Измерение сопротивления изоляции

Изоляция любого электрооборудования, электропроводки или кабеля стареет и изнашивается в процессе эксплуатации. Возникают мелкие дефекты, снижающие надежность изоляции.

При хранении электродвигателей или трансформаторов без подключения к сети, обмотки набирают влажность и тогда прежде, чем выполнить самый кратковременный пуск, измеряют абсорбцию, то есть проверяют степень увлажнения изоляции и устанавливают необходимость сушки.

Именно поэтому в процессе периодических или других эксплуатационных испытаний в обязательном порядке прежде всего проводят контроль сопротивления изоляции.

Контактная арматура вращающихся машин. Измерение сопротивления обмоток для определения КЗ между витками и соседними проводниками. В роторах асинхронных двигателей с беличьей клеткой возможна потеря контактов проводников с торцевыми пластинами, что снижает их производительность.

Потеря двигателем мощности вызывает необходимость проверки целостности и достаточности значения низкого сопротивления.

  В процессе измерений определяется качество изоляции обмоток и прочих элементов конструкции, обеспеченных электрической изоляцией относительно корпуса и заземления.

Контролируется состояние изоляции деталей конструкции электродвигателя постоянного и переменного тока относительно друг друга. Она должна соответствовать минимальным требованиям к изоляции. Не соответствие нормам ведет к замене узлов и механизмом или к их ремонту.

  Наряду с испытанием предельным напряжением импульса, подтверждается надлежащее качественное исполнение изоляции обмотки.

  Измеряется сопротивление обмотки статора и всей машины. При этом измеряется сопротивление изоляции обмотки относительно «земли» и концов обмотки относительно друг друга.

Величина сопротивления изоляции показывает изолирующую способность изоляции находящихся под напряжением деталей от массы и друг от друга.

Результаты по замерам сопротивления изоляции электродвигателя

Измерение сопротивления изоляции позволяет делать следующие выводы:

• как соблюдаются параметры производственных процессов, например, затвердевание пропитки синтетическими смолами.
• наличие увлажнения, содержание влаги в изоляции, присутствие проводящего загрязнения поверхностей, например, грязь способствуют пути токов утечки
• наличие измененйя, обусловленных старением, например, образование пути утечки тока

На результаты измерений влияют следующие факторы:

• размер машины относительно обмотки статора;
• конструкция и исполнение изоляции;
• используемые материалы.

Измерение сопротивления обмотки статора позволит определить наличие короткозамкнутых витков между соединениями.

Блок-схема подключения для измерения сопротивления мегаомметром

Таблица минимальных значений сопротивления изоляции

Шины, соединенные внахлест с помощью болтового соединения применяются в качестве токопроводящего элемента. В месте соединения может образовываться коррозия или нарушение целостности в результате вибрации, и как следствие увеличение сопротивления и возникновения нагрева, что может привести к отгоранию шины в шинном мосту.

Как измеряем?

Подключаем к концам шин токовые проводники и на каждом контактном соединении проверяем переходное сопротивление.

Все испытания производятся в соответствии с условиями эксплуатации токопровода, правилами, установленными на предприятии, по производственным методикам и регламентируется главным инженером на предприятии.

Тестирование трансформатора производят в процессе приемо-сдаточных и эксплуатационных испытаний.

Производственные испытания выполняют при температуре наружного воздуха.

  Проверка на нагрев проводится для понимания состояния сопротивления обмоток, которые при номинальной приложенной мощности должно остаться неизменным при любой температуры окружающей среды.

Основная цель проверки междуфазной изоляции – это определение значения низкого сопротивления между обмотками разных фаз трансформатора, расположенных на соседних стержнях магнитопровода. Проверяется сопротивление выводов обмотки трансформатора и соединение выводов с контактами. Выявляем ослабленный контакт, который может вызвать нагрев шин.

Результат нужен для подтверждения возможности вывода трансформатора на заданную мощность. Если результат неудовлетворительный, ищем причину и даем предписание на устранение неисправности.

