Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

Átírás

1 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

2 Miért van szükség 10 kv-os szigetelésvizsgálóra? A szigetelésvizsgálattal cégünk a 19. század végétôl foglalkozik, piacvezetô helyünket folyamatos fejlesztésekkel és technológiai újításokkal biztosítottuk. Nos, miért is került kifejlesztésre a 10 kv-os modell, amikor más gyártók megállnak 5 kv-nál? A válasz az IEEE szabvány. A Megger 10 kv-os szigetelésvizsgálója amely kínálatunkban már óta szerepel ugyanis megfelel az IEEE által megadott új vizsgálati elôírásoknak márciusában az IEEE-SA Szabványosítási Testület jóváhagyta az IEEE es szabvány felülvizsgálatát. Az IEEE által javasolt gyakorlat forgógépek szigetelési ellenállásának vizsgálatára címû es szabvány kiemeli a jelenlegi megoldások továbbfejlesztésének szükségességét, és a szigetelôanyagok javítását, valamint a magasabb feszültségû vizsgálatokat, amelyek feltárják az egyébként rejtett hibákat is. Az alábbiakban kivonatosan összefoglaljuk a szabvány legfontosabb elemeit: n A 12 kv-nál magasabb feszültségre méretezett tekercsekhez 10 kv-nál nagyobb vizsgáló feszültség javasolt. n Ajánlatos mind a szigetelési ellenállás meghatározása, mind a polarizációs index teszt elvégzése. n A változások megállapításához a vizsgálati eredményeket össze kell hasonlítani az elôzményekkel. n Az elôzmények mellett a minimálisan elfogadható értékek (a berendezés típusa alapján) mindkét vizsgálathoz fel vannak tüntetve. n A gép névleges értékeitôl függôen egyik, vagy mindkét vizsgálat eredményének meg kell haladnia a minimális elfogadható értéket. n Amennyiben a kijelzés a minimális elfogadható érték alatt van, a tekercset nem javasolt túlfeszültséggel tesztelni, vagy mûködtetni. Az IEEE szabvány 1 LE (750 W), vagy e feletti teljesítményû forgógépek forgórészeinek, gerjesztôtekercseinek szigetelésvizsgálatához eljárást ajánl, ami alkalmazható szinkron és aszinkron, valamint egyenáramú gépekhez, szinkron kondenzátorokhoz. Nem alkalmazható viszont 1 LE alatti gépek esetén. A szabvány ajánlott értékeket tartalmaz az egyen-, és váltófeszültségû forgógépek tekercseinek szigetelésvizsgáló feszültségére (a tekercs névleges értéke alapján) és a szigetelési ellenállás minimális elfogadható értékére is. Az IEEE szabványra vonatkozó további információkért lapozzon a 25. oldalra!

3 Tartalomjegyzék BEVEZETÉS...2 Mi okozza a szigetelés romlását?...3 Elektromos hatás...3 Mechanikai hatás...3 Vegyi hatás...3 Hômérsékleti hatás...3 Környezeti szennyezés...3 Hogyan segíthet a megelôzô karbantartás?...3 Az új technológia elônye...4 HOGYAN MÉRJÜK A SZIGETELÉSI ELLENÁLLÁST?...4 Hogyan mûködik a szigetelésvizsgáló mûszer?...4 A vizsgálóáram összetevôi...4 Kapacitív töltôáram...4 Abszorpciós vagy polarizációs áram...4 Felületi szivárgóáram...5 Vezetési áram...5 A szigetelésvizsgáló csatlakoztatása...6 Néhány tipikus csatlakoztatási mód...6 Árnyékolt hálózati kábel...6 Megszakító/ átvezetô szigetelô...6 Transzformátor...6 Váltóáramú generátor...7 A szigetelési ellenállásmérô mûszer skálája...7 Feszültség jellemzôk...8 A Guard csatlakozóról...9 Bevezetés...9 Hogyan mûködik?...10 A Guard csatlakozás által nyújtott elônyök...10 Az eredmények összehasonlítása...11 A Guard, mint diagnosztikai eszköz...11 A Guard csatlakozás