מדדי איכות בידוד - התנגדות, מקדם ספיגה, מדד קיטוב ואחרים

בידוד דיאלקטרי הוא חלק מבודד חובה מכל כבל, אשר לא רק מפריד את החוטים המוליכים זה מזה, מבודד אותם פיזית, אלא גם מגן על החוטים מפני ההשפעות המזיקות של גורמים סביבתיים שונים. כבל יכול להיות אחד או יותר נדן כזה.

מצבם של קליעים אלה הוא אחד הקריטריונים המגדירים מבחינת בטיחות הן להפעלת כוח האדם והן לציוד. אם מסיבה כלשהי נשבר הבידוד הדיאלקטרי של החוטים, זה יגרום לתאונה, התחשמלות לאנשים או אפילו שריפה. וישנן סיבות אפשריות רבות להפרה של איכות הבידוד:

• נזק מכני במהלך עבודות התקנה, תיקון או חפירה;

• נזקי בידוד מלחות או טמפרטורה;

• חיבור חשמלי חסר מצפון של חוטים;

• חריגה שיטתית של פרמטרי הזרם המותרים עבור הכבל;

• סוף סוף ההזדקנות הטבעית של הבידוד...

חשוב לעקוב באופן קבוע אחר האינדיקטורים לאיכות הבידוד.

בכל מקרה, החלפה מלאה של החיווט היא תמיד יקרה מבחינה מהותית ולוקחת זמן רב לפעולה, שלא לדבר על ההפסדים וההפסדים שנגרמו לארגון מהפסקות חשמל ומהשבתה לא מתוכננת של הציוד. באשר לבתי חולים וכמה מתקנים חשובים מבחינה אסטרטגית, עבורם, שיבוש במשטר אספקת החשמל הרגיל אינו מקובל בדרך כלל.

לכן חשוב הרבה יותר למנוע את הבעיה, למנוע התדרדרות של הבידוד, לבדוק את איכותו בזמן, ובעת הצורך - לתקן, להחליף במהירות ולמנוע תאונות והשלכותיהן. לשם כך מתבצעות מדידות של מדדי איכות בידוד - ארבעה פרמטרים, שכל אחד מהם יתואר להלן.

למרות שהחומר המבודד דווקא כן דיאלקטרי, ולא צריך להוליך זרם חשמלי, כמו קבל שטוח אידיאלי, עם זאת, בכמות קטנה, יש בו חיובים בחינם. ואפילו תזוזה קטנה של הדיפולים גורמת גם למוליכות חשמלית ירודה (זרם דליפה) של הבידוד.

בנוסף, עקב נוכחות של לחות או לכלוך, מופיעה גם מוליכות חשמלית פני השטח בבידוד. והצטברות האנרגיה בעובי הדיאלקטרי מפעולת הזרם הישר מבודדת לחלוטין כמעין קבל קטן, שנראה כאילו נטען דרך נגד כלשהו.

באופן עקרוני, ניתן לייצג את בידוד כבל (או פיתול של מכונה חשמלית) כמעגל המורכב משלושה מעגלים המחוברים במקביל: הקיבול C, המייצג את הקיבול הגיאומטרי וגורם לקיטוב של הבידוד בכל הנפח. , הקיבול של החוטים וכל הנפח של דיאלקטרי בעל התנגדות ספיגה מחוברת בסדרה, כאילו הקבל נטען דרך נגד. לבסוף, יש התנגדות דליפה בכל נפח הבידוד, הגורמת לזרם דליפה דרך הדיאלקטרי.

פרמטרים המאפיינים את איכות הבידוד החשמלי

על מנת להבטיח שבידוד חשמלי לא יגרום להפרות של מצבי הפעולה של ציוד חשמלי ובטיחות פעולתו, יש צורך להבטיח את איכותו הגבוהה, הנקבעת על פי מידת המוליכות החשמלית (ככל שהמוליכות החשמלית נמוכה יותר, כך גבוהה יותר. היא האיכות).

כאשר הבידוד מופעל תחת מתח, עוברים בו זרמים חשמליים עקב חוסר ההומוגניות של המבנה ונוכחותם של תכלילים מוליכים, שגודלם נקבע על ידי ההתנגדות הפעילה והקיבולית של הבידוד. קיבולת הבידוד תלויה במידותיו הגיאומטריות, תוך פרק זמן קצר לאחר ההדלקה, קיבולת זו נטענת, מלווה במעבר זרם חשמלי.

בגדול, שלושה סוגים של זרם זורמים דרך בידוד: קיטוב, ספיגה וזרם רציף. זרמי הקיטוב הנגרמים על ידי תזוזה של המטענים הקשורים בבידוד עד להקמת מצב שיווי המשקל (קיטוב מהיר) הם כל כך קצרי מועד שבדרך כלל אינם ניתנים לזיהוי.

זה מוביל לעובדה שמעבר זרמים כאלה אינו קשור להפסדי אנרגיה, ולכן, במעגל המקביל של התנגדות הבידוד, הענף שלוקח בחשבון את המעבר של זרמי קיטוב מיוצג על ידי קיבולת טהורה, ללא התנגדות פעילה.

זרם השקיעה עקב תהליכי קיטוב מושהים קשור לאובדני אנרגיה בדיאלקטרי (לדוגמה, להתגבר על התנגדות המולקולות כאשר הדיפולים פונים לכיוון השדה); לכן, הענף המקביל של ההתנגדות המקבילה כולל גם התנגדות אקטיבית.

לבסוף, נוכחותם של תכלילים מוליכים בבידוד (בצורה של בועות גז, לחות וכו') מובילה להופעת תעלות דרך.

