Měření izolačního odporu je klíčové pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti elektrických zařízení a systémů. Tato měření se provádějí za účelem ověření integrity izolačních materiálů a detekce potenciálních poruch, které by mohly vést k úrazu elektrickým proudem, požáru nebo poškození zařízení.
Přehled měřicích přístrojů
Na trhu je k dispozici široká škála testerů izolačního odporu, které se liší svými funkcemi, rozsahem měření a testovacím napětím. Mezi běžné typy patří:
- Analogové testery izolačních odporů: Měří izolační odpory do 1000 MΩ se zkušebním napětím do 1000 V. Měří střídavé napětí do 600 V.
- Digitální měřiče izolačního odporu: Nabízejí vyšší přesnost a stabilitu. Například PM1508 je digitální tester izolačního odporu napájený z baterie, řízený mikroprocesorem. Měření izolačního odporu má 5 rozsahů testovacího napětí, maximální měření izolačního odporu je 100Gohm a základní přesnost dosahuje ± 1,5 %, což uspokojí potřeby zákazníků v oblasti testování aplikací. Kromě měření izolace lze provádět měření ACV (střídavého proudu), DCV (stejnosměrného proudu), frekvence a nízkého odporu.
- Profesionální testery izolace: Tyto přístroje disponují testovacím napětím až do 5 kV a rozsahem měření do 10 TΩ. Nabízejí vysoký zkratový proud 7 mA, výpočet indexů PI a DAR, měření kapacity, rampový test, nastavitelný filtr a praktickou dobíjecí lithiovou baterii. Příkladem je Kyoritsu KEW 3125B, digitální měřič izolačního odporu s napětími 500 V | 1 000 V | 2 500 V a 5 000 V. Měří odpory do 1 TΩ a vyhodnocuje polarizační index DAR a PI. Je vybaven 4 měřícími rozsahy napětí a je schopen dodávat větší proudy nezbytné pro měření na dlouhých kabelových vedeních. Dalším příkladem je Megabras MD 10KVR - Digitální tester izolace 10 kV, s testovacím napětím v rozsahu 500 V až 5 kV až 10 kV a maximálním měřicím rozsahem 2 TΩ. Měřič izolace Sonel MIC-5 měří izolační odpory do 1999 MΩ volitelným napětím 250 nebo 500 V. Samočinně vybíjí kapacitu naměřeného objektu po ukončení měření izolačního odporu. Kromě izolačních odporů lze měřit také napětí až do 600 V. Přístroj automaticky rozezná střídavý a stejnosměrný proud. Použitelný v 50 Hz a 60 Hz sítích. Vysoká výdrž baterie umožňuje pracovat s přístrojem až 14 hodin při měření napětím 250 V nebo 11 hodin při napětí 500 V.
- Hlídače izolačního stavu: Pro monitorování izolačního odporu a napětí baterií během jejich montáže ze samostatných bateriových článků. Napětí monitorované sítě je do 500 V DC. Součástí přístroje je vazebný impedanční člen ZE420 pro připojení řetězců bateriových článků v průběhu výroby. Komunikace probíhá po rozhraní RS485 protokolem Modbus RTU.
- Multifunkční měřicí přístroje: Přesný multifunkční měřicí přístroj MI 3100 S umožňuje provádět všechna běžná měření v el. instalacích podle normy IEC/EN 61557. MI 3100 S EurotestEASI dále umožňuje on-line monitorovat napětí na svorkách, určit sled fází a měřit zemní odpor. Přístroj PU 296 je určen k měření napětí, izolačních odporů, kapacity C a stanovení koeficientů PI, DAR při revizích silnoproudých zařízení.