védelme...11 Záró gondolatok...12 AZ EREDMÉNYEK BEMUTATÁSA ÉS ÉRTELMEZÉSE...13 A végtelen kijelzés értékelése és értelmezése...13 Diagnosztikai nagyfeszültségû szigetelésvizsgálatok...14 Vizsgálat azonnali leolvasással...14 Idô-ellenállás vizsgálat...15 Polarizációs index (PI) vizsgálat...16 Lépcsôzetes-feszültség (SV) vizsgálat...17 Növekvô feszültségû (rámpa) teszt...18 Dielektromos kisülés (DD) vizsgálat...19 Különbözô problémák különbözô vizsgálatok...21 FÜGGELÉK...22 Lehetséges hibaforrások/ a vizsgálati eredmények minôségének biztosítása...22 Mérôvezetékek GΩ feletti mérések végzése...22 A pontosságra vonatkozó megállapítások...22 A terhelési görbe...22 Interferencia elnyomás...23 A vizsgálatra és összehasonlításra vonatkozó szabályok...23 CAT besorolás...24 A CAT besorolásra vonatkozó irányelvek...24 A CAT besorolás fontossága...24 Néhány CAT besorolással kapcsolatos statisztika...24 Forgógépek szigetelési ellenállásának vizsgálata...25 A hômérséklet hatása...26 A páratartalom hatása...27 IP - Behatolás elleni védelem...27 Nagyfeszültségû vizsgálatok...29 Az áramerôsség (na) és az ellenállás (MΩ) értékeinek összevetése...29 Átégetési funkció...29 Villamos berendezések kiszárítása...29 A vizsgált eszköz kisütése...30 Nagyméretû berendezések feltöltôdési ideje...31 Motoros meghajtású szigetelésvizsgálók...31 A MÉRÔVEZETÉKEK KIVITELE...31 Jelentôs javulás a biztonság terén...32 A biztonságos használathoz figyelembe veendô szempontok...32 Biztonsági figyelmeztetések...33 A készülékház tervezése és kivitelezése...33 Tûzállóság...34 Megger gyártmányú szigetelésvizsgálók...35 MIT515, MIT525, MIT S1-552/2,S1-554/2,S1-1052/2,S1-1054/ Az MJ15 és BM15 modellek...36 Mérôvezetékek...36 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 1

4 BEVEZETÉS Az elektromos szigetelés az idôk folyamán a normál mûködés közben ôt ért különbözô hatások következtében romlik. A szigetelést ezeknek a hatásoknak éveken át történô elviselésére tervezték, ezt tekinthetjük a szigetelés mûködési élettartamának. Ez gyakran több tíz éves élettartamot is jelenthet. Azonban a normálistól eltérô hatások meggyorsíthatják a természetes öregedési folyamatot, ezzel jelentôsen megrövidítve a szigetelés élettartamát. Ezért a megfelelô gyakorlat az, hogy szabályos idôközönként vizsgálatot végzünk annak megállapítására, hogy ilyen fokozott öregedés fellépett-e, és amennyiben lehetséges, annak megállapítására, vajon a jelenség megfordítható-e vagy sem? Ennek megfelelôen a diagnosztikai szigetelésvizsgálat célja: n A fokozott öregedésnek n A fokozott öregedés lehetséges okainak n Valamint lehetôség szerint a jelen helyzet korrigálásának megállapítása Legegyszerûbb formájában a diagnosztikai vizsgálat gyors (azonnali leolvasású) teszt. A legtöbb villamos karbantartó úgy végezte a gyors tesztet, hogy feszültséget kapcsolt a szigetelésre, és mérte az ellenállást. Ebben az esetben a diagnózis csak jó a szigetelés vagy rossz a szigetelés kijelentésre szorítkozott. Azonban jó lenne mondani valamit arról is, hogy mit tehetünk? Olyan ez, mintha egy csúnya köhögéssel orvoshoz mennénk, és az csak annyit mondana, hogy Ön csúnyán köhög. Nem lennénk túl boldogok, ha ennyi információval kellene távoznunk. Azt szeretnénk, ha az orvos megvizsgálna, elvégezne néhány vizsgálatot, és megmondaná miért