Nalezení příčiny nízké hodnoty izolačního odporu v izolované soustavě někdy bývá zapeklitý oříšek. Izolační odpor je klíčovým ukazatelem pro zajištění bezpečnosti a výkonu elektrických zařízení. Pokud dojde k nízkému izolačnímu odporu, vlhkosti nebo poškození, je nutné přesné zacházení založené na příčině poruchy, aby se předešlo bezpečnostním rizikům, jako je únik a zkrat.
Příčiny nízkého izolačního odporu
1. Degradace a poškození izolace
- Stáří a opotřebení: První kategorie zahrnuje případy, kdy opravdu došlo k degradaci izolace kabelů nebo konektorů, k znečištění rozvodnic a kontaktů. Jedná se zejména o letité instalace, případně o rozvody v náročném prostředí s výskytem prachu, vlhkosti nebo vysokých teplot. Když jsou solární panely nebo stejnosměrné kabely a spoje poškozeny nebo izolační vrstva stárne, snadno nastane problém nízkého izolačního odporu.
- Mechanické poškození: Izolační materiály kabelů mohou být vystaveny mechanickému poškození, jako je zmáčknutí, roztržení a opotřebení. Tato poškození mohou vést k prasklinám a defektům v izolačním materiálu, vytvářet vodivé cesty a vést k nízkým izolačním hodnotám. Například když stejnosměrný kabel prochází můstkem, protože okraj kovového můstku může mít ostny, může být vnější izolace kabelu poškozena během procesu navlékání, což má za následek únik do země.
- Poškození spotřebičů: Poškozenou izolaci mohou mít samozřejmě také jednotlivé spotřebiče, jako např. prodlužovací přívody. Při používání prodlužovačky, rozdvojky apod. může nastat případ, kdy odpor pracovního vodiče bude poměrně velký, např. vlivem jeho narušení nebo špatného dotažení spoje v síťové vidlici. Průchodem většího proudu při provozu k němu připojeného spotřebiče dojde k zahřívání tohoto místa a v krajním případě může vadný prodlužovací přívod způsobit požár.
2. Vliv vlhkosti a teploty
- Vlhkost: Vlhkost je jedním z hlavních faktorů vedoucích k nízkým izolačním hodnotám kabelů. Když je izolační materiál kabelu vystaven vlhkému prostředí, vlhkost v izolačním materiálu vytvoří vodivou cestu, což vede k nízkým izolačním hodnotám. Nízký izolační odpor je často způsoben vlhkostí. Vlhkost proniká topným tělesem nebo ulpívá na jeho povrchu, čímž se snižuje izolační výkon.
- Teplota: Teplota je také jedním z faktorů, který vede k nízkým izolačním hodnotám kabelů. Když je izolační materiál kabelu vystaven prostředí s vysokou teplotou, chemické vazby v izolačním materiálu se přeruší a vytvoří volné elektrony. Tyto volné elektrony povedou k nízkým izolačním hodnotám. Je také důležité zohlednit vliv zkušebního prostředí, jelikož specifikace říká, že měření izolačního odporu je vyžadováno pro teplotu a vlhkost prostředí. Zkouška za podmínek vysoké teploty a vlhkosti má určitý vliv na napětí jiskrového výboje, svodový proud a průrazné napětí.
3. Vliv moderních technologií a nevhodné konfigurace
- Frekvenční měniče a střídače: V moderních průmyslových provozech je dnes běžné použití pohonů s frekvenčními měniči nebo využití nejrůznějších aplikací se střídači a/nebo usměrňovači. Moderní výkonové polovodičové prvky jsou často zdrojem rušivých signálů, které se dříve v izolovaných soustavách nevyskytovaly. Z tohoto důvodu nejsou starší typy hlídačů izolačního stavu odolné např. vůči nízkým nebo vysokým kmitočtům. V případě modernizace výrobní linky mohou být nové spotřebiče příčinou signalizace zhoršeného izolačního stavu. V tomto případě se ale nejedná o závadu izolace, ale o nesprávně aplikovaný přístroj, který může díky zastaralé měřicí metodě udávat nesprávné hodnoty nebo být zdrojem falešných alarmů.
