в измерительной цепи, вносит дополнительную погрешность. Стрелка мегаомметра может занимать любое положение на рабочем участке шкалы, независимо от измеряемого значения сопротивления изоляции. Она может даже зашкаливать за отметки «о» и «∞», показывая лишенные физического смысла величины R<0 и R>∞ . В качестве примера на рисунке 3.9 приведены показания щитового мегаомметра типаM1503 в зависимости от значения сопротивления изоляции отрицательного полюса цепи постоянного тока при постоянном значении сопротивления изоляции положительного полюса (50 кОм) и эквивалентном сопротивлении изоляции цепей переменного тока 100 кОм (кривая 1). Кривая 2 соответствует фактическимзначениям эквивапентного сопротивления изоляции сети.

Из графиков видно, что кривые 1 и 2 совпадают только в одной точке, когда R1=R2= 50кОм. При низких значениях эквивалентного сопротивления изоляции (менее 10 кОм) стрелка прибора находится вблизи отметки «оо», и наоборот, при достаточно высоких сопротивлениях (более 25 кОм) прибор показывает R < 0.

ЛПО «Вибратор» выпускает мегаомметры типа M1428 и M1628, пригодные для работы в сетях двойного рода тока.

Рисунок 3.9 - Эквивалентное сопротивление изоляции сети двойного рода тока

В сетях переменного и двойного рода тока можно применять метод, разработанный на кафедре безопасности жизнедеятельности СПб ТЭТУ «ЛЭТИ». Существо метода заключается в следующем. К фазам сети переменного тока подключается трехфазный выпрямительный мост, собранный на полупроводниковых диодах по схеме Ларионова (см. рисунок 3.10).

Вольтметром магнитоэлектрической системы поочередно измеряют три напряжения; U cp - на выходе моста, U 1 - между положительным полюсом моста и землей, U 2 - между отрицательным полюсом моста и землей. Расчет сопротивления изоляции сети выполняют по формуле:

(3.9)

аналогичной формуле (3.4) для метода трех отсчетов вольтметра в сетях постоянного тока. Существенно, что в подобных случаях измерения должны производиться вольтметром именно магнитоэлектрической системы, так как носителями информации о величине сопротивления изоляции являются только средние значения напряжений. Предел измерений вольтметра должен соответствовать величине U cp , то есть для трехфазных сетей 380 В пригодны вольтметры со шкалой 0-600 В. Внутреннее сопротивление вольтметра выбирается в соответствии с рекомендациями, приведеннымивыше применительно к сетям постоянного тока.

Рисунок 3.10 - Измерение сопротивления изоляции сети двойного рода тока по способу ЛЭТИ

Этот метод пригоден для применения в однофазных и трехфазных сетях переменного тока, в сетях с управляемыми и неуправляемыми выпрямителями. Во избежание ошибок в расчетах здесь также рекомендуетсяприменять номограммы. Поскольку напряжение источников переменного тока стабильно, номограммы оказываются существенно более простыми (рис. 3.11).

Порядок выполнения работы

Изучите теоретическую часть, прилагаемую к данной лабораторной работе.

Сделайте расчет сопротивления своего тела (путь пролегания тока и площадь контактируемого с электродом участка тела – по заданию преподавателя).

Проверьте расчет экспериментальным определением сопротивления указанного участка тела с помощью мультиметра М-830В.

Сравните полученные результаты и сделайте соответствующие выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Для чего производится контроль сопротивления изоляции электроустановок?

Чем опасны емкостные явления между токопроводящими средами и землей?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок при снятом рабочем напряжении?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом уравновешенного моста?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок методом трех отсчетов вольтметра?

Что такое «номограмма»?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях переменного тока?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок в сетях двойного рода тока?

Как измерить сопротивление изоляции электроустановок по схеме Ларионова?

Рисунок 3 .11 - Номограмма

Добавить сайт в закладки

Методика измерения сопротивления изоляции

Целью настоящей методики является обеспечение качественного и безопасного проведения работ при производстве электролабораторией (далее ЭЛ) испытаний (измерений).

Методика составлена на основании:

• ГОСТ Р 8.563-96 «Методики выполнения измерений»;
• межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ Р М-016-2001;
• документации заводов-изготовителей приборов, используемых в проведении работ.

Назначение

Назначение методики - описание процедур по организации, выполнению и оформлению проводимых ЭЛ работ по измерению сопротивления изоляции.

Наименование и характеристика измеряемой величины

Измеряемая величина - сопротивление изоляции. Сопротивление изоляции постоянному току является основным показателем состояния изоляции и его измерение является неотъемлемой частью испытаний всех видов электрооборудования и электроцепей.

Состав используемых при измерении приборов

Сопротивление изоляции измеряется мегомметром. В настоящее время наиболее распространены мегомметры типа М-4100, ЭСО202/2Г, MIC-1000, MIC-2500.

Описание мегомметров

Мегомметр - прибор, состоящий из источника напряжения (постоянного или переменного генератора с выпрямителем тока) и измерительного механизма.

Мегомметры подразделяются по номинальному рабочему напряжению до 1000 В и до 2500 В.

Мегомметры комплектуются гибкими медными проводами длиной до 2-3 м с сопротивлением изоляции не менее 100 МОм. Концы проводов, присоединяемые к мегомметру, должны иметь оконцеватели, а противоположные - зажимы типа «крокодил» с изолированными ручками.

Порядок проведения измерений

Порядок проведения измерений мегомметрами типа М-4100 и ЭСО202/2Г. Перед началом проведения измерений необходимо:

1. Перед началом проведения измерения мегомметр должен быть подвергнут контрольной проверке, которая заключается в проверке показаний прибора при разомкнутых проводах (стрелка прибора должна находиться у отметки бесконечность - ?) и замкнутых проводах (стрелка прибора должна находиться на отметке 0).
2. Убедиться, что на испытуемом кабеле нет напряжения (проверять отсутствие напряжения необходимо испытанным указателем напряжения, исправность которого должна быть проверена на заведомо находящихся под напряжением частях электроустановки - п. 3.3.1 «Межотраслевых правил по охране труда» ПОТ Р М-016-2001).
3. Заземлить токоведущие жилы испытываемого кабеля (заземление с токоведущих частей можно снимать только после подключения мегомметра).

