Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Měření izolačního stavu nově

Elektro 6/2001

Ing. Jaroslav Smetana, Blue Panther s. r. o.

Měření izolačního stavu nově

Měření izolačního stavu je zdánlivě jasná a jednoduchá operace, běžně vykonávaná na silových i slaboproudých vedeních, ale i na elektrických předmětech, strojích, nářadí atd. Buď se měří samostatnými přístroji, nebo je funkce měření izolace součástí vybavení kombinovaných přístrojů.

Nynější průmyslové technologie v současné době přinášejí i do tohoto základního měření, které velmi mnoho vypovídá o stavu elektrického rozvodu, nové pohledy a nové metody měření. V tomto článku čtenáře seznámíme s možností měřit izolační stav klešťovými přístroji.

Obr. 2.

Měřiče izolace
Nejprve však něco o měřičích izolace, populárně a nesprávně nazývaných „megry“. Co je měřič izolačního stavu? Jde v podstatě o speciálně konstruovaný ohmmetr, jenž je určen pro měření vysokých odporů stejnosměrným napětím. Na rozdíl od běžných ohmmetrů pracují měřiče izolace s poněkud vyšším měřicím napětím. To se pohybuje od 25 V až do desítek kilovoltů, a to podle účelu měření a druhu měřeného předmětu. Pro většinu instalací nn s Un = 230 V postačuje 500 V stejnosměrného napětí, pro obvody SELF/PELF 250 V, popř. pro průmyslové rozvody nad 500 Vef napětí 1 000 V. Pro celou oblast nn je tedy dostačující přístroj s měřicím napětím přepínatelným od 250 do 1 000 V. Rozsah měřeného odporu se tedy pohybuje v hodnotách od 100 do 2 000 MW.

Kritéria pro výběr vhodného měřicího přístroje
Důležitým základním kritériem pro volbu vhodného měřiče izolace je stabilita napětí v závislosti na zatížení a jeho výstupní proud. Výstupní proud je opomíjeným, ale velmi důležitým parametrem měřiče izolace. Výstupní proud znamená schopnost přístroje dodávat konstantní výstupní napětí definované velikosti v celém rozsahu měřeného odporu. Zde většina jednodušších přístrojů začíná mít problémy. Napětí naprázdno je u nich mnohem větší než jmenovité výstupní napětí a při měření malých odporů klesá hluboko pod hodnotu jmenovitého napětí. To vede k tomu, že předměty s dobrou izolací se měří podstatně vyšším napětím, než je doporučeno např. normou, a je tudíž možné je poškodit. Naproti tomu při měření zhoršené izolace se měří napětím menším, a tak se přístrojem s „měkkým“ výstupním napětím naměří ještě vyhovující stav izolace, zatímco tomu tak ve skutečnosti není. Přístroj s velkým výstupním proudem totiž odhalí poškození izolace, protože udrží správné výstupní napětí.

Kvalitní měřič izolace by měl být schopen dodat do měřeného obvodu co možná největší proud a mít v širokém rozsahu zatěžovacích odporů stabilní napětí. Velký výstupní proud je důležitý jednak pro dostatečně rychlé nabití kapacit vedení, jednak pro překonání případných nelinearit vlastností současných izolačních materiálů. Proti velkému výstupnímu proud však mluví bezpečnost práce a možnost poškození měřeného předmětu. Tato a další vlastnosti měřicích přístrojů jsou nově řešeny změnou ČSN 33 2006-61-Z2, která zavádí vazbu na předmětovou normu ČSN EN 61557, převzatou z Evropské unie. Tato norma určuje vlastnosti měřicího přístroje použitelného pro revizní činnost.

Obr. 2.

V uvedené normě je pro měření na běžných rozvodech nn a měření elektrických předmětů doporučeno používat izolometry s výstupním proudem maximálně 1 mA nakrátko a s maximálním měřicí proudem 15 mA (ČSN EN 61557-2). Výstupní napětí takového přístroje je tedy konstantní až do malých hodnot odporu, pak prudce klesá a přitom je na výstupu izolometru omezován proud. To zajistí dostatečnou tvrdost napětí při měření a současně i bezpečnost při používání. Příklad výstupní charakteristiky kvalitního měřiče izolace je na obr. 1.