На странице Испытания силовых трансформаторов читайте более подробно об услуге.

График испытаний силовых трансформаторов

Периодичность проведения ревизии и тестирования сопротивления обмоток силовых трансформаторов устанавливается в соответствии с системой ППР и производится по графику капитального ремонта подстанции.

Постулаты испытаний, не требующие доказательств

1. Практика показывает, что повышенное сопротивление не может рассматриваться как  доказательство ненадежных контактов и соединений. При увеличении сопротивления испытание повторяем при большем токе, приближенном к номинальному току.
2. Измерение падения сопротивления при постоянном токе выполняют дважды перед испытаниями на нагрев, при температуре окружающего воздуха, и после испытаний на нагрев, когда испытуемое оборудование и устройства управления охладятся.
3. Сопротивления после испытания не должны превышать 20 %. Измеренное значение падения сопротивления постоянного тока  указывается в протоколе наряду с общими условиями испытаний: ток, температура окружающего воздуха, точки измерений, падение напряжения прочее.

Для измерения используем прибор измерения сопротивления диэлектриков,  запитанного от сетевого напряжения 220 В, через встроенные в его корпус, повышающий трансформатор и выпрямитель.

Используются приборы: C.A 6543, 6547, 6505 и другие. Омметр Виток для измерения сопротивления изоляции постоянному току. Или более современные аналоги.

  Трансформаторы высокого класса напряжения от 10 кВ и выше 35 кВ мощностью до 16 МВА и выше сопротивление изоляции проверяют мегомметром на напряжение 2500 В с верхним пределом измерения 10000 Мом. Меньшим напряжением не пользуются, так как в этом случае может быть завышенное составление из-за того, что при измерении не была пробит скрытый воздушный промежуток или масляная тонкая пленка на электродах.  То есть показания будут искажены.

  Для исключения воздействия промежуточных токов предусмотрен третий провод – экран. При необходимости произвести повторное измерение надо проверяемые обмотки вначале надо разрядить, иначе полученный результат испытаний может быть завышен.

Факторы, влияющие на измерение 

• Первый фактор – высокое значение температуры масла в верхнем слое бака трансформатора в следствии присутствия в изоляции свободных ионов и явлением абсорбции (увлажнения) диэлектрика. Разница температуры твердой изоляции и температуры масла даже в несколько градусов влияет на процесс измерения и показать заниженный результат сопротивления.
• Второй фактор – увлажнение изоляции.
• Третий фактор – габариты и состояние поверхности изолятора, наличие грязи или конденсата, пыли.
• Четвертый фактор – работы на невысушенном трансформаторе без масла могут дать повышенный результат сопротивления.

Особенности измерения сопротивления обмоток трансформатора

При измерении сопротивления обмоток силового трансформатора 110/35/10 (6) кВ с низкой стороны особенно если она соединена в треугольник, процесс может происходить очень долго. Величина тока в обмотке может устанавливаться в течение 30 мин. Это связано с тем, что обмотка низкого напряжения имеет малую индуктивность. Соответственно намагничивание сердечника, зарядка индуктивности занимает продолжительное время. То есть самое длительное измерение на трансформаторах – это измерение омического сопротивления.

При наличии РПН измерения можно делать не менее 2 часов. Ускорить измерение можно измерив высокую обмотку 110 кВ, соединенную в «звезду» с большим количеством витков.

Пример. Высокая обмотка со 100 витками, низкая – с 10 витками. Высокую обмотку померить можно буквально за пару минут. Обмотка заряжается. Ток устанавливается. И можно измерять сопротивление.

  График показывает, как меняется сопротивление обмотки. Прямая линия – это фактическое значение. Другие графики показывают, как изменяется сопротивление в зависимости от времени. Низкая обмотка – график красный. Ток устанавливается в течение получаса и измерение длится долго.

Как можно ускориться?