köhögünk, és mit tegyünk, hogy elmúljon. A szigetelésvizsgálat esetén a gyorsteszt olyan, mint amikor az orvos annyit mond csak, hogy betegek vagyunk, vagy egészségesek. Ezt a fajta vizsgálatot általában kisfeszültségû áramkörök esetén használjuk, amikor a hiba elhárításának költségei alacsonyak, a berendezés gyorsan és olcsón kicserélhetô. Mivel a vizsgálandó berendezés kisfeszültségû, ezeket a vizsgálatokat 500, vagy 1000 V-os feszültséggel végezzük, ahogy ez valamennyi villamos karbantartó számára ismerôs. Ha azonban az orvos tárolja a vizsgálati eredményeket, majd összehasonlítja az elôzô látogatások során kapottakkal, a trend láthatóvá válhat, és megfelelô kezelés elôírását teszi lehetôvé. Hasonlóképpen, ha a szigetelésvizsgálatok eredményeit rögzítjük, és összehasonlítjuk a korábbiakkal, lehetséges a trend felismerése, valamint igény esetén az elhárításhoz szükséges lépések megtétele. Az 1 kv feletti feszültségen végzett diagnosztikai vizsgálat ismeretlen a legtöbb villamos karbantartó számára. Jelen segédlet célja ezért az, hogy: n Megismertesse az olvasót a szigetelési ellenállás diagnosztika elvégzésével. n Segítséget nyújtson a diagnosztikai szigetelésvizsgálat eredményeinek kiértékeléséhez. n Bemutassa a magasabb feszültségszinten történô vizsgálat elônyeit. Egy sor függelék található az útmutató végén, hogy a szigetelés vizsgálatra vonatkozó további tájékoztatást nyújtson az olvasónak. Jelen tájékoztató az Teljes útmutató a villamos szigetelés vizsgálathoz címû kiadványban lefektetett elvek alapján készült, amelyet elôször a James G. Biddle társaság publikált 1966-ban. MI A SZIGETELÉS? Egy üzem valamennyi elektromos vezetéke, legyen az motor, generátor, kapcsoló, transzformátor vagy bármi más, valamilyen szigeteléssel van ellátva. Maga a villamos fogyasztót tápláló vezeték jó elektromos vezetô (általában réz, vagy alumínium). A szigetelésnek ellen kell állnia az elektromosságnak, és az áram folyását a vezetékben kell tartania. A szigetelésvizsgálat megértését az Ohm-törvény teszi lehetôvé, az alábbi összefüggés szerint: ahol u = I x R, u: a voltban mért feszültség, I: az áramerôsség amperben, R: pedig az ellenállás ohmban. Adott ellenállás mellett nagyobb feszültség esetén nagyobb lesz az átfolyó áram. Az is kiolvasható, hogy minél alacsonyabb a vezeték ellenállása, azonos feszültség hatására annál nagyobb lesz az átfolyó áram. Nem létezik tökéletes szigetelés, emiatt mindig valamekkora áram folyik keresztül rajta, gyakran a föld felé. Ennek nagysága legtöbbször gyakorlatilag elhanyagolható, azonban ez képezi a szigetelésvizsgáló berendezések alapját. Tehát milyen a jó szigetelés? Itt a jó viszonylag magasabb ellenállást jelent az áram folyásával szemben. Ha ezt egy szigetelôanyag leírására alkalmazzuk, a jó a nagy ellenállás elérésére való képességet jelenti. Az ellenállás-érték meghatározása megmutatja, hogy mennyire jó a szigetelés. 2 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