- Nesprávná instalace hlídačů izolačního stavu: Základní pravidla pro instalaci hlídače izolačního stavu zní: přístroj musí být instalovaný co nejblíže zdroji a v jedné izolované soustavě smí být pouze jeden hlídač izolace. V praxi se často setkáváme se situací, kdy je provedena modernizace podružného rozváděče a do rozváděče je navržen hlídač izolačního stavu, přestože v nadřazeném rozváděči je hlídač izolačního stavu již instalován. Výsledkem jsou nesprávné hodnoty izolačního stavu indikované oběma přístroji - vznikne totiž situace, kdy si přístroje měří navzájem svoje vnitřní odpory, které se typicky pohybují v řádu 100 kOhm a jsou tedy ve většině případech podstatně nižší, než je skutečná hodnota izolačního odporu dané IT soustavy.
- Zapomenuté komponenty: Další potíže, které mohou vznikat při monitoringu izolačního odporu, jsou rovněž spojené s modernizacemi napájecích soustav. Stává se totiž, že při modernizaci jsou v rozvodech „zapomenuty“ například staré voltmetry, které bývají „opřené“ o zem. Nově instalovaný hlídač izolačního stavu v takovém případě měří vnitřní odpor tohoto voltmetru a výsledkem je hodnota izolačního odporu v modernizované IT soustavě v řádech desítek až jednotek kOhm. Je třeba si uvědomit, že veškeré obvody, komponenty a přístroje zapojené mezi aktivní vodiče a zem snižují hodnotu izolačního odporu v dané IT soustavě. Stejný efekt jako „zapomenutý“ voltmetr mohou mít i některé moderní analyzátory kvality sítě připojené do IT sítě za účelem měření spotřeby nebo harmonických.
4. Kvalita materiálů a design kabelů
- Kvalita izolačních materiálů: Kvalita izolačních materiálů je jedním z faktorů, který ovlivňuje nízkou izolační hodnotu. Nekvalitní izolační materiály mohou být kontaminovány nebo poškozeny během výrobního procesu, což vede ke snížení jejich izolačního výkonu.
- Design kabelu: Design kabelu je také jedním z faktorů, které ovlivňují nízkou izolační hodnotu. Nepřiměřená konstrukce kabelu může vést k nerovnoměrnému namáhání izolačního materiálu, a tím ovlivnit jeho izolační vlastnosti.
Měření a ověření izolačního odporu
Ověření stavu izolace se provádí měřením izolačního odporu nebo měřením unikajícího proudu.
Měření izolačního odporu
- Izolační odpor se musí měřit mezi živými vodiči navzájem a živými vodiči a ochranným vodičem spojeným se zemničem.
- Izolační odpor měřený zkušebním napětím 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.
- Měřit se musí stejnosměrným proudem.
- Jestliže je pravděpodobné, že výsledky měření mohou být ovlivněny přepěťovými ochranami (SPD) nebo jinými přístroji, nebo jestliže takové přístroje mohou být měřením poškozeny, musí se tyto přístroje před měřením izolačního odporu odpojit.
- Pokud však odpojení těchto přístrojů není prakticky proveditelné (např. v případě pevných zásuvek obsahujících přepěťové ochrany), je možno zkušební napětí pro takové obvody snížit na DC 250 V, ale izolační odpor musí vykazovat hodnotu nejméně 1 MΩ.
- Aby se měření usnadnilo, musí se nulový vodič odpojit od hlavní uzemňovací svorky (MET).
- Při měření izolačního odporu transformátoru nedojde ke zkratování netestovaného vinutí k zemi. Během testu je netestované vinutí vybito do země, což má za následek nekvalifikovaný izolační odpor.