Можно произвести намагничивание стержня магнитопровода и по высокой, и по низкой обмотке одновременно. В высокой обмотке магнитный поток намагничивает стержень гораздо быстрее. Подключаем токовую клемму омметра к началу высокого напряжения, а ее конец соединяем с началом обмотки низкого напряжения, конец низкой обмотки соединяем с клеммой напряжения омметра.

Главная цель измерения проверить сопротивление болтового соединения с поверхностью клемм последовательно соединённых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей промышленного назначения понижающих силовых подстанций.

Риск ухудшения сопротивления на клеммах обусловлен – наличием вибрации, ослабляющей затяжку, наличие окисления в результате кислотного конденсата, коррозии и как следствие тепловому нагреву при проведении зарядки.

Измерение сопротивления между двумя клеммами соседних аккумуляторов. Используем приборы с 4 контактами внешними токовыми и внутренними потенциальными.

Площадь сечения клеммных контактов силового выключателя уменьшается во время коммутации и при возникновении дуги. На контактах высоковольтных выключателях от 6 кВ и выше может образоваться углеродистый слой. В результате дуги сопротивление увеличивается, контакт ухудшается, это понижает эффективность коммутационного аппарата и приводит к его постепенному отказу.

Кроме контактного соединения внимания требуют подвижные и направляющие детали выключателя. По состоянию изоляции судят о возникновении дефектов в изоляции.

  Измерение сопротивления проводится мегомметром на положении переключателя – 2 500 В. Сопротивление должно составлять:

• Для МВ (ВВ) до 10 кВ – 1 000 МОм.
• Для высоковольтных выключателей 35 кВ – не менее 3 000 МОм.

Пример, проверка выключателя ВМП-10 с устаревшим приводом ПРБА, описание релейной защиты МВ из практики

Проверку МВ выполняем в комплексе с проверкой работы релейной защиты. Представленный выключатель имеет некоторые особенности конструкции. расскажем о нем. 

Наладка и проверка уставок реле РТМ производится ступенчатым увеличением тока, подаваемого на его катушку. До ее срабатывания. После входа катушки в зазор происходит изменение сопротивления  этого элемента и в результате ток несколько снижается. При проверке подбирают ток, при котором происходит четкое срабатывание реле.

Потом уставка проверяется на включенном МВ. Успешное срабатывание нужно несколько раз повторить.

РТВ – это тоже токовое реле, только с выдержкой времени. По токам срабатывания подразделяется на три вида. Токи переключаются без разрыва токовых цепей специальными переключателями. Сущность переключения это всего лишь переключение витков обмотки токовой катушки реле. Время срабатывания регулируется от 0 до 4 секунд. С погрешностью 0,3 секунды.

  Принцип работы реле. При превышении тока уставки, катушка притягивает якорь. Он с помощью встроенной пружины тащит шток, который через систему рычагов связан с часовым механизмом реле времени. Часовой механизм освобождает шток, он перемещается вверх и упирается в отключающую планку, отключает выключатель.

Старт происходит по току уставки. Чем больше ток, тем быстрее это сработает. При кратности тока превышающей в 2,5 тока уставки отключение происходит мгновенно.

Справочная информация и схемы подключения для измерения сопротивления изоляции

Проверка сопротивления изоляции баковых высоковольтных выключателей от 35 кВ

У баковых выключателей измерение выполняют в отключённом состоянии, между траверсой выключателя и его металлическим корпусом. Если масло в бак залито, то о качестве сопротивления изоляции судят по разности сопротивления выводов одной фазы. Измеряют сопротивление между корпусом и вводами. Контакты при этом должны быть и во включенном и в отключенном положении.

Желательно обратить внимание выключатели напряжением от 35 кВ и выше со встроенными измерительными ТТ. Постоянный ток большой величины может привести к намагничиванию трансформаторов тока. Пульсация испытательного тока бывает приводит к непроизвольному выключению выключателя. Диспозиция клемм тока и напряжения поможет предотвратить явление самозапуска.