5 Mi okozza a szigetelés romlását? A szigetelés romlásának öt alapvetô oka van. Ezek egymással kölcsönhatásban vannak, és a szigetelés minôségének lefelé haladó spirál szerinti romlását okozzák. Elektromos hatás A szigetelés egy meghatározott alkalmazáshoz készült. A túl magas és a túl alacsony feszültség a normálistól eltérô igénybevételt okoz a szigetelésben, amely a szigetelésben repedéseket, vagy a rétegek szétválását eredményezheti. Mechanikai hatás A mechanikai károsodás, mint például a kábel megsértése árokásás közben nyilvánvaló mechanikai behatás, azonban mechanikai hatást jelenthet például az is, ha egy gép kiesik az egyensúlyából, vagy túl gyakran indul el és áll meg. A gép mûködésébôl származó vibráció hibákat okozhat a szigetelésben. Vegyi hatás A korrozív gôzök befolyásolják a szigetelés állapotát, a szennyezôdés és az olaj szintén csökkentheti a szigetelés hatékonyságát. Hômérsékleti hatás Ha egy gépet túl meleg, vagy túl hideg környezetben mûködtetünk, a szigetelés fokozott kitágulása, illetve összehúzódása következhet be, ami repedésekhez, egyéb hibákhoz vezethet. Kivéve azt az esetet, amikor a gépet szakaszos üzemre tervezték, minden megállás és elindulás károsan befolyásolja a szigetelés öregedésének folyamatát. Környezeti szennyezés A környezeti szennyezés egy sor hatóanyagot jelent a gyártási folyamatokból származó nedvességtôl a fülledt napokon megjelenô páráig, egészen a rágcsálók támadásáig, amit a szigetelésbe rágott útjuk jelez. A szigetelés romlása annak üzembe helyezésekor azonnal megkezdôdik. Egy adott alkalmazásban felhasznált szigetelést normális feltételek mellett sok éven át tartó mûködésre terveztek. Azonban a normálistól eltérô feltételeknek olyan károsító hatása lehet, ami, ha nem ellenôrzik, fel tudja gyorsítani a romlás ütemét, és végsô esetben a szigetelés meghibásodását okozhatja. A szigetelést hibásnak tekinthetjük, ha nem képes megfelelôen megakadályozni az áram nem kívánt irányba történô folyását. Ebbe beletartozik a szigetelés belsô, vagy külsô felületén folyó áram (felületi szivárgóáram), a szigetelés testén átfolyó áram (vezetett áram), és egy sor egyéb okból folyó áram is. Például tûszúrásnyi lyukak, repedések alakulhatnak ki a szigetelésben, nedvesség, vagy egyéb idegen anyag hatolhat be a felület(ek)rôl. Ezek a szennyezések a rákapcsolt feszültség hatására ionizálódhatnak, és így a felületi szivárgó áram számára kis ellenállású szakasz alakul ki, a szivárgóáram megnô a száraz, szennyezésmentes felülethez képest. A felület megtisztítása és megszárítása sok esetben megoldást jelent. A szigetelés egyéb ellenségei azonban olyan romlást is okozhatnak, amelyeket nem lehet ilyen egyszerûen gyógyítani. Amikor a szigetelés romlása elindult, az azt kiváltó tényezôk segítik egymást a romlás felgyorsításában. Hogyan segíthet a megelôzô karbantartás? Vannak esetek, amikor a szigetelési ellenállás csökkenése rejtve maradhat, például amikor a készülék nedves lesz. Ilyenkor a csökkenés fokozatosan megy végbe, ami egy sor figyelmeztetést szolgáltat a periódikus vizsgálatok során. Ezek a rendszeres ellenôrzések lehetôvé teszik a tervezett állapotjavítást, mielôtt komoly probléma jelentkezne. A rendszeres vizsgálati program hiányában a hibák meglepetésként, tervezetlenül, alkalmatlan idôpontban jelentkezhetnek, elhárításuk pedig sok idôbe telik, és jelentôs költségráfordítást igényel. Példaként vegyünk egy kis motort, amely anyagok szivattyúzására szolgál. Ha a motor leáll, ezek az anyagok megszilárdulnak. A motor váratlan hibájának elhárítása több tíz, esetleg több százezer dollárba kerülhet, ha az állásidôt is beszámítjuk. Ha azonban a szigetelésvizsgálat szerepel