Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

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 vybraných parametrů izolace

Ing. Jaroslav Smetana, Blue Panther, s. r. o.
 
V tomto článku bychom rádi upozornili na měření některých parametrů izolace používaných při diagnostice elektrických kabelů a elektrických strojů, jako jsou elektromotory a transformátory, a představili nový, velmi zajímavý přístroj pro měření izolačního stavu a dalších parametrů z produkce společnosti Kyoritsu, renomovaného výrobce měřicí techniky, především pro průmysl a energetiku.
 
Jedním z hlavních parametrů používaných pro hodnocení stavu izolace je kromě vlastního izolačního odporu takzvaný polarizační index PI. Tento diagnostický test je založen na faktu, že dobrá izolace se po přiložení měřicího napětí projevuje růstem izolačního odporu v čase. Při testu PI se měří izolační odpor ve dvou po sobě jdoucích časových intervalech, obvykle po jedné minutě od okamžiku přiložení měřicího napětí a po deseti minutách (je možné použít i jiné časy). Polarizační index PI (obr. 1) je dán podílem obou změřených izolačních odporů:
 
polarizační index PI = izolační odpor v čase 3 až 10 min po začátku měření / izolační odpor v čase 3 až 10 min po začátku měření
 
Čím je v praxi hodnota PI větší, tím je lepší izolace (viz tab. 1).
 
Dalším diagnostickým parametrem při měření izolace je poměr dielektrické absorpce DAR. Tento parametr je vyjádřením stejného poměru jako PI, hodnoty izolačního odporu se však měří v kratším časovém rozestupu a dříve po přiložení měřicího napětí. Odpor se obvykle měří po 30 s od okamžiku přiložení napětí a po jedné minutě. Je možné použít i časy jiné, nicméně ne delší než jedna minuta; to by byl změřen PI.
 
DAR se obvykle zjišťuje v situacích, kdy byla předtím naměřena hodnota PI < 2 nebo u nových zařízení. V těchto případech je minimální hodnota DAR 1,25.
 
poměr dielektrické absorpce DAR = poměr dielektrické absorpce DAR / izolační odpor v čase 15 až 30 s po začátku měření
 
Pro zjišťování stavu vícevrstvých izolací je používán parametr dielektrického vybití (DD Dielectric Discharge). Zde se vyžaduje měření vybíjecího proudu a kapacity měřeného objektu jednu minutu po odpojení měřicího napětí. Test DD (obr. 2) je velmi dobrým diagnostickým měřením, jehož výsledky mohou indikovat poškození některé z izolačních vrstev měřeného předmětu a další problémy možné u vícevrstvých izolací.
 
dielektrické vybití DD = proud po jedné minutě po odpojení napětí / napětí při odpojení × kapacita
 
Jedním z posledních používaných parametrů je kontrola linearity izolace nazývaná někdy test krokovým napětím (SV – Step Voltage). Tento test je založen na zjištění, že v případě ideální izolace bude velikost izolačního odporu stejná při všech velikostech přiložených napětí, zatímco izolace nějakým způsobem poškozená bude při vyšším napětí vykazovat menší hodnotu izolačního odporu. Samozřejmě, že u praktických izolací to platí jen pro omezený rozsah napětí.
 
Během testu SV (obr. 3) se tedy zvyšuje měřicí napětí po krocích definované úrovně a měří se velikost izolačního odporu. Dochází-li při vzrůstajícím napětí k poklesu izolačního odporu, lze z toho usuzovat na problém s izolací.
 