Подключаемые провода мегомметров должны иметь зажимы с изолированными ручками, в электроустановках выше 1000 В, кроме того, следует пользоваться диэлектрическими перчатками.

При работе с мегомметром прикасаться к токоведущим частям, к которым он присоединен, не разрешается.

Как правило, измеряют сопротивление изоляции каждой фазы кабеля относительно остальных заземленных фаз. Если измерения по этому сокращенному варианту дадут неудовлетворительный результат, то необходимо измерить сопротивление изоляции между каждыми двумя фазами и каждой фазой относительно земли.

При измерениях на кабелях выше 1000 В (когда результаты измерений могут быть искажены точками утечек по поверхности изоляции) на изоляцию объекта измерения (концевую воронку и т.д.) накладывают электрод (экранные кольца), присоединенный к зажиму «Э» (экран).

При измерениях сопротивления изоляции кабелей на напряжение до 1000 В с нулевыми жилами необходимо помнить следующее:

• нулевые рабочие и защитные проводники должны иметь изоляцию, равную изоляции фазных проводников;
• как со стороны источника питания, так и со стороны приемника нулевые проводники должны быть отсоединены от заземленных частей.

Схема измерения сопротивления изоляции: а - электродвигателя; 6 - кабеля; 1 - клеммный щиток; 2 - выводы катуш ки; 3 - металлическая защита (оболочка); 4 - изоляция; 5 - экран; 6 - токопроводящая жила.

Измерение (снятие показаний) следует производить при устойчивом положении стрелки прибора. Для этого нужно вращать ручку прибора со скоростью 120 об/мин.

Сопротивление изоляции определяется показанием стрелки прибора через 15 сек и 60 сек после начала вращения. Если определения коэффициента абсорбции кабеля не требуется, отсчет показаний производится после успокоения стрелки, но не ранее 60 сек от начала вращения.

При неправильно выбранном пределе измерений необходимо:

• снять заряд с испытуемой фазы, наложив заземление;
• переключить предел и повторить измерение на новом пределе.

При наложении и снятии заземления необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками

По окончании измерений, прежде чем отсоединять концы прибора, необходимо снять накопленный заряд путем наложения заземления.

Измерение сопротивления изоляции сетей освещения проводится мегомметром на напряжение 1000 В и включает в себя:

1. Измерение сопротивления изоляции магистральных линий - от сборок 0,4 кВ (ГРЩ, ВРУ) до автоматических выключателей распределительных щитов (ЩЭ) или групповых (в зависимости от схемы);
2. Измерение сопротивления изоляции от распределительных (этажных) щитов до групповых щитков местного управления (квартирных).
3. Измерение сопротивления изоляции сети освещения от автоматических выключателей (предохранителей) местных, групповых щитков управления (ЩК) до светильников (включая изоляцию самого светильника). При этом в сетях освещения в светильниках с лампами накаливания измерение сопротивления изоляции производится при снятом напряжении, включенных выключателях, снятых предохранителях (или отключенных выключателях), отсоединенных нулевых рабочих и защитных проводах, отключенных электроприемниках и вывернутых электролампах. В сетях освещения с газоразрядными лампами производить измерение можно как с установленными лампами, так и без них, но со снятыми стартерами.
4. Величина сопротивления изоляции на каждом участке сети освещения, начиная от автомата (предохранителя) щита и включая проводку светильника, должна быть не менее 0,5 МОм.

Обработка и оформление результатов измерений

Данные по использованным в процессе измерительных работ приборам, а также результаты измерений заносятся в протоколы.

Требования к безопасному проведению работ

Таблица 1. Допустимые расстояния до токоведущих частей, находящихся под напряжением.

В соответствии с главой 12 «Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ Р М-016-2001» работники ЭЛ (как работники организаций, направляемые для выполнения работ в действующих, строящихся, технически перевооружаемых, реконструируемых электроустановках и не состоящие в штате организаций - владельцев электроустановки) относятся к командированному персоналу.

Командируемые работники должны иметь удостоверения установленной формы о проверке знаний норм и правил работы в электроустановках с отметкой о группе, присвоенной комиссией командирующей организации. Командирующая организация несет ответственность за соответствие присвоенных командированным работникам групп, а также за соблюдение персоналом нормативных документов по безопасному выполнению работ.

Организация работ командировочного персонала предусматривает прохождение следующих процедур выполняемых до начала работ:

• извещение организации-владельца электроустановки письмом о цели командировки, а также составе и квалификации командировочного персонала ЭЛ;
• определение и предоставление организацией-владельцем командированным работникам права работы в действующих электроустановках (в качестве выдающих наряд, ответственных руководителей и производителей работ, членов бригады);
• проведение с командированным персоналом по его прибытии вводного и первичного инструктажей по электробезопасности;
• ознакомление командированного персонала с электрической схемой и особенностями электроустановки, в которой ему предстоит работать (причем работник, которому предоставляется право исполнять обязанности производителя работ, должен пройти инструктаж по схеме электроснабжения электроустановки);
• проведение работниками организации-владельца подготовки рабочего места и допуск командированного персонала к работам.

Организация, в электроустановках которой производятся работы командированным персоналом, несет ответственность за выполнение предусмотренных мер безопасности и допуск к работам.

Работы выполняются на основании наряда-допуска, распоряжения или в порядке текущей эксплуатации в соответствии с требованиями главы 5 «Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТ Р М-016-2001». Кроме того, при проведении испытаний и измерений следует:

1. Руководствоваться указаниями паспортов (инструкций по эксплуатации) используемых приборов и инструкций по технике безопасности (действующими на предприятии, где выполняются измерения), а также дополнительными требованиями по безопасности, определенными в нарядах-допусках, распоряжениях, инструктажах.
2. Проверять отсутствие напряжения (проверять отсутствие напряжения необходимо испытанным указателем напряжения, исправность которого должна быть проверена на заведомо находящихся под напряжением частях электроустановки - п. 3.3.1 «Межотраслевых правил по охране труда» ПОТ Р М-016-2001). Отсутствие напряжения следует проверять как между всеми фазами, так и между фазой и землей. Причем в электроустановках с системой TN-C следует сделать не менее шести замеров, а в электроустановках с системой TN-S - не менее десяти замеров.
3. Производить подключение и отключение всех при снятом напряжении.
4. Обеспечивать применение защитных средств и инструмента с изолирующими рукоятками, испытанных согласно «Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках», утвержденной приказом Минэнерго России от 30.06.2003 г. за № 261.