Základním kritériem pro volbu vhodného měřiče izolace je tedy stabilita napětí v závislosti na zatížení a jeho výstupní proud. Levné přístroje, u nás velmi rozšířené, nemají, vzhledem ke své jednoduché konstrukci, stabilní výstupní napětí a většinou ani dostatečný výstupní proud. Proto změření izolačního odporu takovýmto přístrojem může přinést problémy při ověřování kvality instalace i při hledání závady. Rozvod se jeví jako „vyhovující“ a přitom např. bude vybavovat proudový chránič nebo nevyhoví jeho test.

Další velmi důležitou vlastností měřiče izolace je schopnost tolerovat vliv vstupního střídavého napětí. Tím nyní není myšleno napětí sítě, které musí být samozřejmě v okamžiku měření odpojeno, ale vliv naindukovaného střídavého napětí širokého spektra frekvencí a úrovní. Vstupní obvody izolometru se tímto napětím většinou nepoškodí, nicméně je podstatně ovlivněn výsledek měření. Měřený odpor je v přístroji určen z proudu dodávaného do obvodu přístrojem a z napětí v obvodu. Přivedením parazitního střídavého napětí (nebo napěťových špiček) z vnějšku (tedy např. z kabelu) ovlivní okamžitý výsledek měření. Proto je velmi důležité, aby při měření na dlouhých vedeních byl měřič izolace vybaven obvody, které potlačí rušení přicházející z vnějšku.

Přístroje pro měření izolačního stavu by měly být povinně vybaveny obvody pro vybití měřeného obvodu při ukončení měření (ČSN EN 61557-2). Je velmi vhodné, je-li přístroj schopen zobrazovat kromě velikosti měřeného odporu i velikost přiloženého napětí. Při měření je pak jisté, že se skutečně měří např. při 500 V, a nikoliv např. při 150 V. Příklady kvalitního měřiče izolace s digitálním i analogovým zobrazením jsou nové přístroje Chauvin Arnoux (CA): modely 6525 pro vedení do 1 000 V a modely 6533 pro měření izolace na telekomunikačních kabelech napětími 50, 100, 250 a 500 V a odporem do 20 GW. Mechanické provedení těchto přístrojů je patrné z obr. 2.

Měření unikajících proudů
V současné době se lze při revizní činnosti setkat s mnoha zařízeními, která jsou pevně či přechodně připojena na rozvodnou síť a jsou citlivá na napětí vyšší, než je jejich provozní napětí, nebo je nelze vypnout a je třeba je revidovat při provozu, což v případě měření izolačního stavu je téměř nemožné.

Rozvoj moderních technologií přinesl používání takovýchto zařízení, zároveň naštěstí umožnil využívat i nové možnosti při měření. Lze jimi zjistit izolační stav i na takto „postižených“ instalacích – jde o měření unikajících proudů. V některých zemích je tato metoda používána již mnoho let, ale až nyní jsou přístroje pro tato měření ekonomicky únosné i pro použití v běžné praxi.

Měření unikajících proudů je široce známé a používá se v praxi hlavně při kontrole bezpečnosti ručního nářadí, strojů a elektrických instalací. V naší elektrotechnické praxi je rozšířen především princip přímého měření těchto proudů sériovým vložením miliampérmetru do měřeného obvodu. Při odhalování poruch instalace se především používá zmíněné měření izolačního odporu.

Nové řešení měření izolace alternativně měřením unikajících proudů klešťovými přístroji má mnoho výhod, ačkoliv je tato technika u nás stále dosti neznámá a neprávem opomíjená. Možná se stále málo využívá to, že příslušné normy jsou již pouze doporučením a většinu „předepsaných“ měření lze vykonat i jinak, než je „nadiktováno podle normy“. Vzpomeňme si např. na dobu prvního používání přístrojů Chauvin Arnoux CA6411 pro klešťové měření uzemnění bez rozpojení.

Obr. 3.

Nové klešťové přístroje firmy Kyoritsu KEW2432 nabízejí rozlišení až 1µA (skutečně mikroamper!!!), tedy v přepočtu při jmenovitém napětí měřeného rozvodu 230 V jde o ekvivalentní izolační odpor 230 MW. Tedy rozlišení naprosto dostatečné pro zjištění izolačního stavu rozvodu.

