Únik elektrického proudu z topných trubic, elektrických zařízení a sítí je závažný problém, který může vést k poruchám, poškození a úrazům. Proto je nezbytné pravidelně provádět kontrolu a měření izolačního stavu. Tato činnost chrání nejen zařízení, ale především osoby, které s ním přicházejí do styku.
Důvody a význam měření izolačního stavu
Příliš nízký izolační odpor, zejména v kombinaci s poruchou na ochranném vodiči, může vést k tomu, že na vodivých částech, kterých se lze dotknout, vzniknou nepřípustně vysoká dotyková napětí. Aby se předešlo zbytečným komplikacím, rizikům či poruchám a nehodám v důsledku nedostatečné nebo špatné izolace, je klíčové provádět měření izolačního stavu. Měření izolačního odporu je měřením, kterým ověřujeme zařízení i z hlediska požární bezpečnosti.
Metody a nástroje pro měření izolačního stavu
Existuje několik metod a nástrojů pro zjišťování úniku proudu. Mezi nejběžnější patří použití megmetru (třepačky) a multimetru.
Měření megmetrem (třepačkou)
Megmetr je speciální odporový měřič určený k detekci izolačního odporu elektrických topných trubic a dalších elektrických zařízení. Před použitím megmetru je důležité dbát na správnou techniku měření a bezpečnostní opatření.
- Před použitím by měl být megmetr v horizontální poloze a zapojení musí být správné.
- Megmetr má obvykle tři svorky: L, E, G.
- Svorka L se připojuje k exponovanému vodiči smyčky při měření odporu smyčky se zemí.
- Svorka E se připojuje k uzemňovacímu drátu nebo kovovému krytu.
- První a poslední konec obvodu izolačního odporu se připojí na svorky L a E.
- Aby se zabránilo ovlivnění přesnosti měření unikajícím proudem kabelu při měření izolačního odporu kabelu, stínící vrstva kabelu by měla být připojena na svorku G.
- Levou rukou se drží tělo přístroje a pravou rukou se otáčí klikou. Rychlost otáčení by měla být přibližně 120 ot/min.
- Normální hodnota by měla odkazovat na nekonečno (∞), jinak je elektrická topná trubice vadná.
- Během testu se nedotýkejte svorek megmetru a měřeného objektu ručně, aby se předešlo úrazu elektrickým proudem.
- Po dokončení měření nesmějí být svorky zkratovány a doba testu by neměla být příliš dlouhá, aby se zabránilo poškození přístroje.
Měření multimetrem
Multimetr je univerzálnější nástroj, který lze také použít k detekci úniku proudu, i když s jiným přístupem.
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
- Odpojte hlavní vypínač uživatelského napájecího kabelu a vypněte všechny připojené spotřebiče.
- Nastavte digitální multimetr na rozsah 200M ohm.
- Jeden měřicí hrot přiložte k jednomu ze dvou výstupů na straně zátěže a druhý hrot k zemi (nejlépe k uzemňovacímu vodiči nebo dočasně rozemletému drátu).
- Po stabilizaci čísla na multimetru se odečte izolační odpor hlavního vedení. Pokud je hodnota izolačního odporu menší než 0,5 megaohm, hlavní vedení má problém. Pokud je izolační odpor nad 0,5 megaohm, problém s hlavním vedením lze vyloučit. Stejnou metodou zkontrolujte i druhý vodič.
- Zkontrolujte hodnoty izolačního odporu odboček a každého elektrického spotřebiče stejnou metodou, dokud není nalezena chyba.
Provozní poznámky k univerzálnímu multimetru:
- Při použití rozsahu 200M ohm se nedotýkejte kovových částí testovacích hrotů ručně, jinak bude odečet nepřesný.
- Při měření každého elektrického zařízení se nejprve ujistěte, že je zařízení bez napětí, aby se zabránilo úrazu elektrickým proudem způsobenému kapacitním proudem v elektrických zařízeních.