a megelôzô karbantartási programban, lehetôvé válik a hibás motor karbantartása, vagy cseréje még akkor, amikor a gyártósor nem mûködik, ezzel minimalizálva a költségeket. Gyakran megtörténhet, hogy a motort meg lehet javítani, amíg még mûködôképes. Ha az elôrehaladott szigetelésromlás felderítetlen marad, megnô az áramütés, sôt a halálos áramütés veszélye; megnô az elektromos eredetû tûz kitörésének lehetôsége; a villamos berendezés hasznos élettartama lecsökkenhet, és/ vagy a telephely elôre nem látható, drága kieséssel szembesülhet. A szigetelés rendszeres mérése minden karbantartási program kritikus része, mivel segít elôre megjósolni és megelôzni a villamos berendezések kiesését. Ez jelenleg fokozottan izgalmas, ha figyelembe vesszük, hogy Európa és az Egyesült Államok elektromos hálózatának jelentôs részét az 1950-es években, a háború utáni beruházási hullám részeként helyezték üzembe. Számos berendezés lassan eléri tervezett élettartamának végét, sôt több már túl is lépte azt, de még mindig kielégítôen mûködik. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 3

6 Mivel a diagnosztikai vizsgálatok általában a kritikusabb eszközökre vonatkoznak, azt látjuk, hogy ezeknek a diagnosztikai vizsgálóberendezéseknek a kimeneti feszültsége 5, vagy 10 kv. Ezek a feszültségszintek alkalmasabbak az általában középfeszültségû eszközök, például gépek, kábelek, transzformátorok stb. vizsgálatára. Az új technológia elônye A szigetelésvizsgáló eszközök története a 20. század kezdeti éveire nyúlik vissza, amikor Sidney Evershed és Ernest Vignoles kifejlesztették elsô szigetelésvizsgáló berendezésüket (amelybôl 1903-ra kialakult a Megger vizsgálóberendezés család). A kezdetekben a mûszer kézi forgatókarral volt ellátva. Ez nem tette lehetôvé viszonylag hosszú idejû vizsgálatok végzését, és a feszültség stabilitását a kezelô azon képessége határozta meg, hogy mennyire tudta állandó fordulatszámmal tekerni a kart. Késôbb ugyanezeket a mûszereket ellátták külsô motoros hajtással, ami lehetôvé tette hosszú idejû tesztek végzését, de vajmi keveset javított a feszültség stabilitásán Ez a mûszercsalád ritkán lépte túl az 1000 MΩ-t. Az analóg mozgások nagyon lassúak voltak, és kiszûrtek minden tranziens eseményt. Az elektronika megjelenése, valamint az akkumulátor technológia fejlôdése forradalmasította a szigetelésvizsgálók tervezését. A korszerû mûszerek hálózati, vagy telepes táplálásúak, és képesek széleskörûen változó körülmények között nagyon stabil vizsgálófeszültséget elôállítani. Ezek már alkalmasak nagyon kis áramok mérésére is, így szigetelési ellenállás mérési képességük a több ezerszeresére nôtt, elérte a teraohm (TΩ) tartományt. Néhány mûszer a ceruzát, a papírt és a stopperórát is képes helyettesíteni, amelyeket régebben a mérési eredmények rögzítésére használtunk, mivel a mért adatokat a késôbbi letöltés és kiértékelés céljából memóriába gyûjtik. Szerencsére ez a bámulatos javulás akkor történt, amikor a szigetelô anyagok gyártói is keményen dolgoztak, aminek az lett az eredménye, hogy a mai korszerû szigetelô anyagok szigetelési ellenállása sokszorosan felülmúlja a 20. század elején rendelkezésre álló anyagokét. Az újabb technológiai eredmények jobb teljesítményeket tesznek lehetôvé, és az így rendelkezésre álló eljárások nagyobb betekintést, új