Какова зависимость сопротивления изоляции от ее температуры?
Существенное влияние на величину сопротивления изоляции оказывает окружающая среда — температура воздуха и особенно влажность, а также загрязненность среды пылью и агрессивными газами. Это особенно относится к изоляции, состоящей в основном из волокнистых органических материалов, характеризующейся значительной влагопоглощаемостью вследствие пористости. Проникновение влаги резко ухудшает диэлектрические свойства изоляции и вызывает необходимость ее сушки.
Контроль за состоянием изоляции является одним из главных вопросов эксплуатации электроустановок.
Основными видами испытаний изоляции являются: измерение сопротивления изоляции; определение тангенса угла потерь; испытание электрической прочности.
Измерение сопротивления изоляции.
Рис. I. Зависимость величины сопротивления изоляции от времени приложения напряжения.
I — ток заряда емкости мгновенной поляризации (геометрической емкости); Iавс — абсорбционный ток; Iскв — ток сквозной проводимости; RKa — сопротивление изоляции.
На рис. 1 приведены характеристики Rm=f(t). Из характеристики видно, что в первый момент времени ti приложения постоянного напряжения от генератора с малым внутренним сопротивлением между токоведущими частями испытуемого объекта, являющимися обкладкой конденсатора, и землей возникает импульс зарядного тока Iм (через емкость мгновенной поляризации). Величина этого импульса определяется только активным сопротивлением цепи (индуктивностью цепи можно пренебречь), так как в первый момент после включения любой конденсатор в цепи ведет себя как короткозамкнутый. При малом сопротивлении цепи импульс зарядного тока по величине приближается к току короткого замыкания. В последующий момент происходит заряд абсорбционной емкости (емкости медленной поляризации). В диэлектрике конденсатора под действием напряжения абсорбируется (поглощается) электрическая энергия. Ток заряда (ток абсорбции Iаес) спадает примерно по экспоненциальной кривой, определяемой постоянной времени цепи т. Постоянная времени определяет скорость спада кривой: через промежуток времени, равный т, зарядный ток всегда будет составлять 36,8% начального значения, а через время, равное Зт, — всего5%, т. е. практически процесс заряда заканчивается.
На рис. I в момент времени h — А=3т ток в цепи Iскв будет определяться только сопротивлением Это сопротивление называется сопротивлением изоляции и является одним из основных критериев при ее оценке. Так как значения времени спада абсорбционного тока для разных объектов могут значительно различаться, то измерение сопротивления изоляции должно производиться через некоторый промежуток времени после приложения напряжения (включения), в течение которого абсорбционный ток спадет до нуля. Сопротивление, измеренное сразу после включения, всегда будет меньше за счет прохождения В измеряемой цепи абсорбционных токов.
Если источник тока имеет большое внутреннее сопротивление RBH, то заряд емкости мгновенной поляризации С (если и она имеет большую величину) происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени, определяемого постоянной времени T1=CRвн.
Величина сопротивления изоляции зависит от температуры изоляции и с повышением температуры резко уменьшается. Принимают, что сопротивление изоляции изменяется в зависимости от температуры по экспоненциальному закону. На рис. 2 приведена примерная зависимость Rn3=f(t°C). Если сопротивления изоляции одного и того же объекта измерены при разных температурах. то результаты для возможности сопоставления должны быть приведены к одной температуре.
Сопротивление изоляции с помощью переменного тока не измеряют, так как проводимость емкости крупных объектов намного больше активной проводимости изоляции и ее шунтирует.
Определение тангенса угла диэлектрических потерь.
Рис. 2. Зависимость сопротивления изоляции от температуры.
При подведении к изоляции напряжения переменного тока в цепи будет проходить ток. опережающий приложенное напряжение. Активная составляющая тока 1а определяется сопротивлением R. реактивная IР—емкостным сопротивлением 1/соС.
Отношение активной составляющей тока Iа к реактивной Iр называется тангенсом угла потерь и обозначается tg6. Тангенс угла потерь не зависит от геометрических размеров объекта измерений. Установлено, что чем больше значение tgfi, тем больше увлажнена изоляция, тем ниже ее диэлектрические качества. Тангенс угла потерь является одним из основных критериев при оценке качества изоляции в цепях переменного тока.
Испытание электрической прочности изоляции.
Если приложенное к изоляции напряжение повышать, то при некоторых значениях напряжения, различных для (постоянного и переменного тока, произойдет пробой или перекрытие изоляции.
На рис. 3 (показана примерная зависимость сопротивления волокнистой изоляции и тока сквозной проводимости от величины приложенного напряжения. Как видно из рисунка, значение сопротивления изоляции в некоторых пределах (до испытательных значений) практически не зависит от величины приложенного напряжения и ток сквозной проводимости пропорционален напряжению. При некотором значении напряжения, обычно большем испытательного и называемым критическим t/крит (точка С), активизируется процесс ионизации, ток проводимости увеличивается непропорционально напряжению, сопротивление изоляции резко падает и при дальнейшем повышении напряжения до UПрсб (точка D) изоляция разрушается. Происходит ионизационный пробой, характерный для состарившейся волокнистой изоляции.
Рис. 3. Зависимость сопротивления изоляции и тока сквозной проводимости от величины приложенного напряжения. OA — рабочее напряжение: ОВ — испытательное напряжение: ОС — критическое напряжение; ОД — напряжение пробоя.
Испытание изоляции повышенным против рабочего напряжением определяет электрическую прочность ее и является одним из основных видов испытания.
Ссылка:
