Medida de la resistencia de aislamiento de una instalación a tensión de funcionamiento

Si la red (instalación) está bajo voltaje de funcionamiento, entonces su resistencia de aislamiento se puede determinar con un voltímetro (Fig. 1).

Para medir el aislamiento, determinamos:

1) tensión de funcionamiento de la red U;

2) voltaje entre el cable A y tierra UA (lectura del voltímetro en la posición A del interruptor);

3) voltaje entre el cable B y tierra UB (lectura del voltímetro en la posición del interruptor B).

Conectando el voltímetro al cable A y designando rv la resistencia del voltímetro, rxA y rxB la resistencia de aislamiento de los cables A y B a tierra, podemos escribir la expresión de la corriente que fluye a través del aislamiento del cable B;

Figura 1. Esquema para medir la resistencia de aislamiento de una red de dos hilos con un voltímetro.

Al conectar un voltímetro al cable B, podemos escribir una expresión para la corriente que fluye a través del aislamiento del cable A.

Resolviendo juntas las dos ecuaciones resultantes para rxA y rxB, encontramos la resistencia de aislamiento del conductor A a tierra:

y la resistencia de aislamiento del conductor B con respecto a tierra

Observando las lecturas de los voltímetros cuando están encendidos y sustituyendo estas lecturas en las fórmulas anteriores, encontramos los valores de la resistencia de aislamiento de cada uno de los cables con respecto a tierra.

Si la resistencia de aislamiento del cable A a tierra es grande en comparación con la resistencia del voltímetro, cuando el interruptor esté en la posición A, el voltímetro se conectará en serie con la resistencia de aislamiento rxB, cuyo valor en este caso puede ser determinado por la fórmula:

De manera similar, si la resistencia rxB es grande en comparación con la resistencia del voltímetro, entonces en la posición B del interruptor, el voltímetro estará conectado en serie con la resistencia de aislamiento rxA, cuyo valor es

De las últimas expresiones se puede ver que las lecturas del voltímetro conectado entre un cable y tierra, a un voltaje constante de la red U, dependen solo de la resistencia de aislamiento del segundo cable. Por lo tanto, el voltímetro se puede graduar en ohmios y, a partir de su lectura, puede estimar directamente el valor de la resistencia de aislamiento de la red ... Estos voltímetros graduados en ohmios también se denominan ohmímetros.

Para monitorear el estado del aislamiento, en lugar de un voltímetro con un interruptor, puede usar dos voltímetros, incluyéndolos de acuerdo con el esquema que se muestra en la fig. 2. En este caso, cuando el aislamiento sea normal, cada uno de los voltímetros mostrará una tensión igual a la mitad de la tensión de red.

Arroz. 2.Esquema para monitorear el estado del aislamiento de una red de dos hilos.

Si la resistencia de aislamiento de uno de los cables disminuye, entonces el voltaje en el voltímetro conectado a este cable caerá y en el segundo voltímetro aumentará, ya que la resistencia equivalente entre los terminales del primer voltímetro disminuye y el voltaje en la red se distribuye en proporción a las resistencias.

En las redes de corriente trifásica también se monitoriza el estado del aislamiento mediante voltímetros conectados entre los conductores y tierra (Fig. 3).

Arroz. 3. Esquema de seguimiento del estado del aislamiento de una red trifásica.

Si el aislamiento de todos los cables del circuito trifásico es el mismo, cada uno de los voltímetros indica el voltaje de fase. Si la resistencia de aislamiento de uno de los cables, por ejemplo el primero, comienza a disminuir, entonces la lectura del voltímetro conectado a este cable también disminuirá, ya que la diferencia de potencial entre este cable y tierra disminuirá. Simultáneamente, aumentarán las lecturas de los otros dos voltímetros.

Si la resistencia de aislamiento del primer cable cae a cero, entonces la diferencia de potencial entre este cable y la tierra también será cero, y el primer voltímetro dará una lectura de cero. Al mismo tiempo, la diferencia de potencial entre el segundo cable y el la tierra, así como entre el tercer cable y la tierra, aumentará a un voltaje de línea que será notado por el segundo y tercer voltímetro.

Para monitorear el estado del aislamiento en circuitos de corriente trifásicos de alto voltaje con un neutro sin conexión a tierra, se utilizan tres voltímetros electrostáticos conectados directamente entre los conductores y la tierra (Fig.3), o tres transformadores de tensión conectados en estrella (Fig. 4), o transformadores de tensión de cinco niveles (Fig. 5).

Normalmente, los transformadores de voltaje de tres niveles no son adecuados para monitorear el estado del aislamiento. De hecho, cuando una de las fases de la instalación está puesta a tierra, el devanado primario de esa fase del transformador de tensión estará cortocircuitado (Fig. 4), mientras que los otros dos devanados estarán bajo tensión en la línea. Como resultado, los flujos magnéticos en los núcleos de estas dos fases aumentarán significativamente y se cerrarán a través del núcleo de la fase en cortocircuito ya través de la caja del transformador. Este flujo magnético inducirá una corriente significativa en el devanado cortocircuitado, lo que puede causar sobrecalentamiento y daños al transformador.

Figura 4 Esquema para monitorear el estado de aislamiento de una red trifásica de alta tensión

Higo. 5 Esquema del dispositivo y la inclusión de un transformador de voltaje de cinco polos.

En un transformador de cinco barras, cuando una de las fases de la instalación se cortocircuita a tierra, los flujos magnéticos de las otras dos fases del transformador se cerrarán a través de las barras adicionales del transformador sin que el transformador se sobrecaliente.

Las barras adicionales suelen tener devanados a los que se conectan relés y dispositivos de señalización, que entran en acción cuando una de las fases de la instalación se cierra a tierra, ya que los flujos magnéticos que aparecen en este caso en las barras adicionales inducen e. etc. con