eljárásokat eredményezhetnek. A korszerû mûszerek a teljes ellenállás tartományban stabil feszültséget állítanak elô, a mikroprocesszorok érzékenysége pedig lehetôvé teszi a TΩ-tartományban történô méréseket. A stabil feszültség és a megnövelt érzékenység igen kis áramok mérését teszi lehetôvé, amelyek a mai kiváló berendezések minôségi szigetelésein folynak. Hasonlóképpen, a pontos mérésekhez kifinomult eljárások kerültek kifejlesztésre és megvalósításra. Manapság a szigetelésvizsgáló használata nem korlátozódik a hibás, vagy elöregedett berendezésekre, hanem az öregedési görbe bármely pontján lehet velük méréseket végezni. A végtelen kijelzés, amelyet a javító szerelôk annyira szeretnek, semmit sem mond a diagnosztikával foglalkozóknak. Néhány mûszer szoftvere rendelkezik elôre programozott vizsgálatokkal, amelyeket automatikusan lehet futtatni, értékes adatokat szolgáltatva. HOGYAN MÉRJÜK A SZIGETELÉSI ELLENÁLLÁST? Hogyan mûködik a szigetelésvizsgáló mûszer? A Megger szigetelésvizsgálók olyan hordozható mûszerek, amelyek lehetôvé teszik a szigetelési ellenállás értékének a beállított vizsgáló feszültségtôl független, közvetlen leolvasását ohm, megaohm, gigaohm vagy teraohm egységekben (kiviteltôl függôen). Jó szigetelés esetén az ellenállás a megaohm, vagy a feletti tartományba esik. A Megger szigetelésvizsgálók tehát széles tartományú ellenállásmérôk (ohmmérô), beépített egyenfeszültségû generátorral. A mûszer generátora lehet kézi forgatókaros, telepes vagy hálózati táplálású, és nagy egyenfeszültséget állít elô, amely a vizsgálandó szigetelésben, vagy annak felületén kis áramot hoz létre. A teljes átfolyó áramot ohmmérô méri, amely analóg, vagy digitális, esetleg mindkét fajta kijelzéssel rendelkezik. A vizsgálóáram összetevôi Ha egy szigetelésre vizsgálófeszültséget kapcsolunk, és mérjük a kialakuló áramot, Ohm törvényének segítségével (R= U/I), kiszámíthatjuk a szigetelés ellenállását. Sajnos, ilyenkor többféle áram is folyik, ami megbonyolítja a kérdést. Kapacitív töltôáram Ez az áram ahhoz szükséges, hogy a vizsgált szigetelés (kapacitás) feltöltôdjön. Ahogy a vizsgált darab feltöltôdik, a kezdeti áram nagy, de viszonylag rövid idô alatt, exponenciálisan nulla közelébe csökken. A szigetelôanyag feltöltôdése ugyanúgy történik, mint egy kondenzátor dielektrikumáé. Abszorpciós vagy polarizációs áram Az abszorpciós áramnak három összetevôje van, amelyek egyre csökkenô mértékben néhány perc alatt null-érték közelébe csökkennek. Az elsôt a szabad elektronok sodródása (driftje) okozza, amelyek az elektromos tér hatására mozdulnak el a szigetelésben. 4 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

7 A második oka a molekulák torzulása, ahol az alkalmazott elektromos mezô a pozitív feszültség irányába torzítja az atommag körül keringô elektronhéj negatív töltését. A harmadikat a polarizált molekuláknak a rákapcsolt elektromos tér irányába történô beállása okozza, lásd az 1. ábrát! Ez a beállás semleges állapotban messzemenôen véletlenszerû, azonban a rákapcsolt elektromos tér hatására ezek a polarizált molekulák többé-kevésbé a tér irányába állnak be. Vezetési áram Ez a szivárgóáram egyik összetevôje, amelyet a szigetelés teljes feltöltôdése és a teljes polarizáció kialakulása után mérhetünk. Ez tartalmazza a felületi szivárgóáramot is, amely a védôkör alkalmazásával csökkenthetô, vagy kiküszöbölhetô (lásd késôbb!). A 2. ábrán látható görbe mutatja az áram egyes összetevôinek idôbeli viselkedését. 