Metodika měření izolačního odporu
Měření izolačního odporu u elektrického ručního nářadí a spotřebičů
Měření izolačního odporu se provádí u elektrického ručního nářadí a ostatních spotřebičů, které jsou revidovány podle ČSN 33 1600 ed.2, a u svařovacích zařízení kontrolovaných podle ČSN EN 60 974-4. Zdroj měřicího proudu se zapojí mezi spojené pracovní vodiče spotřebiče a přípojné místo PE vodiče k elektrické instalaci. V měřicím obvodu je zapojen ohmmetr, který vyhodnocuje izolační odpor.
U spotřebičů třídy II a III je druhý pól měřicího napětí připojen na hrot, který se přiloží k vodivým, dotyku přístupným částem spotřebiče. U svařovacích zařízení se měří izolační odpory mezi PE obvodem a síťovou částí, mezi PE obvodem a svařovacím obvodem a mezi síťovou částí a svařovacím obvodem.
Požadované parametry měřicího zdroje:
Čtěte také: Metody měření vlhkosti betonu
- I ≥ 1mA při UDC 500V po dobu 5s až 10s
Poznámka: Výše uvedené požadavky na měřicí zdroj je třeba chápat tak, že izolační odpory se měří stejnosměrným napětím minimálně 500V (maximálně 750V), přičemž zdroj měřicího napětí musí být natolik „tvrdý“, aby při jeho zatížení proudem 1mA po dobu 5s až 10s nekleslo měřicí napětí pod 500V. Parametry měřicího zdroje jsou stanoveny v souladu s ČSN EN 61557-2 a jsou shodné s požadavky norem pro revize elektrických instalací.
Funkce měření na digitálních testerech
Digitální testery často nabízejí různé režimy pro usnadnění měření:
- TEST: V režimu měření izolačního odporu, když je funkce LOCK zapnutá, stiskněte tlačítko „TEST“ pro spuštění/ukončení měření. Pokud funkce LOCK není zapnutá, stiskněte a podržte tlačítko „TEST“ a pokračujte v měření. Uvolněním tlačítka měření ukončíte.
- HOLD: V režimu testu izolačního odporu stiskněte tlačítko „HOLD“ pro vstup/ukončení režimu uchování naměřené hodnoty. V režimu testu izolačního odporu se po ukončení jednoho měření automaticky aktivuje režim HOLD. Stisknutím tlačítka ukončíte režim HOLD.
- LOCK: Funkce je platná pouze v režimu měření izolačního odporu. Stisknutím tohoto tlačítka zapnete/vypnete funkci LOCK.
Měření izolačního odporu baterií a systémů RESS ve vozidlech
Na systémech RESS (nabíjecí systémy trakčních baterií) nebo v jejich blízkosti musí být symbol znázorněný na obrázku 1. Symbol také musí být viditelný na krytech a překážkách, při jejichž odstranění jsou přístupné živé části vysokonapěťových obvodů. Toto ustanovení je nepovinné pro všechny konektory vysokonapěťových sběrnic. Izolační odpor mezi vysokonapěťovou sběrnicí propojovacího systému pro nabíjení RESS, která je pod napětím pouze v průběhu nabíjení RESS, a elektrickou kostrou není nutno sledovat.
Pokud jde o zásuvku vozidla, která má být vodivě propojena s uzemněným vnějším střídavým napájecím zdrojem a elektrickým obvodem, který je v průběhu nabíjení RESS galvanicky propojen se zásuvkou vozidla, musí být izolační odpor mezi vysokonapěťovou sběrnicí a elektrickou kostrou nejméně 1 MΩ, když je propojovací systém nabíječky odpojen. Vozidlo musí být vybaveno palubním systémem sledování izolačního odporu s výstrahou pro řidiče, pokud izolační odpor klesne pod minimální požadovanou hodnotu.
Zkouška emisí vodíku u trakčních baterií
Cílem zkoušky emisí vodíku je stanovit emise vodíku při nabíjení trakční baterie palubní nabíječkou. Vozidlo musí být v dobrém mechanickém stavu a v průběhu sedmi dnů před zkouškou musí najet 300 km.