Производящая работы бригада должна состоять не менее чем из двух человек, в том числе производитель работ с группой по электробезопасности не ниже IV и член бригады с группой по электробезопасности не ниже III. При проведении измерений запрещается приближаться к токоведущим частям на расстояния менее указанных в таблице 1.

1. ЦЕЛЬ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерения проводятся с целью проверки соответствия сопротивления изоляции установленным нормам.

2. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. Организационные мероприятия

В электроустановках напряжением до 1000 В измерения выполняются по распоряжению двумя работниками, один из которых должен иметь группу по электробезопасности не ниже III.

В электроустановках до 1000 В, расположенных в помещениях, кроме особо опасных в отношении поражения электрическим током, работник, имеющий группу III и право быть производителем работ, может проводить измерения единолично.

Измерения сопротивления изоляции ротора работающего генератора разрешается выполнять по распоряжению двумя работниками, имеющими IV и III группу по электробезопасности.

В случаях, когда измерения мегаомметром входят в содержание работ по испытаниям (например испытания электрооборудования повышенным напряжением промышленной частоты), оговаривать эти измерения в наряде или распоряжении не требуется.

2.2. Технические мероприятия

Перечень необходимых технических мероприятий определяет лицо, выдающее наряд или распоряжение в соответствии с разделом 3 и главой 5.4. МПБЭЭ. Измерения сопротивления изоляции мегаомметром должно осуществляться на отключенных токоведущих частях, с которых снят заряд путем предварительного их заземления. Заземление с токоведущих частей следует снимать только после подключения мегаомметра.

3. НОРМИРУЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

Периодичность испытаний и минимальная допустимая величина сопротивления изоляции должны соответствовать указанным в нормах испытаний электрооборудования и аппаратов Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).

В соответствии с ГОСТ Р 50571.16-99 нормируемые величины сопротивления изоляции электроустановок зданий приведены в таблице 9.

			Таблица 1
Номинальное напряжение цепи, В	Испытательное напряжение		Сопротивление изоляции,
	постоянного тока, В		МОм
Системы безопасного сверхнизкого напряжения (БССН) и			0,25
функционального сверхнизкого напряжения (ФССН)
До 500 включительно, кроме систем БССН и ФССН			0,5 *
Выше 500	1000		1,0

* Сопротивление стационарных бытовых электрических плит должно быть не менее 1 МОм.

Вместе с тем, в соответствии с гл. 1.8 ПУЭ для электроустановок, напряжением до 1000 В допустимые значения сопротивления изоляции представлены в таблице 2.

			Наименьшее
	Испытуемый элемент	Напряжение	допустимое значение
		мегаомметра, В	сопротивления
			изоляции, МОм
	Шины постоянного тока на щитах управления и в распределительных	500 - 1000
устройствах (при отсоединенных цепях)
	Вторичные цепи каждого присоединения и цепи питания приводов	500 - 1000
выключателей и разъединителей 1
	Цепи управления, защиты, автоматики и измерений, а также цепи возбуждения	500 - 1000
машин постоянного тока, присоединенные к силовым цепям
4. Вторичные цепи и элементы при питании от отдельного источника или через разделительный трансформатор, рассчитанные на рабочее напряжение 60 В и ниже 2
	Электропроводки, в том числе осветительные сети 3	1000
	Распределительные устройства 4 , щиты и токопроводы (шинопроводы)	500 - 1000

Измерение производится со всеми присоединенными аппаратами (катушки проводов, контакторы, пускатели, автоматические выключатели, реле, приборы, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения и т.п.)

Должны быть приняты меры для предотвращения повреждения устройств, в особенности микроэлектронных и полупроводниковых элементов.

Сопротивление изоляции измеряется между каждым проводом и землей, а также между каждыми двумя проводами.

Измеряется сопротивление изоляции каждой секции распределительного устройства.

Анализ этих требований показывает противоречия в части тестирующего напряжения и сопротивления изоляции для вторичных цепей напряжением до 60 В (ПУЭ, гл. 1.8) и систем БССН и ФССН, входящих в этот диапазон (50 В и ниже), согласно ГОСТ 50571.16-99.

Кроме того сопротивление внутренних цепей вводно-распределительных устройств, этажных и квартирных щитков жилых и общественных зданий в холодном состоянии в соответствии с требованиями ГОСТ 51732-2001 и ГОСТ 51628-2000 должно быть не менее 10 МОм (по ПУЭ, гл. 1.8 - не менее 0,5 МОм).

В данной ситуации при определении нормированных величин сопротивления изоляции до введения в действие соответствующих технических регламентов следует руководствоваться более четкими требованиями.

4. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИБОРЫ

Для изменения сопротивления изоляции будет применяться мегаомметр Е6-32 с испытательным напряжением от 50 до 2500 В (шаг установки 10 В).

Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности установки испытательного напряжения, %: от 0 до плюс 15.

Ток в измерительной цепи при коротком замыкании не более 2 мА.

Диапазоны измерения сопротивления	Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности
от 1кОм до 999 МОм	(0,03×R+ 3 е.м.р.)
от 1,00 до 9,99 ГОм	(0,05×R + 5 е.м.р.) (испытательные напряжения менее 250 В)
от 10,0 до 99,9 ГОм	(0,05×R + 5 е.м.р.) (испытательные напряжения не менее 500 В)
от 100 до 999 ГОм	(0,15×R + 10 е.м.р.) (испытательные напряжения не менее 500 В)

Мегаомметр обеспечивает автоматическое переключение диапазонов и определение единиц измерения.

Погрешность нормирована при использовании кабеля измерительного РЛПА.685551.001.

5. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

5.1. Измерение сопротивления изоляции силовых кабелей и электропроводок

При измерении сопротивления изоляции необходимо учитывать следующее:

- измерение сопротивления изоляции кабелей (за исключением кабелей бронированных) сечением до 16 мм 2 производится мегаометром на 1000 В, а выше 16 мм 2 и бронированных - мегаометром на 2500 В; измерение сопротивления изоляции проводов всех сечений производится мегаометром на 1000 В.

При этом необходимо производить следующие замеры:

- на 2- и 3-проводных линиях - три замера: L-N, N-РЕ, L-PE;

На 4-проводных линиях - 4 замера: L 1 -L 2 L 3 PEN, L 2 -L 3 L 1 PEN, L 3 -L 1 L 2 PEN, PEN-L 1 L 2 L 3 , или 6 замеров: L 1 -L 2 , L 2 -L 3 , L 1 -L 3 , L 1 -PEN, L 2 -PEN, L 3 -PEN;

На 5-проводных линиях - 5 замеров: L 1 -L 2 L 3 NPE, L 2 -L 1 L 3 NPE, L 3 -L 1 L 2 NPE, N-L 1 L 2 L 3 PE, PE-NL 1 L 2 L 3 , или 10 замеров: L 1 -L 2 , L 2 -L 3 , L 1 -L 3 , L 1 -N, L 2 -N, L 3 -N, L 1 -PE, L 2 -РЕ,L 3 -РЕ, N-PE.

Если электропроводки, находящиеся в эксплуатации, имеют сопротивление изоляции менее 1 МОм, то заключение об их пригодности делается после испытания их переменным током промышленной частоты напряжением 1 кВ в соответствии с приведенными в данном издании рекомендациями.

5.2. Измерение сопротивления изоляции силового электрооборудования

Значение сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов в большой степени зависит от температуры. Замеры следует производить при температуре изоляции не ниже +5 С кроме случаев, оговоренных специальными инструкциями. При более низких температурах результаты измерения из-за нестабильного состояния влаги не отражают истинной характеристики изоляции. При существенных различиях между результатами измерений на месте монтажа и данными завода-изготовителя, обусловленных разностью температур, при которых проводились измерения, следует откорректировать эти результаты по указаниям изготовителя.

Степень увлажненности изоляции характеризуется коэффициентом абсорбции, равным отношению измеренного сопротивления изоляции через 60 секунд после приложения напряжения мегаомметра (R 60) к измеренному сопротивлению изоляции через 15 секунд (R 15), при этом:

К абс = R 60 / R 15

При измерении сопротивления изоляции силовых трансформаторов используются мегаомметры с выходным напряжением 2500 В. Измерения проводятся между каждой обмоткой и корпусом и между обмотками трансформатора. При этом R 60 должно быть приведено к результатам заводских испытаний в зависимости от разности температур, при которых проводились испытания. Значение коэффициента абсорбции должно отличаться (в сторону уменьшения) от заводских данных не более, чем на 20 %, а его величина должна быть не ниже 1,3 при температуре 10 - 30 С. При невыполнении этих условий трансформатор подлежит сушке. Минимально допустимое сопротивление изоляции для установок, находящихся в эксплуатации, приведены в таблице 11.

Сопротивление изоляции автоматических выключателей и УЗО производятся:

1. Между каждым выводом полюса и соединенными между собой противоположными выводами полюсов при разомкнутом состоянии выключателя или УЗО.

2. Между каждым разноименным полюсом и соединенными между собой оставшимися полюсами при замкнутом состоянии выключателя или УЗО.

3. Между всеми соединенными между собой полюсами и корпусом, обернутым металлической фольгой. При этом для автоматических выключателей бытового и аналогичного назначения (ГОСТ Р 50345-99) и

УЗО при измерениях по пп. 1, 2 сопротивление изоляции должно быть не менее 2 Мом, по п. 3 - не менее 5 Мом.

Для остальных автоматических выключателей (ГОСТ Р 50030.2-99) во всех случаях сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 Мом.

Таблица 3

Минимально допустимые значения сопротивления изоляции электроустановок напряжением до 1000В

(Приложение 3; 3.1 ПТЭЭП)

Наименование элемента

Напряжение

Сопротивление

Примечание

мегаомметра, В

изоляции, МОм

Электроизделия и аппараты на

номинальное напряжение, В:

до 50

Должно

свыше 50 до 100

соответствовать

свыше 100 до 380

500 - 1000

указаниям

свыше 380

1000 - 2500

изготовителей,

но не менее 0,5

Распределительные устройства, щиты

1000 - 2500

Не менее 1

При измерениях полупроводниковые приборы в

и токопроводы

изделиях должны быть зашунтированы

Электропроводки, в том числе

1000

Не менее 0,5

Измерения сопротивления изоляции в особо

осветительные сети

опасных помещениях и наружных помещениях

производятся 1 раз в год. В остальных случаях

измерения производятся 1 раз в 3 года. При

измерениях в силовых цепях должны быть приняты

меры для предотвращения повреждения устройств, в особенности микроэлектронных и полупроводниковых приборов.

полупроводниковых приборов. В осветительных сетях должны быть вывинчены лампы, штепсельные розетки и выключатели присоединены.

Вторичные цепи распределительных

1000 - 2500

Не менее 1

Измерения

производятся

со

всеми

устройств, цепи питания приводов

присоединенными

аппаратами

(катушки,

выключателей и разъединителей, цепи

контакторы, пускатели, выключатели, реле,

управления, защиты, автоматики,

приборы, вторичные обмотки трансформаторов

телемеханики и т.п.