Tato metoda je bezpečnější pro hledání poruchových bodů v nepřítomnosti elektřiny. Při hledání by však mělo být odpojeno nejen napájení, ale také nulový vodič.
Další aspekty měření izolačního odporu
Měření izolačního odporu se provádí přivedením stejnosměrného měřicího napětí, obvykle 500 V DC, mezi vodiče vedoucí proud a zem, případně mezi vodiče a dotykové vodivé části. Často se při tom vodiče vedoucí proud propojí, aby se tak zjistil celkový odpor izolačních úseků zapojených paralelně. Jelikož se zkouška provádí stejnosměrným napětím, izolační kapacity nemají na výsledek měření žádný vliv. U zařízení s větší izolační kapacitou může být doba testu delší, aby se zajistilo úplné nabití izolační kapacity na začátku zkoušky.
Zkoušky izolačního odporu se provádějí ručně pomocí bezpečnostních měřicích pistolí, které se přikládají k několika měřicím bodům. Většinou se však používají plně automatická měřicí zařízení s rozsáhlými maticovými nebo přepínacími systémy, díky čemuž dochází k automatizovanému měření na několika měřicích bodech za sebou.
Při zkoušce izolačního odporu se kapacita testovaného zařízení nabije. Po vypnutí testovacího napětí tento náboj zpočátku zůstává, takže na testovaném zařízení může zůstat nebezpečné zbytkové napětí. Z tohoto důvodu je bezpodmínečně nutné testované zařízení po dokončení zkoušky kontrolovaně vybít. Moderní měřiče izolačního odporu jsou k tomuto účelu vybaveny integrovanými vybíjecími zařízeními, která testované zařízení bezpečně vybíjí na bezpečnou úroveň napětí.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Faktory ovlivňující izolační odpor
Izolační odpor je ovlivňován několika faktory, včetně vlhkosti, teploty a přítomnosti dipólových molekul v izolačních materiálech.
- Vlhkost a nečistoty: Na povrchu vodičů se mohou usazovat elektricky vodivé prachy a/nebo se srážet vzdušná vlhkost, což vede ke snížení povrchového odporu. V odborné literatuře se uvádí, že při nízkých teplotách (pod 30°C) stroj začíná absorbovat vlhkost a izolační odpor začíná klesat.
- Teplota: Se změnou teploty dochází ke změně hodnoty izolačního odporu. Hodnota izolačního odporu klesá se zvyšující se teplotou.
- Polarizace: Elektrické izolační materiály, jako např. pryskyřice, mají dipólové molekuly. Při přivedení vysokého stejnosměrného napětí se tyto molekuly vyrovnají podle elektrického pole. Polarizace vyžaduje určitý čas. Nabíjení kondenzátoru probíhá rychle a je většinou dokončeno po několika sekundách (max. 30 sekund). Nabíjení polarizační kapacity trvá podstatně déle, v nejhorším případě to u elektromotoru může trvat až 10 minut.
Hodnocení izolačního stavu
Polarizační index PI (Polarization Index)
Jeden z parametrů používaných při hodnocení stavu izolace je tzv. polarizační index PI. U dobré izolace se po připojení měřicího napětí postupně zvyšuje izolační odpor. Při testování 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. Polarizační index PI je dán podílem obou změřených izolačních odporů. Pokud je hodnota PI 4 a vyšší, jedná se o výbornou izolaci. Čím nižší je hodnota PI, tím horší je stav izolace. Tato metoda hodnocení se obvykle používá při diagnostice vícevrstvých izolací, které vyžadují, aby přístroj změřil vybíjecí proud a kapacitu měřeného objektu 1 minutu po odstranění zkušebního napětí. Při měření izolace se automaticky vypočítávají hodnoty PI/DAR a zobrazí.
Koeficient dielektrické absorbce DAR (Dielectric Absorption Ratio)
Tento parametr hodnotí rychlost ztráty náboje izolace.