2. ábra: A vizsgáló áram összetevôi 1. ábra: A polarizált molekulák beállása A három áramot általában egynek tekintik, és fôképp a szigetelésben felhasznált kötôanyag típusa és annak állapota befolyásolja. Jóllehet az abszorpciós áram nullához közelít, a folyamat sokkal tovább tart, mint a kapacitív töltôáram esetén. Az iránybeállási polarizáció elnyelt nedvesség jelenlétében megnô, mivel a szennyezett anyagok sokkal polarizáltabbak. Ez megnöveli a polarizáltság mértékét. A szigetelés depolimerizációja szintén az abszorpciós áram növekedéséhez vezet. Nem minden anyag rendelkezik mindhárom összetevôvel, például a polietilén egyáltalán nem, vagy csak nagyon kis mértékben mutat polarizációs abszorpciót. A teljes áram az alábbiak összege. (A szivárgóáramot egy áramnak tekintve.) Ez az áram, amit mikroampermérôvel közvetlenül meg lehet mérni, vagy egy adott feszültség mellett megaohm értékben, ami Megger szigetelésvizsgálóval mérhetô. Néhány mûszer lehetôséget nyújt arra, hogy az eredmény felváltva áramként, vagy ellenállásként jelenjen meg. Mivel a teljes áram értéke attól is függ, hogy a feszültség meddig van rákapcsolva, az Ohm-törvény csak elméletileg, végtelen idô elteltével teljesül (ami azt jelenti, hogy végtelen ideig kell várni a leolvasás elôtt). Ezen felül nagyon erôsen függ a teljes kisütés során elért alapszinttôl. Így a szigetelésvizsgálat legelsô lépése annak biztosítása, hogy a szigetelés teljesen ki legyen sütve. Felületi szivárgóáram A felületi szivárgóáram azért jelenik meg, mert a szigetelés felülete szennyezett, nedves, vagy sós. Az áram idôben állandó, és az ionizáció aktuális szintjétôl függ, ami pedig hômérsékletfüggô. Ezt sokszor, mint különálló áramot elhanyagolják, és beleértik a vezetési áramba, mint a teljes szivárgóáram részét. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 5

8 Kérjük, jegyezze meg: A töltôáram viszonylag gyorsan eltûnik, ahogy a vizsgálandó eszköz feltöltôdik. A nagyobb egységek kapacitása nagyobb, így tovább tart a feltöltôdésük. Ez az áram energiát tárol, és a vizsgálat után biztonsági okokból ki kell sütni. Szerencsére ennek az energiának a kisütése viszonylag gyorsan megtörténik. A vizsgálat alatt az abszorpciós áram viszonylag lassan csökken, a szigetelés pontos természetétôl függôen. A tárolt energiának is el kell tûnnie a vizsgálat végére, és a kisütés sokkal tovább tart, mint a kapacitív töltés. Néhány tipikus csatlakoztatási mód Árnyékolt hálózati kábel Csatlakoztatva a szigetelési ellenállás egy vezetô és a föld között történô méréséhez. A szigetelésvizsgáló csatlakoztatása A korszerû szigetelôanyagok esetén nincs, vagy nagyon kicsi a különbség, függetlenül attól, hogy hogyan csatlakoztattuk a mûszert. Azonban a régebbi szigetelések esetén fellép egy kevéssé ismert jelenség, az elektroendozmózis. Ez okozza, hogy az alacsonyabb értéket akkor kapjuk, amikor a pozitív vezetéket a vizsgálandó szigetelés földelt oldalához csatlakoztatjuk. Földkábelek vizsgálatakor a pozitív vezetéket a kábel külsô feléhez kötjük, mivel az kerül leföldelésre a talajjal érintkezve, ahogy az a 3. ábrán látható. Kérjük, jegyezze meg, hogy nem közvetlenül a szigeteléshez csatlakozik, hanem a kábel-nullához, vagy a védôföldhöz. 4. ábra: Csatlakozás árnyékolt hálózati kábelhez Megszakító/ átvezetô szigetelô 5. ábra: Csatlakozás megszakítóhoz Transzformátor 3. ábra: A legegyszerûbb csatlakozás kábelhez 6. ábra: Csatlakozás transzformátorhoz 6 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