напряжения и тока)

Краны и лифты

1000

Не менее 0,5

Производится не реже 1 раз в год

Стационарные электроплиты

1000

Не менее 0,5

Производится при нагретом состоянии плиты не

реже 1 раз в год

Шинки постоянного тока и шинки

500 - 1000

Не менее 10

Производится при отсоединенных цепях

напряжения на щитах управления

Цепи управления, защиты,

500 - 1000

Не менее 1

Сопротивление изоляции цепей, напряжением до 60

автоматики, телемеханики,

В, питающихся от отдельного источника,

возбуждения машин постоянного тока

измеряются мегаомметром на напряжение 500 В и

на напряжение 500 - 1000 В,

должно быть не менее 0,5 МОм

присоединенных к главным цепям

Цепи, содержащие устройства с

микроэлектронными элементами,

рассчитанные на напряжение, В:

до 60

Не менее 0,5

выше 60

Не менее 0,5

Силовые кабельные линии

2500

Не менее 0,5

Измерение производится в течение 1 мин.

Обмотки статора синхронных

1000

Не менее 1

При температуре 10 - 30 С

электродвигателей

Вторичные обмотки измерительных

1000

Не менее 1

Измерения

производятся

вместе

трансформаторов

присоединенными к ним цепями

Анализ требований ПУЭ (приемо-сдаточные испытания) и ПТЭПП (эксплуатационные испытания) к минимально допустимым значениям сопротивления изоляции показывает наличие серьезных противоречий, а именно: для распределительных устройств при приемо-сдаточных испытаниях достаточное сопротивление изоляции 0,5 МОм, а при межремонтных профилактических - 1 МОм.

Данное обстоятельство может привести к тому, что при приемо-сдаточных испытаниях РУ может быть признано годным, а при первых межремонтных - забракованным (при 0,5 < R из < 1 МОм).

5.3. Порядок проведения измерений

При измерении сопротивления изоляции следует учитывать, что для присоединения мегаомметра к испытываемому объекту необходимо пользоваться гибкими проводами с изолирующими рукоятками на концах и ограничительными кольцами перед контактными щупами. Длина соединительных проводов должна быть минимальной исходя из условий проведения измерений, а сопротивление их изоляции не менее 10 МОм.

5.3.1 Измерения сопротивления изоляции мегаомметром Е6-32 проводятся в следующей последовательности:

1. Проверить отсутствие напряжения на испытываемом объекте;

2. Очистить изоляцию от пыли и грязи вблизи присоединения мегаомметра к испытываемому объекту;

3. Подключение кабелей к мегаомметру Е6-32 для проведения измерения

сопротивления изоляции на примере кабеля показано на рисунке 1.

Рисунок 1.

Для измерения сопротивлений более 10 ГОм с заданной точностью необходимо подключить экранированный измерительный кабель РЛПА.685551.001, как показано на рисунке.

Как любое оборудование, техника, со временем из строя начинают выходить и электрические кабели различных видов. Одной из методик определение запаса прочности кабеля и выявления дефектов является измерение сопротивления изоляции. В этой статье рассказывается о том, что это, когда и как оно проводится.

Обследование электропроводки

В каждой организации, в ведении которой находится электроустановки, должен быть ответственный за электрохозяйство. В его обязанности входит составление планово-предупредительных работ по ремонту этого оборудования, а также проведения периодических испытаний и измерений, обследования электропроводки. Периодичность таких измерений, как правило, составляется на основе требований ПТЭЭП. Например, по поводу измерения сопротивления изоляции там сказано, что испытания стоит проводить 1 раз в 3 года.

Что такое измерение сопротивления изоляции

Это измерение специальным прибором (мегаомметром) сопротивления между двумя точками электроустановки, которое характеризует ток утечки между этими точками при подаче постоянного напряжения. Результатом измерения является значение, которое выражается в МОм (мегаОмы). Измерение проводится прибором – мегаомметром, принцип действия которого состоит в измерении тока утечки, возникающего под действием на электроустановку постоянного пульсирующего напряжения. Современные мегаомметры выдают различные уровни напряжения для испытания разного оборудования.

Допустимое сопротивление для различного оборудования

Основным руководящим документом является ПТЭЭП, в котором приводится периодичность испытаний, величина испытательного напряжения и норма значения сопротивления для каждого вида электрооборудования (ПТЭЭП приложение 3.1, таблица 37). Ниже приводится выдержка из документа.

Не стоит путать сопротивление электрических кабелей с сопротивлением коаксиального кабеля и волновым сопротивлением кабеля, т.к. это относится к радиотехнике и там действуют другие принципы подхода к допустимым значениям.

Вопрос электробезопасности

Измерение сопротивления изоляции проводится с целью обезопасить человека от поражения током и в целях пожарной безопасности. Отсюда минимальное значение сопротивления – 500 кОм. Оно взято из простого расчета:

U – фазное напряжение электроустановки;

RИЗ – сопротивление изоляции электрооборудования;

RЧ – сопротивление тела человека, для расчетов по электробезопасности принимается RЧ =1000 Ом.

Подставляя известные значения (U=220 В, RИЗ=500 кОм), получается ток утечки 0,43 мА. Порог ощутимого тока 0,5 мА. Таким образом, 0,5 МОм – это минимальное сопротивление изоляции, при котором среднестатистический человек не будет чувствовать тока утечки.

При измерении мегаомметром также стоит обратить внимание на безопасность, т.к. аппарат выдает до 2500 В на своих щупах, оно может быть смертельным для человека. Поэтому проводить измерения может только специально обученный персонал. Подключение мегаомметра и измерения должны проводиться на отключенной от электрической сети электроустановке. Необходимо провести проверку электропроводки на отсутствия напряжение. Если проходят испытания для кабеля, следует обезопасить это место от случайного прикосновения к неизолированным частям кабеля на противоположном конце от места испытания.

Методика измерения сопротивления изоляции кабеля

Сначала персонал должен определить отсутствие напряжения на кабеле с помощью указателя напряжения. На противоположном конце жилы кабеля должны быть разведены на достаточное расстояние, чтобы не было случайного замыкания. Затем вывешиваются запрещающие знаки в зоне проведения испытания. Также необходимо провести визуальный осмотр кабеля, если это возможно, чтобы определить, есть ли места перегрева или оголенные участки. После этого можно приступать к измерениям. Необходимо измерить сопротивление изоляции между фазами (А-В, А-С, В-С), между фазами и нулем (А-N. B-N, C-N), между нулем и заземляющим проводом. Время каждого измерения – 1 минута. После каждого испытания необходимо заземлять жилу кабеля, хотя современные мегаомметры могут проводить самостоятельную разрядку. Полученные результаты записываются в протокол. Стоит помнить, что, если полученные данные делаются для какой-то проверяющей комиссии, протокол имеет право делать только специализированная электролаборатория.