  Ревизию контактов и дугогасительной камеры производят с опускаемыми баками. Работу выполняют во время капитального ремонта подстанции. Бак опускают. Ревизируют. Измеряют сопротивление изоляции контактных подвижных и неподвижных частей.

  Каждая фаза измеряется относительно заземленного корпуса в отключенном состоянии МВ.

  Если результат измерения ниже нормы, осматриваются состояние штанг, траверсы. Смотрят внешний вид бакелитовых и текстолитовых изоляционных деталей. Проверяют наличие шероховатостей, пузырей и других повреждений. 

  В процессе последующих операций производят измерение тока утечки на высоком напряжении постоянного тока. Используется аппарат АИИ-70 или аналогичные инструменты.

Переходное контактное сопротивление измеряется после технического обслуживания и регулировки.

Измерение переходного контактного омического сопротивления выполняют после того как сделали 5 – 7 кратных включений МВ. Это необходимо ввиду того, что от контактных ударов поверхность втычных контактных штоков притирается и самоочищается. Сопротивление уменьшается до реального значения.

Измеряют одинарным мостом P-316. Омическое сопротивление в пределах 10^-5 – 10^-6 Ом проверяют многопредельным микроомметром типа М-246.

Более подробно об услуге читайте на странице Испытания высоковольтных выключателей 6 - 35 кВ.

Пробой одной из вторичных цепей или устройств защиты гарантировано приведет к короткому замыканию на землю и приведет к отключению.

Для того чтобы этого не произошло проводят регулярный контроль целостности и изоляции и достаточности значения сопротивления к эксплуатации электрооборудования. 

Сопротивление измеряют мегомметром на положении переключателя – 1000 В.

Измеряются состояние изоляции жил контрольных и питающих кабелей, проводов, контактов и зажимов, катушек электромагнитов включения и отключения, контакторов, КСА и электромагнитных реле, сопротивление изоляции готовой схемы относительно «земли», между контактами и корпусом ячейки, щита или панели с реле, оболочкой кабеля.

Выполняется измерение сопротивления изоляции между не связанными между собой цепями, например, между катушкой отключения МВ и катушкой с соленоидом включения.

Проверяются цепи сигнализации, изоляция магистральных кабельных линий и токоведущих шин, звуковой сигнализации.

Для всех элементов вторичных цепей сопротивление изоляции не должно быть в пределах – 10 000 МОм для всех присоединений контрольных и питающих цепей.

Сопротивление катушек, автоматических выключателей, контактов не менее – 1 МОм, иначе аппарат к эксплуатации не пригоден.

Читайте более подробно на странице с описанием услуги  Испытания устройств релейной защиты и автоматики.

Периодичность измерения сопротивления изоляции

Измерения сопротивления изоляции и проведение ревизии: аккумуляторных батарей, системы сборных и соединительных шин, масляных и электромагнитных силовых выключателей, вакуумных выключателей и вторичных цепей и релейной защиты, прочего электрооборудования выполняют в сроки, установленные системой ППР (планового-периодического ремонта). 

За графиком тестирования сопротивления изоляции следит технический руководитель подразделения. Однако проводить измерения рекомендуется не реже, чем один раз в год для электроустановок эксплуатируемых в особо опасных условиях и расположенных на улице. остальное оборудование контролируется на достаточность и целостность изоляции не реже, чем раз в три года.

Время проведения эксплуатационного котнтроля работоспособности электроустановки (профилактических испытаний) регламентируется:

• ГОСТ Р 50571.16-2007 (п. 62.2.1);
• ПТЭЭП (п. 3.6.2);
• ПОТ РМ-016-2001 (РД 153-34.0-03.150-00);
• отраслевыми стандартами.

А в электроустановках напряжением ниже 1000 В рекомендуют измерять сопротивление изоляции:

• не реже чем 1 раз в 3 года на объектах, работающих в нормальных условиях;
• не реже 1 раза в 2 года во взрывоопасных помещениях;
• 1 раз в 3 месяца – на особо опасных объектах.

Справочные материалы по измерениям сопротивления обмоток  электрооборудования