Indicadores de calidad del aislamiento — resistencia, coeficiente de absorción, índice de polarización y otros

El aislamiento dieléctrico es una parte aislante obligatoria de cualquier cable, que no solo separa los cables conductores entre sí, los aísla físicamente, sino que también protege los cables de los efectos nocivos de diversos factores ambientales. Un cable puede tener una o más cubiertas de este tipo.

El estado de estos proyectiles es uno de los criterios definitorios en términos de seguridad tanto para el personal como para la operatividad de los equipos. Si por alguna razón se rompe el aislamiento dieléctrico de los cables, se producirá un accidente, una descarga eléctrica a las personas o incluso un incendio. Y hay muchas razones posibles para una violación de la calidad del aislamiento:

• daños mecánicos durante trabajos de instalación, reparación o excavación;

• daños en el aislamiento por humedad o temperatura;

• conexión eléctrica sin escrúpulos de cables;

• superación sistemática de los parámetros de corriente admisibles para el cable;

• finalmente el envejecimiento natural del aislamiento...

Es importante monitorear regularmente los indicadores de la calidad del aislamiento.

De todos modos, el reemplazo completo del cableado siempre es materialmente muy costoso y toma mucho tiempo para actuar, sin mencionar las pérdidas y pérdidas sufridas por la empresa debido a cortes de energía y tiempos de inactividad no planificados del equipo. En cuanto a los hospitales y algunas instalaciones estratégicamente importantes, para ellos, la interrupción del régimen regular de suministro de energía es generalmente inaceptable.

Por eso es mucho más importante prevenir el problema, evitar el deterioro del aislamiento, verificar su calidad a tiempo y, cuando sea necesario, repararlo, reemplazarlo rápidamente y evitar accidentes y sus consecuencias. Para este propósito, se llevan a cabo mediciones de indicadores de calidad del aislamiento: cuatro parámetros, cada uno de los cuales se describirá a continuación.

Aunque la sustancia aislante en realidad es dieléctrico, y no debe conducir corriente eléctrica, como un condensador plano ideal, sin embargo, en una pequeña cantidad, hay cargas gratuitas en él. E incluso un pequeño desplazamiento de los dipolos también provoca una mala conductividad eléctrica (corriente de fuga) del aislamiento.

Además, debido a la presencia de humedad o suciedad, también aparece conductividad eléctrica superficial en el aislamiento. Y la acumulación de energía en el espesor del dieléctrico por la acción de la corriente continua queda completamente aislada como una especie de pequeño capacitor, que parece cargarse a través de alguna resistencia.

En principio, el aislamiento de un cable (o el devanado de una máquina eléctrica) se puede representar como un circuito formado por tres circuitos conectados en paralelo: la capacitancia C, que representa la capacitancia geométrica y provoca la polarización del aislamiento en todo el volumen , la capacitancia de los cables y el volumen total de un dieléctrico con una resistencia de absorción conectada en serie, como si el capacitor estuviera cargado a través de una resistencia. Finalmente, existe una resistencia de fuga en todo el volumen del aislamiento, lo que provoca una corriente de fuga a través del dieléctrico.

Parámetros que caracterizan la calidad del aislamiento eléctrico.

Para garantizar que el aislamiento eléctrico no provoque violaciones de los modos de funcionamiento de los equipos eléctricos y la seguridad de su funcionamiento, es necesario garantizar su alta calidad, determinada por el grado de conductividad eléctrica (cuanto menor sea la conductividad eléctrica, mayor es la calidad).

Cuando el aislamiento se enciende bajo voltaje, las corrientes eléctricas lo atraviesan debido a la falta de homogeneidad de la estructura y la presencia de inclusiones conductoras, cuya magnitud está determinada por la resistencia activa y capacitiva del aislamiento. La capacidad del aislamiento depende de sus dimensiones geométricas, en un breve lapso de tiempo después del encendido, esta capacidad se carga acompañada del paso de una corriente eléctrica.

En términos generales, tres tipos de flujo de corriente a través del aislamiento: polarización, absorción y corriente continua. Las corrientes de polarización provocadas por el desplazamiento de las cargas asociadas en el aislamiento hasta que se establece el estado de equilibrio (polarización rápida) son de tan corta duración que suelen ser indetectables.

Esto lleva a que el paso de tales corrientes no esté asociado a pérdidas de energía, por lo tanto, en el circuito equivalente de la resistencia de aislamiento, la rama que tiene en cuenta el paso de corrientes de polarización está representada por capacidad pura, sin resistencia activa.

La corriente de sumidero debida a procesos de polarización retardada está relacionada con pérdidas de energía en el dieléctrico (por ejemplo, para vencer la resistencia de las moléculas cuando los dipolos están orientados en la dirección del campo); por lo tanto, la rama correspondiente de la resistencia equivalente también incluye una resistencia activa.

Finalmente, la presencia de inclusiones conductoras en el aislamiento (en forma de burbujas de gas, humedad, etc.) conduce a la aparición de canales pasantes.

La conductividad eléctrica (resistencia) del aislamiento es diferente cuando se expone a tensión continua y alterna, ya que con la tensión alterna, las corrientes de absorción atraviesan el aislamiento durante todo el tiempo de exposición a la tensión.