Čtěte také: Metody měření vlhkosti betonu
Postup zkoušky emisí vodíku
- Příprava vozidla: Vozidlo musí být po dobu sedmi dnů před zkouškou vybaveno trakční baterií, u níž byla provedena zkouška emisí vodíku. Do patnácti minut od dokončení postupu vybíjení baterie se vozidlo zaparkuje v prostoru pro napěťovou stabilizaci. V době mezi ukončením vybíjení trakční baterie a zahájením zkoušky emisí vodíku při běžném nabíjení zde vozidlo musí být zaparkováno nejméně 12 hodin a nejdéle 36 hodin.
- Příprava měřicí komory: Komorou pro měření emisí vodíku musí být plynotěsná měřicí komora, která je schopna pojmout zkoušené vozidlo. Vozidlo musí být přístupné ze všech stran a komora, pokud je těsně uzavřena, musí být plynotěsná. Vnitřní povrch komory musí být nepropustný a nesmí reagovat s vodíkem. K vyrovnání změn objemu v důsledku emisí vodíku uvnitř komory může být použita buď komora s proměnným objemem, nebo jiné zkušební zařízení. Komora s proměnným objemem se zvětšuje a zmenšuje v reakci na emise vodíku v komoře. Jsou možné dva způsoby přizpůsobení vnitřního objemu: pohyblivými panely nebo systémem měchů, ve kterém se nepropustné vaky uvnitř prostoru nafukují nebo vyfukují přepouštěním vzduchu z vnějšku komory podle změn tlaku uvnitř této komory. Komoru musí být možné zablokovat na stanoveném objemu. Teplota v komoře se zaznamenává ve dvou bodech teplotními čidly, která jsou zapojena tak, aby udávala střední hodnotu. Aby se atmosféra v komoře mohla řádně promíchat, musí být komora vybavena jedním nebo více ventilátory nebo dmychadly s možným průtokem od 0,1 do 0,5 m3/s. Při měření musí být možno dosáhnout v komoře rovnoměrné teploty a koncentrace vodíku.
- Monitorování vodíku: Vzduch uvnitř komory je monitorován analyzátorem vodíku (typ s elektrochemickým detektorem) nebo chromatografem s detekcí tepelné vodivosti. Vzorek plynu musí být odebrán ze středu jedné z bočních stěn nebo stropu komory a jakýkoli obtok plynu musí být vrácen zpět do komory, pokud možno hned za směšovací ventilátor. Analyzátor vodíku musí mít dobu odezvy nutnou k dosažení 90 % konečné odečítané hodnoty kratší než 10 s. Jeho stabilita musí být během 15 minut měření pro všechny pracovní rozsahy lepší než 2 % plného rozsahu stupnice při nulové hodnotě a ± 20 % při 80 % hodnotě plného rozsahu stupnice. Reprodukovatelnost měření analyzátorem vyjádřená jako jedna směrodatná odchylka musí být pro všechny použité rozsahy lepší než ± 1 % plného rozsahu stupnice při nulové hodnotě a ± 20 % při 80 % hodnotě plného rozsahu stupnice. Provozní rozsahy analyzátoru musí být zvoleny tak, aby analyzátor při měření, kalibraci a při kontrole úniků zajišťoval co nejlepší rozlišení. Analyzátor vodíku musí být vybaven zařízením, které má zaznamenávat výstup elektrického signálu, a to nejméně jednou za minutu. Záznamový systém musí mít provozní parametry alespoň rovnocenné signálu, který se zaznamenává, a musí zajišťovat trvalý záznam výsledků.
- Kalibrace: Veškerá zařízení musí být kalibrována před prvním užitím a následně tak často, jak je to nezbytné, v každém případě v měsíci před zkouškou pro schválení typu. Kalibrační a ověřovací plyny musí obsahovat směs vodíku (H2) a čištěného syntetického vzduchu. Skutečná koncentrace kalibračního plynu musí být v mezích do ± 2 % od jmenovitých hodnot. Při použití děliče plynů se získané zředěné plyny musí určit s přesností ± 2 % jmenovité hodnoty.