המוליכות החשמלית (ההתנגדות) של הבידוד שונה כאשר הוא חשוף למתח ישיר ומתח חילופין, מכיוון שבמתח חילופין עוברים זרמי ספיגה דרך הבידוד במשך כל זמן החשיפה למתח.

בחשיפה למתח קבוע, איכות הבידוד מאופיינת בשני פרמטרים: התנגדות אקטיבית וקיבולת, המאופיינת בעקיפין ביחס R60 / R15.

כאשר מופעל מתח חילופין על הבידוד, אי אפשר להפריד את זרם הזליגה למרכיביו (באמצעות זרם הולכה וזרם בליעה), ולכן איכות הבידוד נשפטת לפי כמות אובדן האנרגיה בו (הפסדים דיאלקטריים) .

המאפיין הכמותי של הפסדים הוא משיק הפסד דיאלקטרי, כלומר, המשיק של הזווית המשלים לזווית שבין הזרם למתח בבידוד עד 90 מעלות.במקרה של בידוד אידיאלי, ניתן לייצג אותו כקבל שבו וקטור הזרם מקדים את וקטור המתח ב-90 מעלות. ככל שהספק מתפזר בבידוד, כך משיק ההפסד הדיאלקטרי גבוה יותר ואיכות הבידוד גרועה יותר.

על מנת לשמור על רמת הבידוד החשמלי העומדת בדרישות הבטיחות ואופן הפעולה של מתקני חשמל, PUE מספקת ויסות של התנגדות הבידוד של רשתות. בדיקות בידוד תקופתיות מותאמות לצרכני אנרגיה חשמלית.

התנגדות הבידוד בין כל מוליך לאדמה, כמו גם בין כל המוליכים באזור שבין שני נתיכים סמוכים ברשת הפצה במתח של עד 1000 V, חייבת להיות לפחות 0.5 MΩ. למדידה ובדיקת התנגדות הבידוד במתקני חשמל עד 1000V לרוב משתמשים במגאומטרים.

התנגדות בידוד Riso

עקרון המדידה הוא כדלקמן. כאשר מתח קבוע מופעל על לוחות הקבל, מופיע לראשונה דופק זרם טעינה, שערכו ברגע הזמן הראשון תלוי רק בהתנגדות המעגל, ורק לאחר מכן כושר הספיגה (כושר הקיטוב) טעון, בעוד שהזרם יורד באופן אקספוננציאלי וכאן ניתן למצוא באופן ניסיוני את קבוע הזמן RC. כך, בעזרת מד פרמטרי בידוד, נמדדת התנגדות הבידוד Riso.

המדידות מתבצעות בטמפרטורה שאינה נמוכה מ- + 5 מעלות צלזיוס, מכיוון שבטמפרטורה נמוכה יותר משתקפת השפעת הקירור והלחות המקפיאה והתמונה נעשית רחוקה מאובייקטיביות.לאחר הסרת מתח הבדיקה, המטען על "קבל הבידוד" מתחיל לרדת כאשר מתרחשת ספיגה דיאלקטרית של המטען.

קצב ספיגת DAR

מידת תכולת הלחות הנוכחית בבידוד באה לידי ביטוי מספרי במקדם הספיגה, כי ככל שהבידוד נרטב יותר, כך הספיגה הדיאלקטרית של המטען בתוכו אינטנסיבית יותר. על פי ערך מקדם הספיגה מתקבלת החלטה על הצורך בייבוש בידוד שנאים, מנועים וכו'.

חשב את היחס בין התנגדויות הבידוד לאחר 60 שניות ו-15 שניות לאחר תחילת מדידות ההתנגדות - זהו מקדם הספיגה.

ככל שיש יותר לחות בבידוד, זרם הזליגה גדול יותר, כך ה-DAR נמוך יותר (מקדם ספיגה דיאלקטרי = R60 / R15). בבידוד רטוב יש יותר זיהומים (הזיהומים הם בלחות), ההתנגדות עקב זיהומים יורדת, ההפסדים גדלים, מתח הפירוק התרמי יורד, וההזדקנות התרמית של הבידוד מואצת. אם מקדם הספיגה נמוך מ-1.3, יש צורך לייבש את הבידוד.

מדד קיטוב PI

האינדיקטור החשוב הבא לאיכות הבידוד הוא מדד הקיטוב. זה משקף את הניידות של חלקיקים טעונים בתוך דיאלקטרי בהשפעת שדה חשמלי. ככל שהבידוד חדש, שלם וטוב יותר, כך נעים בתוכו חלקיקים פחות טעונים, כמו בדיאלקטרי. ככל שמדד הקיטוב גבוה יותר, הבידוד ישן יותר.

כדי למצוא פרמטר זה, מחושב היחס בין ערכי התנגדות הבידוד לאחר 10 דקות ודקה אחת לאחר תחילת הבדיקות. מקדם זה (מדד קיטוב = R600 / R60) מראה למעשה את המשאב השיורי של הבידוד כדיאלקטרי איכותי שעדיין יכול לבצע את תפקידו. אינדקס הקיטוב PI לא יכול להיות קטן מ-2.

מקדם פריקה דיאלקטרי DD

לבסוף, יש את מקדם הפריקה הדיאלקטרית. פרמטר זה עוזר לזהות שכבה פגומה ופגומה בין שכבות בידוד רב שכבתי. DD (פריקה דיאלקטרית) נמדד כדלקמן.

ראשית, הבידוד נטען כדי למדוד את הקיבולת שלו, לאחר סיום תהליך הטעינה נשאר זרם דליפה דרך הדיאלקטרי. כעת הבידוד קצר ודקה לאחר הקצר נמדד זרם הפריקה הדיאלקטרי השיורי בננואמפר. זרם זה בננואמפר מחולק במתח שיש למדוד ובקיבול הבידוד. DD חייב להיות פחות מ-2.