Приборы для проведения измерений

Для проведения испытаний именно постоянным пульсирующим напряжением наилучшим выбором является мегаомметр. В приборах старых конструкций для получения напряжений использовался встроенный механический генератор, работающий по принципу динамо-машины. Чтобы выдать необходимое напряжение, надо было усиленно крутить ручку. В настоящее время мегаомметры выполняются в виде электронных устройств, работающих от батарей, они имеют компактный размер и удобное программное обеспечение. Современные мегаомметры имеют память, где хранятся несколько испытаний. При каждом измерении проводится автоматический подсчет коэффициента абсорбции. Его значение определяется отношением тока поляризации к току утечки через диэлектрик - изоляцию обмотки. При влажной изоляции коэффициент абсорбции близок к 1. При сухой изоляции R60 (сопротивление изоляции через 60 сек после начала испытания) на 30-50 % больше, чем R15 (через 15 сек).

Итог

Измерение сопротивления изоляции кабеля – ответственная процедура, от правильности выполнения которой, зависит безопасность, как людей, так и оборудования. Поэтому не стоит пренебрегать этой несложной, но полезной операции. Это поможет сэкономить немало средств.

Настоящий документ разработан для электротехнического персонала электролабораторий, электротехнических участков промышленных объектов, проводящих работы по измерению сопротивления изоляции электрооборудования, проводов и кабелей в действующих и реконструируемых электроустановках для всех потребителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей 1992 г.;
• Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей 1994 г.;
• Правила устройства электроустановок 1986 г.;
• Нормы испытания электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей 1982 г.;
• Нормы испытания электрооборудования 1978 г.;
• ГОСТ 26567-85. Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Методы испытаний;
• ГОСТ 3345-76. Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления изоляции;
• ГОСТ 3484-88. Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний;
• ГОСТ 3484.3-83. Трансформаторы силовые. Методы измерений диэлектрических параметров изоляции.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1. В настоящей методике используются термины, установленные в ГОСТ 3345-76, ГОСТ 3484.3-83, ГОСТ 3484.1-88, ГОСТ 16504, ГОСТ 23875.

Распределительное устройство - распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или вторичного напряжения понизительной подстанции района (предприятия), к которому присоединены сети района (предприятия).

Обозначения и сокращения:

• ВН - обмотки высшего напряжения;
• СН - обмотки среднего напряжения;
• НН - обмотки низкого напряжения;
• НН1, НН2 - обмотки низшего напряжения трансформаторов с расщепленной обмоткой;
• R15 - пятнадцатисекундное значение сопротивление изоляции в МОм;
• R60 - одноминутное значение сопротивление изоляции в МОм;
• ПЭЭП - правила эксплуатации электроустановок потребителей;
• ПТБЭЭП - правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей;
• ПУЭ - Правила устройства электроустановок.

4. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1 Измеряемые показатели

Сопротивление изоляции измеряют мегомметрами (100-2500В) со значениями измеренных показателей в Ом, кОм и МОм.

4.2 Средства измерений

К средствам измерения изоляции относятся мегомметры: ЭСО 202, Ф4100, М4100/1-М4100/5, М4107/1, М4107/2, Ф4101. Ф4102/1, Ф4102/2, BM200/G и другие, выпускаемые отечественными и зарубежными фирмами.

4.3 Требования к квалификации

К выполнению измерений сопротивления изоляции допускается обученный электротехнический персонал, имеющий удостоверение о проверке знаний и квалификационную группу по электробезопасности не ниже 3-й, при выполнении измерений в установках до 1000 В, и не ниже 4-й, при измерении в установках выше 1000 В.

К обработке результатов измерений могут быть допущены лица из электротехнического персонала со средним или высшим специальным образованием.

Анализ результатов измерений должен проводить персонал, занимающийся вопросами изоляции электрооборудования, кабелей и проводов.

5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

1. При выполнении измерений сопротивления изоляции должны быть соблюдены требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.019.80, ГОСТ 12.2.007-75, Правилами эксплуатации электроустановок потребителей и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.
2. Помещения, используемые для измерения изоляции, должны удовлетворять требованиям взрыво- и пожарной безопасности по ГОСТ 12.01.004-91.
3. Средства измерений должны удовлетворять требованиям безопасности по ГОСТ 2226182.
4. Измерения мегомметром разрешается выполнять обученным лицам из электротехнического персонала. В установках напряжением выше 1000 В измерения производят по наряду два лица, одно из которых должно иметь по электробезопасности не ниже IV группы. Проведение измерений в процессе монтажа или ремонта оговаривается в наряде в строке "Поручается". В установках напряжением до 1000 В измерения выполняют по распоряжению два лица, одно из которых должно иметь группу не ниже III. Исключение составляют испытания, указанные в п. БЗ.7.20.
5. Измерение изоляции линии, могущей получить напряжение с двух сторон, разрешается проводить только в том случае, если от ответственного лица электроустановки, которая присоединена к другому концу этой линии, получено сообщение по телефону, с нарочным и т.п. (с обратной проверкой) о том, что линейные разъединители и выключатель отключены и вывешен плакат "Не включать. Работают люди".
6. Перед началом испытаний необходимо убедиться в отсутствии людей, работающих на той части электроустановки, к которой присоединен испытательный прибор, запретить находящимся вблизи него лицам прикасаться к токоведущим частям и, если нужно, выставить охрану.
7. Для контроля состояния изоляции электрических машин в соответствии с методическими указаниями или программами измерения мегомметром на остановленной или вращающейся, но не возбужденной машине, могут проводиться оперативным персоналом или, по его распоряжению, в порядке текущей эксплуатации работниками электролаборатории. Под наблюдением оперативного персонала эти измерения могут выполняться и ремонтным персоналом. Испытания изоляции роторов, якорей и цепей возбуждения может проводить одно лицо с группой по электробезопасности не ниже III, испытания изоляции статора — не менее чем два лица, одно из которых должно иметь группу не ниже IV, а второе — не ниже III.
8. При работе с мегомметром прикасаться к токоведущим частям, к которым он присоединен, запрещается. После окончания работы необходимо снять остаточный заряд с проверяемого оборудования посредством его кратковременного заземления. Лицо, производящее снятие остаточного заряда, должно пользоваться диэлектрическими перчатками и стоять на изолированном основании.
9. Производство измерений мегомметром запрещается: на одной цепи двухцепных линий напряжением выше 1000 В, в то время когда другая цепь находится под напряжением; на одноцепной линии, если она идет параллельно с работающей линией напряжением выше 1000 В; во время грозы или при ее приближении.
10. Измерение сопротивления изоляции мегомметром осуществляется на отключенных токоведущих частях, с которых снят заряд путем предварительного их заземления. Заземление с токоведущих частей следует снимать только после подключения мегомметра. При снятии заземления необходимо пользоваться диэлектрическими перчатками.

6. УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Измерения изоляции должны проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 15150-85 и при нормальном режиме питающей сети или оговоренных в заводском паспорте - техническом описании на мегомметры.
2. Значение электрического сопротивления изоляции соединительных проводов измерительной схемы должно превышать не менее чем в 20 раз минимально допускаемое значение электрического сопротивления изоляции испытуемого изделия.
3. Измерение проводят в помещениях при температуре 25±10 °С и относительной влажности воздуха не более 80%, если в стандартах или технических условиях на кабели, провода, шнуры и оборудование не предусмотрены другие условия.

7. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Проверяют климатические условия в месте измерения сопротивления изоляции с измерением температуры и влажности и соответствие помещения по взрыво- пожароопасности для подбора, к соответствующим условиям, мегомметра.
2. Проверяют по внешнему осмотру состояние выбираемого мегомметра, соединительных проводников, работоспособность мегаомметра согласно техническому описанию на мегомметр.
3. Проверяют срок действия госповерки на мегомметр.
4. Подготовку измерений образцов кабелей и проводов выполняют согласно ГОСТ 3345-76.
5. При выполнении периодических профилактических работ в электроустановках, а также при выполнении работ на реконструируемых объектах в электроустановках подготовку рабочего места выполняет электротехнический персонал предприятия, где выполняется работа согласно правилам ПТБЭЭП и ПЭЭП.

8. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Отсчет значений электрического сопротивления изоляции при измерении проводят по истечении 1 мин с момента приложения измерительного напряжения к образцу, но не более чем через 5 мин, если в стандартах или технических условиях на конкретные кабельные изделия или на другое измеряемое оборудование не предусмотрены другие требования.

Перед повторным измерением все металлические элементы кабельного изделия должны быть заземлены не менее чем за 2 мин.

Электрическое сопротивление изоляции отдельных жил одножильных кабелей, проводов и шнуров должно быть измерено:

• для изделий без металлической оболочки, экрана и брони - между токопроводящей жилой и металлическим стержнем или между жилой и заземлением;
• для изделий с металлической оболочкой, экраном и броней - между токопроводящей жилой и металлической оболочкой или экраном, или броней.

Электрическое сопротивление изоляции многожильных кабелей, проводов и шнуров должно быть измерено:

• для изделий без металлической оболочки, экрана и брони - между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой или между каждой токопроводящей; жилой и остальными жилами, соединенными между собой и заземлением;
• для изделий с металлической оболочкой, экраном и броней - между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и с металлической оболочкой или экраном, или броней.

При пониженном сопротивлении изоляции кабелей проводов и шнуров, отличной от нормативных правил ПУЭ, ПЭЭП, ГОСТ, необходимо выполнить повторные измерения с отсоединением кабелей, проводов и шнуров от зажимов потребителей и разведением токоведущих жил.

При измерении сопротивления изоляции отдельных образцов кабелей, проводов и шнуров, они должны быть отобраны на строительные длины, намотанные на барабаны или в бухты, или образцы длиной не менее 10 м, исключая длину концевых разделок, если в стандартах или технических условиях на кабели, провода и шнуры не оговорена другая длина. Число строительных длин и образцов для измерения должно быть указано в стандартах или технических условиях на кабели, провода и шнуры.

9. ИЗМЕРЕНИЕ ИЗОЛЯЦИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

9.1. Измерение электрического сопротивления, изоляции преобразователей проводят в соответствии с требованиями настоящего стандарта, а при воздействии климатических факторов измерение сопротивления изоляции проводят с учетом ГОСТ/16962-71.

Средства измерений : мегомметры и омметры по ГОСТ 16862-71.

Измерение электрического сопротивления изоляции проводят:

• в нормальных климатических условиях; при верхнем значении температуры окружающей среды после установления в преобразователе теплового равновесия;
• при верхнем значении относительной влажности.

Сопротивление изоляции измеряют между электрически не соединенными между собой цепями, электрическими цепями и корпусом. В ТУ или конструкторской документации на преобразователи конкретных серий и типов указывают выводы, между которыми должно быть измерено сопротивление и значение постоянного напряжения, при котором проводится это измерение. Если один из выводов или элементов по схеме соединен с корпусом, то эта цепь на время испытаний должна быть разъединена.
При измерении сопротивления изоляции преобразователей должны выполняться следующие условия:

Таблица 1.

• перед испытаниями преобразователь должен быть отсоединен от внешних питающих сетей и нагрузки;
• входные (выходные) выводы преобразователя, конденсаторы, связанные с силовыми цепями, а также анодные, катодные и выводы управления силовых полупроводниковых приборов должны быть соединены между собой или зашунтированы;
• контакты коммутационной аппаратуры силовых цепей должны быть замкнуты или зашунтированы;
• электрические цепи, содержащие полупроводниковые приборы и микросхемы, необходимо отключить и, при необходимости, подвергнуть испытаниям отдельно;
• напряжение измерительного прибора при измерении сопротивления изоляции в зависимости от номинального (амплитудного) значения напряжения цепи выбирают по табл. 1.

При необходимости сопротивление изоляции измеряют при более высоких напряжениях, но не превышающих испытательное напряжение цепи.

