Indicadores de qualidade de isolamento — resistência, coeficiente de absorção, índice de polarização e outros

O isolamento dielétrico é uma parte isolante obrigatória de qualquer cabo, que não apenas separa os fios condutores uns dos outros, os isola fisicamente, mas também protege os fios dos efeitos nocivos de vários fatores ambientais. Um cabo pode ter uma ou mais dessas bainhas.

A condição desses projéteis é um dos critérios definidores em termos de segurança para a operação de pessoas e equipamentos. Se por algum motivo a isolação dielétrica dos fios se romper, haverá um acidente, choque elétrico nas pessoas ou até mesmo um incêndio. E há muitas razões possíveis para uma violação da qualidade do isolamento:

• danos mecânicos durante a instalação, reparo ou trabalho de escavação;

• dano de isolamento por umidade ou temperatura;

• conexão elétrica sem escrúpulos de fios;

• ultrapassagem sistemática dos parâmetros de corrente permitidos para o cabo;

• finalmente o envelhecimento natural do isolamento...

É importante monitorar regularmente os indicadores da qualidade do isolamento.

De qualquer forma, a substituição completa da fiação é sempre materialmente muito cara e demorada, sem contar os prejuízos e prejuízos sofridos pelo empreendimento com quedas de energia e paradas não planejadas dos equipamentos. Quanto aos hospitais e algumas instalações estrategicamente importantes, para eles, a interrupção do regime regular de fornecimento de energia é geralmente inaceitável.

É por isso que é muito mais importante prevenir o problema, evitar a deterioração do isolamento, verificar a sua qualidade a tempo e, quando necessário, reparar, substituir e evitar acidentes e suas consequências. Para isso, são realizadas medições de indicadores de qualidade de isolamento - quatro parâmetros, cada um dos quais será descrito a seguir.

Embora a substância isolante na verdade seja dielétrico, e não deve conduzir corrente elétrica, como um capacitor plano ideal, porém, em pequena quantidade, há cargas gratuitas nele. E mesmo um pequeno deslocamento dos dipolos também causa baixa condutividade elétrica (corrente de fuga) do isolamento.

Além disso, devido à presença de umidade ou sujeira, a condutividade elétrica superficial também aparece no isolamento. E o acúmulo de energia na espessura do dielétrico da ação da corrente contínua é completamente isolado como uma espécie de pequeno capacitor, que parece ser carregado por meio de algum resistor.

Em princípio, a isolação de um cabo (ou do enrolamento de uma máquina elétrica) pode ser representada como um circuito formado por três circuitos ligados em paralelo: a capacitância C, que representa a capacitância geométrica e provoca a polarização da isolação em todo o volume , a capacitância dos fios e todo o volume de um dielétrico com uma resistência de absorção conectada em série, como se o capacitor fosse carregado através de um resistor. Finalmente, há uma resistência de fuga em todo o volume da isolação, o que causa uma corrente de fuga através do dielétrico.

Parâmetros que caracterizam a qualidade do isolamento elétrico

Para garantir que o isolamento elétrico não cause violações dos modos de operação dos equipamentos elétricos e da segurança de sua operação, é necessário garantir sua alta qualidade, determinada pelo grau de condutividade elétrica (quanto menor a condutividade elétrica, maior é a qualidade).

Quando o isolamento é ligado sob tensão, correntes elétricas passam por ele devido à falta de homogeneidade da estrutura e à presença de inclusões condutivas, cuja magnitude é determinada pela resistência ativa e capacitiva do isolamento. A capacidade do isolamento depende de suas dimensões geométricas, e em pouco tempo após o acendimento, essa capacidade é carregada, acompanhada pela passagem de uma corrente elétrica.

De um modo geral, três tipos de fluxo de corrente através do isolamento: polarização, absorção e corrente contínua. As correntes de polarização causadas pelo deslocamento das cargas associadas no isolamento até que o estado de equilíbrio seja estabelecido (polarização rápida) são tão curtas que geralmente são indetectáveis.

Isso leva ao fato de que a passagem de tais correntes não está associada a perdas de energia, portanto, no circuito equivalente da resistência de isolamento, o ramo que leva em consideração a passagem de correntes de polarização é representado por capacidade pura, sem resistência ativa.

A corrente de dissipação devido a processos de polarização retardados está relacionada a perdas de energia no dielétrico (por exemplo, para vencer a resistência das moléculas quando os dipolos estão voltados para a direção do campo); portanto, o ramo correspondente da resistência equivalente também inclui uma resistência ativa.

Finalmente, a presença de inclusões condutoras no isolamento (na forma de bolhas de gás, umidade, etc.) leva ao aparecimento de canais passantes.

A condutividade elétrica (resistência) da isolação é diferente quando ela é exposta à tensão contínua e alternada, pois com a tensão alternada, correntes de absorção passam pela isolação durante todo o tempo de exposição à tensão.