Kritéria posouzení závady pro topné články
Použijte 500V megaohmmetr k měření izolačního odporu mezi vývody topného článku a pláštěm.
- Za normálních okolností by měl být izolační odpor větší nebo roven 2 MΩ.
- Pokud je naměřená hodnota <2 MΩ, izolační odpor je považován za nízký.
- Pokud je naměřená hodnota blízko 0 Ω, může dojít k silné vlhkosti nebo poškození komponenty.
- Současně použijte multimetr k měření odporu topného tělesa a porovnejte jej s jmenovitou hodnotou odporu vyznačenou na typovém štítku.
Tabulka doporučených hodnot izolačního odporu
Hodnoty izolačního odporu jsou obvykle mnohem vyšší než ty, které předepisuje tabulka 1.
| Jmenovité napětí obvodu (V) | Zkušební napětí DC (V) | Minimální izolační odpor (MΩ) |
|---|---|---|
| < 500 V | 250 V | ≥ 1 |
| 500 V - 1000 V | 500 V | ≥ 1 |
| > 1000 V | 1000 V | ≥ 1 |
Tabulka musí být použita také pro ověření izolačního odporu mezi neuzemněnými ochrannými vodiči a zemí. Obvody FELV musí být zkoušeny při stejném zkušebním napětí, které je použito na vstupní (primární) stranu zdroje.
Čtěte také: Izolační kity a jejich princip
Odstranění nízkého izolačního odporu
1. Řešení vlhkosti
Vlhkost je nejčastější příčinou nízkého izolačního odporu u topných článků. Sušení je na prvním místě.
A. Čištění povrchu a sušení
- Čištění povrchu: Otřete kryt topného článku, vodiče a svorky alkoholovým tamponem, abyste odstranili prach, olej a skvrny od vody, aby nečistoty neovlivňovaly účinek sušení.
- Proces sušení: K sušení použijte horkovzdušnou pistoli nebo troubu, pečlivě kontrolujte teplotu a čas, aby nedošlo k poškození izolační vrstvy topného článku.
- Sušení horkovzdušnou pistolí: Nastavte horkovzdušnou pistoli na nízké nastavení (50-80 stupňů), držte ji 10-15 cm od topného tělesa a rovnoměrně foukejte vzduch po dobu 15-30 minut. Během této doby měřte izolační odpor pomocí megaohmmetru každých 5 minut, dokud se odpor nestabilizuje na hodnotě větší nebo rovné 2 MΩ.
- Sušení v troubě: Umístěte topné těleso do trouby na 80-100 stupňů po dobu 30-60 minut, v polovině ho vyjměte, abyste změřili izolační odpor.
- Opětovná kontrola a ochrana: Po vysušení a ochlazení na pokojovou teplotu znovu změřte izolační odpor pomocí megaohmmetru, abyste potvrdili, že splňuje normu. Abyste zabránili opětovnému navlhčení, naneste na plášť topného článku a koncovky tenkou vrstvu izolačního a vlhkostního nátěru.
B. Hluboké sušení a kontrola těsnění
Pokud je izolační odpor stále <2MΩ po povrchovém sušení, vlhkost mohla proniknout do topného článku (např. špatné těsnění, stárnutí nebo poškození izolační vrstvy vedoucí k prosakování vlhkosti).
- Hluboké sušení: Nastavte teplotu trouby na 100-120 stupňů. Umístěte topné těleso svisle (vede nahoru) do trouby na 1-2 hodiny, aby se zajistilo úplné odpaření vnitřní vlhkosti.
- Kontrola a oprava těsnění: Po zaschnutí zkontrolujte oba konce topného článku, zda nejsou poškozeny, praskliny nebo odlupování tmelu, protože to jsou hlavní kanály pro pronikání vlhkosti.
- Oprava izolační vrstvy: Pokud kontrola odhalí, že vnitřní izolační vrstva (např. poškození topného článku) je narušena, je nutné provést příslušné opravy.