Funkce plynulého nárůstu napětí (RAMP)
Přístroj může být vybaven i funkcí plynulého nárůstu napětí, kdy se napětí při měření postupně zvyšuje plynule až do předem nastavené hodnoty s tím, že je možno nastavit omezení proudu tak, aby nedošlo k poškození izolace. Proto je měření RAMP užitečné pro nalezení bodů selhání izolace bez způsobení vážného poškození. Při tomto testu se zobrazí hodnota poruchového napětí před tím, než dojde k porušení izolace (průrazu), kdy se zastaví měření a zobrazí se napětí, které způsobilo poruchu. Při tomto měření přístroj pokračuje v měření, i když je detekována porucha, dokud protékající proud nedosáhne přednastavené hodnoty.
Měření izolačního odporu podle norem (ČSN 33 2000-6)
Měření izolačního odporu se musí provádět mezi živými vodiči navzájem a živými vodiči a ochranným vodičem spojeným se zemničem. Kde je to vhodné, je dovoleno živé vodiče spolu navzájem spojit. V praxi může být nutné provádět toto měření během montáže instalace před připojením vybavení.
Čtěte také: Jaké jsou druhy a vlastnosti izolačních betonů?
Tam, kde obvod obsahuje zařízení, které je náchylné k tomu, aby ovlivňovalo výsledky nebo aby bylo měřením poškozeno, musí být provedeno pouze měření mezi spolu vzájemně spojenými živými vodiči a zemí.
Izolační odpor měřený zkušebním napětím uvedeným v tabulce 1 (viz níže) se považuje za vyhovující, jestliže bude hlavní rozváděč a každý distribuční obvod zkoušen zvlášť, se všemi svými koncovými obvody připojenými, ale s odpojenými spotřebiči, bude vykazovat izolační odpor, který není nižší než příslušná hodnota uvedená v tabulce. Tabulka 1 musí být použita také pro ověření izolačního odporu mezi neuzemněnými ochrannými vodiči a zemí.
Tabulka 1: Minimální hodnoty izolačního odporu a zkušební napětí
| Jmenovité napětí obvodu (V) | Zkušební stejnosměrné napětí (V) | Minimální izolační odpor (MΩ) |
|---|---|---|
| SELV, PELV | 250 | ≥ 0,5 |
| ≤ 500 (včetně FELV) | 500 | ≥ 1,0 |
| > 500 | 1000 | ≥ 1,0 |
Vliv přepěťových ochran (SPD)
V instalacích se stále častěji zařazují přepěťové ochrany (SPD), které nemusí vydržet předepsané zkušební napětí, jež je pro připojené zařízení přepětím. SPD při zvýšení napětí nad provozní hodnotu začnou propouštět proud, který s tím, jak se napětí zvyšuje, roste. Měření izolace pomocí napětí, které již vyvolá funkci této ochrany, není možné. Upřednostňuje se při měření izolačního odporu SPD odpojit nebo podle pokynů výrobce vyjmout moduly z SPD. Pokud však odpojení SPD není prakticky proveditelné (např. v případě pevných zásuvek obsahujících přepěťové ochrany), je možno zkušební napětí pro takové obvody snížit na DC 250 V. Přitom však izolační odpor musí vykazovat hodnotu nejméně 1 MΩ. Některé SPD obsahují indikační obvody, které mohou zkreslit měření izolačního odporu mezi pracovními vodiči.
Měření s připojenými spotřebiči
Stejně jako v některých případech není prakticky proveditelné odpojit přepěťové ochrany, nemusí být vždy, pro účely revize, prakticky proveditelné odpojit některé pevně připojené spotřebiče (jako jsou např. ventilátory, svítidla, stroje). Pokud instalace vykáže dostatečný izolační odpor i s těmito pevně připojenými spotřebiči, je vše v pořádku. Při nižším izolačním odporu je pak nutno vyhledat spotřebiče se sníženou hodnotou izolačního odporu a toto měření opakovat. Pokud jsou při tomto měření k instalaci připojené některé spotřebiče, je třeba ověřit, že tyto spotřebiče neobsahují komponenty nebo obvody, které by měřením mohly být poškozeny.