Quando exposto a tensão constante, a qualidade do isolamento é caracterizada por dois parâmetros: resistência ativa e capacidade, indiretamente caracterizada pela relação R60 / R15.

Quando uma tensão alternada é aplicada ao isolamento, é impossível separar a corrente de fuga em seus componentes (através da corrente de condução e da corrente de absorção), portanto, a qualidade do isolamento é julgada pela quantidade de perda de energia nele (perdas dielétricas) .

A característica quantitativa das perdas é tangente de perda dielétrica, ou seja, a tangente do ângulo complementar ao ângulo entre a corrente e a tensão na isolação até 90°.No caso de isolação ideal, ela pode ser representada como um capacitor no qual o vetor de corrente está adiantado em 90° em relação ao vetor de tensão. Quanto mais potência dissipada na isolação, maior a tangente de perda dielétrica e pior a qualidade da isolação.

A fim de manter o nível de isolamento elétrico que atenda aos requisitos de segurança e ao modo de operação das instalações elétricas, o PUE prevê a regulação da resistência de isolamento das redes. Testes periódicos de isolamento são padronizados para consumidores de energia elétrica.

A resistência de isolamento entre cada condutor e a terra, bem como entre todos os condutores na área entre dois fusíveis adjacentes em uma rede de distribuição com tensão de até 1000 V, deve ser de pelo menos 0,5 MΩ. Para medir e testar a resistência de isolamento em instalações elétricas até 1000 V com mais frequência megômetros são usados.

Resistência de isolamento Riso

O princípio de medição é o seguinte. Quando uma tensão constante é aplicada às placas do capacitor, primeiro aparece um pulso de corrente de carga, cujo valor no primeiro momento depende apenas da resistência do circuito, e só então a capacidade de absorção (capacidade de polarização) carregado, enquanto a corrente diminui exponencialmente e aqui você pode encontrar experimentalmente a constante de tempo RC. Assim, com a ajuda de um medidor de parâmetros de isolamento, a resistência de isolamento Riso é medida.

As medições são realizadas a uma temperatura não inferior a + 5 ° C, porque em temperaturas mais baixas a influência do resfriamento e da umidade congelante é refletida e a imagem fica longe da objetividade.Após a remoção da tensão de teste, a carga no "capacitor de isolamento" começa a diminuir à medida que ocorre a absorção dielétrica da carga.

Taxa de absorção DAR

O grau de umidade atual no isolamento é refletido numericamente no coeficiente de absorção, pois quanto mais a isolação é molhada, mais intensa é a absorção dielétrica da carga dentro dela. Com base no valor do coeficiente de absorção, é tomada uma decisão sobre a necessidade de secar o isolamento de transformadores, motores, etc.

Calcule a razão das resistências de isolamento após 60 segundos e 15 segundos após o início das medições de resistência - este é o coeficiente de absorção.

Quanto mais umidade no isolamento, maior a corrente de fuga, menor o DAR (coeficiente de absorção dielétrica = R60 / R15). No isolamento úmido, há mais impurezas (as impurezas estão na umidade), a resistência devido às impurezas diminui, as perdas aumentam, a tensão de ruptura térmica diminui e o envelhecimento térmico do isolamento é acelerado. Se o coeficiente de absorção for inferior a 1,3, é necessário secar o isolamento.

Índice de polarização PI

O próximo indicador importante da qualidade do isolamento é o índice de polarização. Reflete a mobilidade de partículas carregadas dentro de um dielétrico sob a influência de um campo elétrico. Quanto mais novo, intacto e melhor o isolamento, menos partículas carregadas se movem dentro dele, como em um dielétrico. Quanto maior o índice de polarização, mais antigo o isolamento.

Para encontrar este parâmetro, é calculada a relação dos valores de resistência de isolamento após 10 minutos e 1 minuto após o início dos testes. Este coeficiente (índice de polarização = R600 / R60) praticamente mostra o recurso residual do isolamento como um dielétrico de alta qualidade que ainda pode desempenhar sua função. O índice de polarização PI não deve ser inferior a 2.

Coeficiente de descarga dielétrica DD

Finalmente, há o coeficiente de descarga dielétrica. Este parâmetro ajuda a identificar uma camada defeituosa e danificada entre camadas de isolamento multicamadas. DD (descarga dielétrica) é medida da seguinte forma.

Primeiro, o isolamento é carregado para medir sua capacidade, após o término do processo de carregamento, uma corrente de fuga permanece através do dielétrico. Agora o isolamento é curto-circuitado e um minuto após o curto-circuito a corrente de descarga dielétrica residual é medida em nanoamperes. Esta corrente em nanoampères é dividida pela tensão a ser medida e pela capacitância de isolamento. DD deve ser menor que 2.