Измерение сопротивления изоляции преобразователей, состоящих из нескольких шкафов, допускается проводить отдельно по каждому шкафу.

Если измеряют сопротивление изоляции каждого шкафа и (или) конструктивного узла преобразователя, то значение сопротивления изоляции каждого шкафа и (или) конструктивного узла должно быть указано в ТУ на преобразователи конкретных серий и типов.

Величины минимально-допустимых сопротивлений изоляции для силовых кабелей, выключателей, выключателей нагрузки, разъединителей, вентильных разрядников, сухих реакторов, измерительных трансформаторов, КРУ 6-10 кВ внутренней установки, электродвигателей переменного тока, стационарных, передвижных и комплектных испытательных устройств приведены в табл. 2.

10. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

10.1. Если измерение для кабельных изделий проводилось при температуре, отличающейся от 20 °С, а требуемое стандартами или техническими условиями на конкретные кабельные изделия, значение электрического сопротивления изоляции нормировано при температуре 20 °С, то измеренное значение электрического сопротивления изоляции пересчитывают на температуру 20°С по формуле:

где R20 - электрическое сопротивление изоляции при температуре 20 °С, МОм;
Rt - электрическое сопротивление изоляции при температуре измерения, МОм;
К - коэффициент для приведения электрического сопротивления изоляции к температуре 20 °С, значения которого приведены в приложении к настоящему стандарту.

При отсутствии переводных коэффициентов арбитражным методом является измерение электрического сопротивления изоляции при температуре (20±1)°С.

10.2. Пересчет электрического сопротивления изоляции R на длину 1 км должен быть проведен по формуле:

R=R20L,
где R20 - электрическое сопротивление изоляции при температуре 20 °С, МОм;
L - длина испытуемого изделия без учета концевых участков, км.

Коэффициент К приведения электрического сопротивления изоляции к температуре 20 °С.

Погрешность величины сопротивления изоляции подсчитывают по рекомендациям, указанным в технических описаниях и инструкциях по эксплуатации на мегомметры с учетом внешних влияющих факторов.

11. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты измерений вносятся в протоколы испытания кабелей до и свыше 1000 В, а также в протоколы по профилактическим наладочным работам по устройствам РЗА и электрооборудования.

Таблица 2.

Наименование измерений сопротивления изоляций	Нормируемое значение, Мом, не менее	Напряжения мегомметра, В	Указания
Кабели силовые выше 1000 В	Не нормируется	2500	При испытании повышенным напряжением сопротивление изоляции R60 должно быть одинаковым до и после испытаний
Кабели силовые до 1000В	1	1000
Масляные выключатели:
1. Подвижных и направляющих
частей выполненных из органического материала. 3-10кВ,	300	2500
15-150кВ	1000
220кВ	3000
2. Вторичных цепей, в том числе включающих и отключающих катушек.	1	1000
З.Выключатели нагрузки: измерение сопротивления изоляции включающей и отключающей катушек	1	500-1000	Сопротивление изоляции силовой части не измеряется, а испытывается повышенным напряжением промышленной частоты
4. Разъединители, короткозамыкатели и отделители:			Производится только при положительных температурах окружающего воздуха
1 .Поводков тяг, выполненным
из органических материалов
3-10кВ	300	2500
15-150кВ	1000	2500
220кВ	3000	2500
Измерение сопротивления элемента вентильного разрядника на напряжение:			Сопротивление разрядника или его элемента должно отличаться не более чем на 30% от результатов измерения
выше 3 кВ и выше		2500
менее 3 кВ		1000	на заводе-изготовителе или предыдущих измерений при эксплуатации
Сухие реакторы. Измерение сопротивления обмоток относительно болтов крепления	0,5	1000-500	После капитального ремонта.
	0,1	1000-500	В эксплуатации
Измерительные трансформаторы напряжения выше 1000В:	Не нормируется.	2 500	При оценке состояния вторичных обмоток можно ориентироваться на следующие средние значения сопротивления исправной обмотки: у встроенных ТТ - 10 МОм, у выносных ТТ- 50 МОм
первичных обмоток, вторичных обмоток	Не ниже 1 вместе с под- соединенными цепями	1000
КРУ 3-10кВ: первичны е цепи вторичны е цепи	300	2 500	Измерение выполняется при полностью собранных цепях
	1	500-1000 В
Э лектродвигатели переменного тока вы ше 660 В	Не		Должны учитываться при необходимости сушки.
	нормируется	2500
обм. статора. до 660 В	1	1000
Обмотки статора у эл. двигателей на напряжение вы ше 3000 В или мощность более 3000 кВТ	R60/R15	2500	Производится у синхронны х двигателей и асинхронных двигателей с фазным ротором напряжением 3000 В и выше или мощностью выше 1000 кВт
	Не нормиру-	1000В
Обмотки ротора	ется
Стационарные, передвижные, переносные комплектные испытательные установки.	Не нормируется	2500
Измерение изоляции цепей и аппаратуры напр. выше 1000В.
Цепей и аппаратуры на напряжение до 1000 В	1	1000
Машины постоянного тока:			Сопротивление изоляции обмоток
измерение изоляции обмоток и бандажей до 500В,	0,5	500	измеряется относительно корпуса, а бандажей - относительно корпуса и
выше 500В		1 000	удерживаемых им обмоток вместе с соединенными с ними цепями и кабелями
Силовые и осветительные электропроводки	0,5	1000
Распределительные устройства, щиты и токопроводы	0,5	1000
Вторичны е цепи управления, защиты и автоматики Шинки постоянного тока	1	500-1000
	10	500-1000
Каждое присоединение вторичных цепей и цепей питания приводов выключателей	1	500-1000
Цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики, возбуждения машин пост. тока на напряжение 500-1000В, присоединенным к цепям главных РУ	1	500-1000	Сопротивление изоляции цепей напряжением до 60 В, нормаль но питающихся от отдельных источников, измеряется мегом- метром на 500 В и должно быть не менее 0,5 МОм
Цепи, содержащие устройства с микроэлектронными элементами:
выше 60 В	0,5	500
60 и ниже	0,5	100