Možnost měření všech těchto parametrů a další funkce lze nalézt u nového přístroje pro měření izolačního stavu Kyoritsu KEW 3128 (obr. 4), vyvinutého pro potřeby energetických podniků a pracovníků v údržbě. Přístroj je konstruován pro tvrdé podmínky panující v těchto oblastech při ověřování vlastností kabelů, vedení, transformátorů, motorů apod. (obr. 5). Je odolný jak mechanicky, tak elektricky. Po mechanické stránce je přístroj umístěn do vodotěsné skříně robustního provedení s krytím IP64 (obr. 4). Měřené hodnoty a menu pro nastavení jsou zobrazovány na velkém grafickém displeji s bílým podsvětlením v rozlišení 320 × 240 bodů. Ovládání přístroje se děje rotačním přepínačem pro volbu rozsahů, otočným regulátorem pro jemné dostavení napětí zvoleného rozsahu, tlačítkem pro zahájení měření a čtyřmi tlačítky pro ovládání soft menu displeje. Grafický displej zobrazuje nejen číselné hodnoty, ale i časové průběhy měřených parametrů (obr. 6).
 
Přístroj je možné napájet jak ze zabudovaného akumulátoru, tak z rozvodné sítě. Je vybaven sadou vysokonapěťových měřicích kabelů pro různé typy připojení k měřenému předmětu. Obvody přístroje jsou řešeny pro opravdu tvrdé podmínky s odolností CAT IV 600 V, což zaručuje bezpečné použití přístroje při všech měřeních v průmyslu i energetice, včetně venkovních rozvodů.
 
Co se týče rozsahů použitého měřicího napětí, jsou v řadě 500 V, 1000 V, 2 500 V, 5 000 V, 10 000 V a 12 000 V. Takto krokově zvolené napětí lze ještě v rámci rozsahu dostavit jemně s krokem 5 až 100 V. Tím je umožněno nastavit v podstatě jakékoliv měřicí napětí od 0 V do 12 kV, což může být výhodné například pro kontrolu přepěťových ochran a bleskojistek. Proudově je přístroj konstruován pro vysoké zatížení. Proud nakrátko je 5 mA, což výrazně zrychluje měření na dlouhých kabelech i výkonných transformátorech. Největší měřitelný rozsah izolačního odporu je 35 TΩ.
 
Jak již bylo naznačeno, přístroj KEW 3128 je schopen kromě základního měření izolačního stavu měřit další potřebné parametry, jako jsou PI, DAR a DD, ale i kapacitu vedení a vybíjecí proud. Pro potřebu měření dielektrických parametrů je vybaven nastavitelnými časovači. Dále je možné měřit frekvenci a střídavé i stejnosměrné napětí. Pro usnadnění práce na zarušených obvodech je KEW 3128 vybaven třemi typy přepínatelných filtrů.
 
Pro další zpracování a analýzu naměřených dat je možné výsledky měření průběžně ukládat do paměti přístroje. Ta je organizována pro ukládání individuálních měření, kterých může být až 40 000 rozdělených do 32 souborů, nebo lze provádět kontinuální záznam měření se vzorkováním až 1 s po dobu až 90 min s průběžným zobrazováním hodnot na displeji (obr. 6). Další možností, jak uchovat výsledek měření, je grafický záznam do souboru typu bmp metodou snímku obrazovky. Data lze samozřejmě přenášet do PC a ve spolupráci s programem KEW-Windows provádět další analýzy a vytvářet zprávy o měřeních.
 
Pokud srovnáme vlastnosti KEW 3128 s konkurenčními přístroji stejné třídy, pak KEW 3128 je jednoznačným favoritem, jak co se týče parametrů a vlastností, tak co se týče ceny. Ta je na úrovni poloviny ceny, za kterou je možné pořídit srovnatelný konkurenční produkt.
 
Další podrobnosti o tomto a dalších měřicích přístrojích Kyoritsu mohou získat zájemci od výhradního dovozce a zástupce Kyoritsu pro ČR a SR, společnosti Blue Panther, s. r. o., na webové adrese: www.blue-panther.cz
 
Obr. 1. Polarizační index PI
Obr. 2. Dielektrické vybití DD
Obr. 3. Krokové napětí SV
Obr. 4. Kyoritsu KEW 3128
Obr. 5. Měření s Kyoritsu KEW 3128
Obr. 6. Časový průběhu proudu
 
Tab. 1. Stav izolace podle velikosti PI
Tab. 2. Stav izolace podle velikosti DAR
Tab. 3. Stav vícevrstvé izolace podle velikosti DD