Pomiar rezystancji izolacji instalacji przy napięciu roboczym

Jeżeli sieć (instalacja) znajduje się pod napięciem roboczym, wówczas rezystancję izolacji można określić za pomocą woltomierza (rys. 1).

Aby zmierzyć izolację, określamy:

1) napięcie robocze sieci U;

2) napięcie między przewodem A a masą UA (wskazanie woltomierza w pozycji A przełącznika);

3) napięcie między przewodem B a masą UB (wskazanie woltomierza w pozycji przełącznika B).

Podłączając woltomierz do przewodu A i oznaczając rv rezystancję woltomierza, rxA i rxB rezystancję izolacji przewodów A i B względem ziemi, możemy zapisać wyrażenie na prąd płynący przez izolację przewodu B;

Rysunek 1. Schemat pomiaru rezystancji izolacji sieci dwuprzewodowej za pomocą woltomierza.

Podłączając woltomierz do przewodu B, możemy zapisać wyrażenie na prąd płynący przez izolację przewodu A.

Rozwiązując razem dwa wynikowe równania dla rxA i rxB, znajdujemy rezystancję izolacji przewodu A względem ziemi:

oraz rezystancji izolacji przewodu B względem uziemienia

Odnotowując odczyty woltomierzy, gdy są one włączone i podstawiając te odczyty do powyższych wzorów, znajdujemy wartości rezystancji izolacji każdego z drutów względem ziemi.

Jeżeli rezystancja izolacji przewodu A do ziemi jest duża w porównaniu z rezystancją woltomierza, to gdy przełącznik znajduje się w pozycji A, woltomierz zostanie połączony szeregowo z rezystancją izolacji rxB, której wartość w tym przypadku można określone wzorem:

Podobnie, jeśli rezystancja rxB jest duża w porównaniu z rezystancją woltomierza, to w pozycji B przełącznika woltomierz zostanie połączony szeregowo z rezystancją izolacji rxA, której wartość wynosi

Z ostatnich wyrażeń widać, że wskazania woltomierza podłączonego między jednym przewodem a ziemią, przy stałym napięciu sieci U, zależą tylko od rezystancji izolacji drugiego przewodu. Dlatego woltomierz można wyskalować w omach, a z jego odczytu można bezpośrednio oszacować wartość rezystancji izolacji sieci… Te woltomierze z podziałką omową są również nazywane omomierzami.

Aby monitorować stan izolacji, zamiast jednego woltomierza z przełącznikiem można użyć dwóch woltomierzy, w tym zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 2. W takim przypadku, gdy izolacja jest normalna, każdy z woltomierzy wskaże napięcie równe połowie napięcia sieciowego.

Ryż. 2.Schemat monitorowania stanu izolacji sieci dwuprzewodowej.

Jeśli rezystancja izolacji jednego z przewodów spadnie, wówczas napięcie na woltomierzu podłączonym do tego przewodu spadnie, a na drugim woltomierzu wzrośnie, ponieważ równoważna rezystancja między zaciskami pierwszego woltomierza maleje, a napięcie w sieci rozkłada się proporcjonalnie do oporów.

W sieciach trójfazowych stan izolacji monitorowany jest również za pomocą woltomierzy podłączanych między przewodami a ziemią (rys. 3).

Ryż. 3. Schemat monitorowania stanu izolacji sieci trójfazowej.

Jeżeli izolacja wszystkich przewodów obwodu trójfazowego jest taka sama, wówczas każdy z woltomierzy wskazuje napięcie fazowe. Jeżeli rezystancja izolacji jednego z przewodów, na przykład pierwszego, zacznie się zmniejszać, wówczas odczyt woltomierza podłączonego do tego przewodu również się zmniejszy, ponieważ różnica potencjałów między tym przewodem a ziemią będzie się zmniejszać. Jednocześnie wzrosną odczyty pozostałych dwóch woltomierzy.

Jeżeli rezystancja izolacji pierwszego przewodu spadnie do zera, to różnica potencjałów między tym przewodem a ziemią również będzie równa zero, a pierwszy woltomierz da odczyt zerowy.Jednocześnie różnica potencjałów między drugim przewodem a ziemią ziemia, jak również między trzecim przewodem a masą, wzrośnie do napięcia linii, które zostanie odnotowane przez drugi i trzeci woltomierz.

Do monitorowania stanu izolacji w wysokonapięciowych obwodach prądu trójfazowego z nieuziemionym punktem neutralnym stosuje się albo trzy woltomierze elektrostatyczne podłączone bezpośrednio między przewodami a ziemią (rys.3) lub trzy przekładniki napięciowe połączone w gwiazdę (rys. 4) lub pięciostopniowe przekładniki napięciowe (rys. 5).

Normalnie trójstopniowe przekładniki napięciowe nie nadają się do monitorowania stanu izolacji. W rzeczywistości, gdy jedna z faz instalacji zostanie uziemiona, uzwojenie pierwotne tej fazy przekładnika napięciowego zostanie zwarte (rys. 4), podczas gdy pozostałe dwa uzwojenia będą pod napięciem. W rezultacie strumienie magnetyczne w rdzeniach tych dwóch faz znacznie wzrosną i zostaną zamknięte przez rdzeń zwartej fazy i przez obudowę transformatora. Ten strumień magnetyczny indukuje znaczny prąd w zwartym uzwojeniu, co może spowodować przegrzanie i uszkodzenie transformatora.

Rysunek 4 Schemat monitorowania stanu izolacji trójfazowej sieci wysokiego napięcia

Figa. 5 Schemat urządzenia i włączenie pięciobiegunowego przekładnika napięciowego

W transformatorze pięcioszynowym, gdy jedna z faz instalacji zostanie zwarta do masy, strumienie magnetyczne pozostałych dwóch faz transformatora zostaną zamknięte przez dodatkowe szyny transformatora bez powodowania przegrzania transformatora.

Szyny dodatkowe mają zwykle uzwojenia, do których podłączone są przekaźniki i sygnalizatory, które uruchamiają się w momencie zwarcia jednej z faz instalacji do masy, gdyż występujące w tym przypadku w listwach dodatkowych strumienie magnetyczne indukują e. itp. z