Princip měření unikajícího proudu klešťovým přístrojem nebo adaptérem je obdobný tomu, který je využit při konstrukci proudového chrániče. Kleště jsou na vedení nasazeny proti zvyklosti při měření proudu přes oba vodiče. Vychází se přitom z toho, že celkové magnetické pole, tvořené součtem proudů (vektorovým součtem) přitékajících a odtékajících vodiči do spotřebiče nebo od něj, je v bezporuchovém stavu nulový. To platí pro stav ideální izolace, tj. při nekonečně velkém izolačním odporu, což v praxi samozřejmě není nikdy splněno (vlivem vlastností izolačního materiálu atd.), a izolační odpor má vždy nějakou konečnou hodnotu. Platí

I1 = –I2

Proud tekoucí do spotřebiče (rozvodu) má stejnou velikost jako proud ze spotřebiče vytékající, jejich znaménka jsou však opačná. Výsledné pole měřené kleštěmi je tedy nulové, a tudíž i indikovaný proud je roven nule. V praxi, vlivem úniku proudu izolací a vlivem kapacity vedení, platí, že proud fázovým vodičem je

If = I1 + Ig

Proud pracovním vodičem je stále I2, velikostí stejný jako I1, ale opačného znaménka. Potom celkové pole, které je detekováno kleštěmi, je I1 + Ig = I2. Je tedy tvořeno pouze polem buzeným proudem Ig, tedy únikem proudu. Příklad měření snížení izolačního stavu motoru v soustavě TT je uveden na obr. 3.

Poruchový proud lze naměřit i přímo ve vodiči PE.

Izolační stav je pak çZ ç = Uef/Ief

Takto tedy lze snadno měřit unikající proudy a tak kontrolovat stav instalace nebo spotřebičů bez nutnosti instalaci vypínat a měřit izolační stav. V případě elektrické instalace je tato metoda v zahraničí i u nás diskutována jako alternativa měření izolace při revizi instalace. V současné době je připraven návrh novely normy EN 61557, jenž zahrnuje i toto měření.

Obr. 4.

Metodou měření unikajících proudů je možné odhalit i množství postupných závad a poté je v podnicích odstranit v době vyhrazené pro běžnou údržbu. Tak lze předejít např. výpadkům ve výrobě či velkým hospodářským škodám.

Výrobci měřicích přístrojů
Klešťové přístroje pro měření malých proudů použitelné k již popsaným účelům nyní vyrábí, vzhledem k jejich technologické náročnosti, jen několik výrobců. Jedním z nich je firma Kyoritsu, která na podzim loňského roku uvedla na trh dva nové přístroje: model KEW 2432, s citlivostí 1 µA, a model KEW2433, s citlivostí 10 µA. Kleště mají vnitřní průměr 40 mm (obr. 4).

Uvedené přístroje umožňují širokopásmová měření; je rovněž možné zapnout filtr 50 Hz a odstranit tak vliv např. vf proudů. Mluví se zde o „citlivosti“, neboť tyto přístroje jsou skutečně schopny měřit takto malé střídavé proudy. Je to možné díky speciálnímu odstínění konstrukce kleští, kdy je měřeno pole vyvolané pouze vodičem procházejícím kleštěmi, a ne pole vně kleští. To je kvalitativní rozdíl mezi profesionálními klešťovými přístroji a „levnými“ přístroji, které mohou podle reklamního letáku nabízet stejné parametry, ale výsledek může být velkým zklamáním.

Metoda měření malých proudů nabývá na významu také zásluhou stále se zvyšujícího počtu instalací proudových chráničů se stále větší citlivostí. Proudové chrániče jsou zaváděny již i v místě hlavního jističe, kde je i velmi malé poruchové proudy vybaví nebo je udržují na samé hranici vybavení. To vede k nestabilitě instalace, tedy ke zdánlivě náhodnému vybavování chrániče, a proto k odstavení celé instalace nebo její části. Rychlým řešením takovéhoto problému většinou bývá přemostění chrániče, což sice odstraní základní problém „vypadávání“, ale naproti tomu vede ke snížení bezpečnosti instalace. Hlavně však tento způsob neřeší příčinu zmíněné situace, tj. poruchu izolačního stavu.

Odhalení místa poruchy, popř. lokalizace poškozeného spotřebiče či části instalace v rozsáhlém rozvodu postupným odpojování jejích částí, je časově velmi náročné a není jednoduché. Použití klešťových přístrojů s vysokou citlivostí, umožňujících měření proudů řádově již od jednotek mikroampérů, takovouto činnost a lokalizaci místa poruchy velmi usnadní.

Další podrobnosti o nových měřičích izolace a klešťových přístrojích pro měření unikajících proudů zájemci získají od firmy Blue Panther instruments, zástupce firmy Chauvin Arnoux a Kyoritsu.

Blue Panther s. r. o.
Na Schůdkách 10
143 00 Praha 4
tel.: 02/401 32 40-1
fax: 02/402 51 68
e-mail: info@blue-panther.cz
www.blue-panther.cz