- Stanovení pozadí a úniku: Před ukončením napěťové stabilizace se musí měřicí komora několik minut provětrávat, dokud není dosaženo stabilního pozadí vodíku. Komora se provětrává, dokud se nedocílí ustálené hodnoty vodíku, a pokud již směšovací ventilátor nepracuje, musí se zapnout. Komora se utěsní a změří se koncentrace pozadí vodíku, teplota a barometrický tlak. Tak se získají počáteční hodnoty CH2i, Ti a Pi, které se použijí při výpočtu pozadí komory. Komora se ponechá nerušeně se zapnutým směšovacím ventilátorem po dobu čtyř hodin. Na konci této doby se stejným analyzátorem změří koncentrace vodíku v komoře. Změří se i teplota a barometrický tlak. Tak se získají konečné hodnoty CH2f, Tf a Pf. Změna hmotnosti vodíku v komoře během zkoušky se vypočte podle bodu 2.4. Tato změna nesmí překročit hodnotu 0,5 g. Míra úniku z komory musí být stanovena při jejím uvedení do provozu, po každé operaci v komoře, která by mohla ovlivnit její celistvost, a poté nejméně jednou za měsíc.
- Zahájení nabíjení: Vozidlo se připojí k síti. Pro účely zkoušky emisí vodíku se za počátek běžného nabíjení považuje okamžik utěsnění komory. Tyto hodnoty se použijí pro výpočet emisí vodíku. Nabíjení se ukončí, jakmile dojde k automatickému přerušení nabíjení palubní nabíječkou po uplynutí doby nabíjení t1 + t2. Odběr vzorku emisí se ukončí v čase t1 + t2 nebo t1 + 5 h po začátku počátečního odběru. Zaznamenají se různé uplynulé časy.
- Nabíjení s poruchou: Před ukončením napěťové stabilizace se musí měřicí komora několik minut provětrávat, dokud není dosaženo stabilního pozadí vodíku. Vozidlo se připojí k síti. Pro účely zkoušky emisí vodíku se za počátek nabíjení s poruchou nabíječky považuje okamžik, kdy je komora utěsněna. Tyto hodnoty se použijí pro výpočet emisí vodíku. Nabíjení maximálním proudem po dobu 30 minut. Zkouška se ukončí v čase t‘ 1 + 30 minut od začátku počátečního měření. Zaznamenává se uplynulá doba.
Při nabíjení palubní nabíječkou vykazující poruchu, musí být emise vodíku pod hodnotou 42 g. Závažné poruchy nabíjení baterie musí být řidiči trvale signalizovány. Kalibrace a zkouška zadržování vodíku v komoře ověřuje objem vypočtený podle bodu 2.1 a slouží též k měření případné míry úniku.
Kalibrace měřidel a přístrojů
Kalibrace měřidel a přístrojů trvá 14-21 dní a přístroje ke kalibraci se přijímají každý den od 8 do 16 hodin.
Parametry analyzátoru vodíku
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Doba odezvy (90% konečné hodnoty) | kratší než 10 s |
| Stabilita (během 15 min, nulová hodnota) | lepší než 2 % plného rozsahu stupnice |
| Stabilita (během 15 min, 80% hodnota) | ± 20 % plného rozsahu stupnice |
| Reprodukovatelnost (nulová hodnota) | lepší než ± 1 % plného rozsahu stupnice |
| Reprodukovatelnost (80% hodnota) | ± 20 % plného rozsahu stupnice |
| Záznam signálu | nejméně jednou za minutu |
Čtěte také: Komplexní průvodce měřením vibrací
tags: #mereni #izolacniho #odporu #baterie