Minimální hodnoty a skutečný stav izolace
Minimální hodnoty izolačního odporu uvedené v ČSN 33 2000-6 ed. 2 nezaručují bezvadný stav izolace. U nových instalací je dnes již možno předpokládat, že hodnota jejich izolačního odporu se bude pohybovat řádově v gigaohmech. To znamená, že hodnota izolačního odporu naměřená řádově v hodnotách, které jako minimální přípustné předepisuje tabulka 1, již může naznačovat, že izolace má některá slabá místa. Pro instalace, které je nutno provozovat za nepříznivých podmínek okolí, u zařízení provozovaných ve venkovním prostředí, instalací ve vlhkých a mokrých prostorách, kdy není možné hodnoty uvedené v tabulce 1 dodržet, se uplatní jiná opatření. Těmi jsou např. uzemnění neživých upevňovacích částí, které jsou součástí impedance smyčky poruchového proudu, umístění hořlavých hmot v dostatečné vzdálenosti od vodičů obvodu, opatření, aby unikající proud nevedl ke vzniku nebezpečných dotykových napětí nebo požáru.
Měření izolačního odporu u elektromotorů
Co se týče měření izolačního odporu u elektromotorů, je nutné dodržet požadavky výrobce. Každý výrobce ve svém návodu k obsluze uvádí, že před uvedením do chodu nebo spuštěním déle nepoužívaného elektromotoru je nutné zkontrolovat, zda se nezhoršil izolační stav a zda tím nehrozí nebezpečí poškození vinutí nebo úrazu elektrickým proudem. Izolační stav nutno rovněž kontrolovat při prohlídkách v souladu s ustanovením ČSN 34 3205 a ČSN 35 0010. Velikost izolačního odporu za studena před připojením musí být nejméně 5 MΩ. Měření za studena je nutné brát jako orientační pro účely zjištění, zda je nebo není proražená izolace a dále zda mají všechny cívky přibližně stejný izolační odpor.
Profesionální měřiče izolačního odporu
Měřiče izolačního odporu, nebo také měřiče izolačního stavu, někdy zvané megaohmmetry, jsou specializované revizní přístroje, které se využívají k měření izolačních odporů elektrických zařízení, sítí nebo jejich částí. Díky testerům izolace snadno provedete kontrolu i revizi izolačního stavu elektrické sítě, její kvality a bezpečnosti.
Příklady měřičů izolačního odporu
- C.A 6505 Měřič izolačních odporů: Měří izolaci do 10 TΩ, testovací napětí 500, 1000, 2500 a 5000 V, nastavitelné testovací napětí 40 - 5100 V. Výpočet PI, DAR. Měření napětí, kapacity, unikající proudy.
- Fluke 1507 Tester izolace: Měří izolaci do 10 GΩ, testovací napětí 50, 100, 250, 500 a 1000 V. Měření napětí a propojení 200 mA. Výpočet PI, DAR. Vyhodnocení prošel/neprošel.
- MD 15KVR Digitální tester izolace: Měří izolaci do 15 TΩ, testovací napětí 500, 5000, 10000 a 15000 V. Nastavitelné testovací napětí 500 - 15000 V. Výpočet PI, DAR. Měření napětí, kapacity, unikající proudy.
- C.A 6526 Digitální měřič izolačního odporu: Multimetr a měřič izolace do 200 GΩ. Testovací napětí 50, 100, 250, 500 a 1000 V. Měření U, I, R, T, F, C. Výpočet PI, DAR. Vyhodnocení prošel/neprošel. Paměť a Bluetooth komunikace.
- C.A 6555 Měřič izolačních odporů: Měří izolaci do 30 TΩ. Testovací napětí 500, 1000, 2500, 5000, 10 kV a 15 kV. Nastavitelné 40 - 15 000 V. Výpočet PI, DAR, DD. Přepočet na referenční teplotu, krokový test, pozvolný nárůst. Alarmy, vyhlazení, komunikace, paměť. Měření napětí, kapacity, unikající proudy.
tags: #izolační #stav #elektrického #topení #měření