Cuando se expone a tensión constante, la calidad del aislamiento se caracteriza por dos parámetros: resistencia activa y capacidad, indirectamente caracterizada por la relación R60 / R15.

Cuando se aplica un voltaje alterno al aislamiento, es imposible separar la corriente de fuga en sus componentes (a través de la corriente de conducción y la corriente de absorción), por lo tanto, la calidad del aislamiento se juzga por la cantidad de energía perdida en él (pérdidas dieléctricas) .

La característica cuantitativa de las pérdidas es tangente de pérdidas dieléctricas, es decir, la tangente del ángulo complementario al ángulo entre la corriente y la tensión en el aislamiento hasta 90°.En el caso de un aislamiento ideal, se puede representar como un capacitor en el que el vector de corriente está 90° por delante del vector de tensión. Cuanta más potencia se disipa en el aislamiento, mayor es la tangente de pérdidas dieléctricas y peor la calidad del aislamiento.

Para mantener el nivel de aislamiento eléctrico que cumpla con los requisitos de seguridad y el modo de operación de las instalaciones eléctricas, PUE prevé la regulación de la resistencia de aislamiento de las redes. Las pruebas periódicas de aislamiento están estandarizadas para los consumidores de energía eléctrica.

La resistencia de aislamiento entre cada conductor y tierra, así como entre todos los conductores en el área entre dos fusibles adyacentes en una red de distribución con una tensión de hasta 1000 V, debe ser de al menos 0,5 MΩ. Para medir y probar la resistencia de aislamiento en instalaciones eléctricas hasta 1000 V con mayor frecuencia Se utilizan megametros.

Resistencia de aislamiento Riso

El principio de medición es el siguiente. Cuando se aplica un voltaje constante a las placas del capacitor, primero aparece un pulso de corriente de carga, cuyo valor en el primer momento depende solo de la resistencia del circuito, y solo entonces es la capacidad de absorción (capacidad de polarización) cargado, mientras que la corriente disminuye exponencialmente y aquí puedes encontrar experimentalmente la constante de tiempo RC. Así, con la ayuda de un medidor de parámetros de aislamiento, se mide la resistencia de aislamiento Riso.

Las mediciones se llevan a cabo a una temperatura no inferior a + 5 ° C, porque a una temperatura más baja se refleja la influencia del enfriamiento y la congelación de la humedad y la imagen se aleja de la objetividad.Después de eliminar el voltaje de prueba, la carga en el "capacitor de aislamiento" comienza a disminuir a medida que ocurre la absorción dieléctrica de la carga.

Tasa de absorción de DAR

El grado de contenido de humedad actual en el aislamiento se refleja numéricamente en el coeficiente de absorción, porque cuanto más se moja el aislamiento, más intensa es la absorción dieléctrica de la carga en su interior. En base al valor del coeficiente de absorción se decide la necesidad de secar el aislamiento de transformadores, motores, etc.

Calcule la relación de las resistencias de aislamiento después de 60 segundos y 15 segundos después de que comiencen las mediciones de resistencia; este es el coeficiente de absorción.

Cuanta más humedad haya en el aislamiento, mayor será la corriente de fuga, menor será el DAR (coeficiente de absorción dieléctrica = R60 / R15). En el aislamiento húmedo hay más impurezas (las impurezas están en la humedad), disminuye la resistencia debida a las impurezas, aumentan las pérdidas, disminuye la tensión de ruptura térmica y se acelera el envejecimiento térmico del aislamiento. Si el coeficiente de absorción es inferior a 1,3, es necesario secar el aislamiento.

Índice de polarización PI

El siguiente indicador importante de la calidad del aislamiento es el índice de polarización. Refleja la movilidad de partículas cargadas dentro de un dieléctrico bajo la influencia de un campo eléctrico. Cuanto más nuevo, más intacto y mejor sea el aislamiento, menos partículas cargadas se mueven en su interior, como en un dieléctrico. Cuanto mayor sea el índice de polarización, más antiguo será el aislamiento.

Para encontrar este parámetro, se calcula la relación de los valores de resistencia de aislamiento después de 10 minutos y 1 minuto después del inicio de las pruebas. Este coeficiente (índice de polarización = R600 / R60) muestra prácticamente el recurso residual del aislamiento como un dieléctrico de alta calidad que aún puede realizar su función. El índice de polarización PI no debe ser inferior a 2.

Coeficiente de descarga dieléctrica DD

Finalmente, está el coeficiente de descarga dieléctrica. Este parámetro ayuda a identificar una capa defectuosa y dañada entre las capas de aislamiento multicapa. DD (descarga dieléctrica) se mide de la siguiente manera.

Primero, el aislamiento se carga para medir su capacidad, después de la terminación del proceso de carga, queda una corriente de fuga a través del dieléctrico. Ahora se cortocircuita el aislamiento y un minuto después del cortocircuito se mide la corriente de descarga dieléctrica residual en nanoamperios. Esta corriente en nanoamperios se divide por el voltaje a medir y la capacitancia de aislamiento. DD debe ser menor que 2.