2. Oprava poškození topného článku
Poškození topného článku lze kategorizovat na abnormální odpor (přerušený obvod, zkrat), poškození pláště a stárnutí nebo zlomené vodiče.
- Výměna svodového drátu: Odřízněte starý svodový drát a nahraďte jej vysokoteplotně odolným drátem stejné specifikace (jako je drát opletený skleněnými vlákny). Připojte jej podle původního způsobu zapojení, pevně omotejte spoj izolační páskou nebo použijte krimpovací svorky pro zajištění dobrého kontaktu.
- Ošetření svorek: Obroušením zoxidovaných svorek odstraňte vrstvu oxidu, naneste vodivou pastu a znovu připojte kabeláž.
Prevence nízkého izolačního odporu
Obecná doporučení
- Vyhněte se dlouhodobému používání ve vlhkém, prašném nebo korozivním prostředí.
- Před použitím zkontrolujte povrch topného článku, zda není znečištěný vodou a zda není poškozen, a ujistěte se, že jsou svorky bezpečné a zoxidované.
- Nikdy nenechte topné těleso zaschnout-spálit. Zajistěte dostatek topného média.
- Pravidelně (ideálně každých 3-6 měsíců) měřte izolační odpor 500V megaohmmetrem.
Bezpečnostní opatření při instalaci
- Před instalací znovu změřte izolační odpor a hodnotu nového topného článku, abyste potvrdili shodu.
- Při instalaci zajistěte plný kontakt mezi topným tělesem a topným médiem (např. žádné mezery při vkládání do otvoru formy), aby nedošlo k suchému spálení a dalšímu poškození.
- Rozlišujte mezi živými a nulovými vodiči během kabeláže, připojte je bezpečně a zajistěte správnou izolační ochranu na svorkách, aby se zabránilo zkratům.
Moderní řešení pro monitoring izolačního stavu
Moderní hlídače izolačního stavu využívají aktivních měřicích metod pro stanovení hodnoty izolačního odporu v monitorované IT soustavě. Výrobci se navíc snaží přizpůsobovat měřicí metody konkrétním aplikacím, je tedy nezbytné přistupovat k výběru přístroje s přihlédnutím ke všem důležitým parametrům monitorované soustavy, jako je typ sítě (AC/DC), jmenovité napětí sítě, možnost výskytu nízkých nebo vysokých kmitočtů, charakter instalovaných spotřebičů, hodnota rozptylové kapacity v síti a další. Špatně zvolený hlídač izolačního stavu může indikovat nesprávnou hodnotu izolačního odporu, případně být zdrojem falešných alarmů.
Systém Bender pro automatickou lokalizaci poruch izolace
Systém společnosti Bender využívá proudových pulzů pro vyhledávání poruch. Hlídač izolačního stavu iso685-D-P trvale monitoruje hodnotu izolačního stavu sítě. V případě vzniku poruchy se automaticky začnou generovat testovací proudové impulzy, které jsou následně detekovány měřicími proudovými transformátory a vyhodnocovány lokalizačními jednotkami EDS. Překročí-li lokalizační proudový impulz nastavenou hodnotu odezvy ve vyhodnocovací jednotce EDS pro daný měřicí transformátor, systém signalizuje poruchu izolačního stavu na příslušném vývodu. Celý systém je navržen jako stavebnice, která se přizpůsobí téměř jakékoliv aplikaci, a to jak z hlediska počtu a průřezu monitorovaných vodičů, tak z hlediska složitosti sítě. Instalace systému je možná i v sítích, kde dochází ke složitému propojování přívodů a vývodů, tak i v izolovaných DC soustavách s diodovou vazbou pro zálohované napájení vývodů.
Čtěte také: bezpečná a spolehlivá elektroinstalace
Čtěte také: Montáž dvířek pro kočky do skla
tags: #priciny #nizkeho #izolacniho #odporu #detailní #informace