9 Váltóáramú generátor A lelkes megfigyelôk megjegyezhetik, hogy a megszakító átvezetô szigetelô méréséhez történô csatlakozás tartalmazza a harmadik, védô terminált is. A Guard terminál használata részletesebben kifejtésre kerül ebben az útmutatóban. Ezt az értékes kiegészítô információt nehéz, vagy szinte lehetetlen érzékelni az LCD-n táncoló számjegyekbôl. Néhány példa: n Ahogy a vizsgálat megközelíti az átütést, a koronakisülés a mutató remegését okozhatja, mutatva a kezelônek, hogy megközelítettük az adott egység által még elviselhetô feszültséget. Ez a figyelmeztetés még idejében megjelenik ahhoz, hogy a vizsgálatot még az átütés, és ezzel az esetleges károsodás bekövetkezte elôtt be lehessen fejezni. n A tapasztalt kezelô számára a mutató mozgásának sebessége információt tartalmaz a vizsgált eszköz kapacitásáról. Ez nagyon hasznos tulajdonság a nagyfeszültségû kábelek vizsgálatakor, és a sokkal kifinomultabb dielektromos kisülés teszt elméleti alapjával áll kapcsolatban, amit az útmutatóban máshol tárgyalunk. 7. ábra: Csatlakozás váltóáramú generátorhoz A szigetelési ellenállásmérô mûszer skálája A legtöbb korszerû szigetelésvizsgáló az eredmények megjelenítésére mind digitális, mind valamilyen analóg kijelzést is tartalmaz. A 8. ábra a Megger MIT 1025 elôlapját és kijelzôjét mutatja. 8. ábra: A Megger MIT1025 elôlapja és kijelzôje Amikor egy szigetelésvizsgálót rákapcsolunk a mérendô egységre, és a vizsgálat elkezdôdik, több dolog is történik. Háromfajta áram fog folyni (kapacitív töltôáram, dielektromos abszorpciós és vezetési/ szivárgási áram). Ezen három áram összegének hatására a mûszer valamit kijelez, aminek az értéke növekszik, kezdetben gyorsan, aztán idôvel egyre lassabban. Tapasztalt kezelô számára az analóg mutató mozgása fontos információ lehet. Lágyan mozog a mutató, vagy dadog? Folyamatosan nô, vagy idônként visszaesik? n Ha a mutató felváltva emelkedik, illetve visszaesik, ez a vizsgált eszközben kialakuló szikrázásra utal, ami azonban túl kicsi a mûszer automatikus leoldásához. A mutató mozgásának megfigyelése, ahogy lelassul, és látszólag megáll, (lehet, hogy még mozog, de az óramutatóhoz hasonló sebességgel), elônyösebb lehet, mint egy gyors leolvasás és annak megállapítása, hogy mikor stabilizálódott a digitális kijelzô. Egyetlen digitális kijelzô sem fagy be legalább a legalacsonyabb helyiérték kis változása nélkül egy stabil értékre. Az ilyen részletek kiemelése egy elektronikus kijelzô futó számjegyei közül a szem számára rendkívül nehéz, sôt szinte lehetetlen. A mutató mozgása hasznos lehet, azonban amikor megáll, a kezelôre marad a két skálaosztás közötti interpoláció, ami szubjektív, és ezzel hibaforrásként jelentkezhet. A digitális modellek nem rendelkeznek ezzel a problémával, (az adott mûszer mérési pontosságának megfelelôen) informálják a kezelôt a mért értékrôl. És emlékezzünk rá, a legtöbb a vizsgálat végén egy kapacitás értéket is ki fog jelezni. A legtöbb 1 kv feletti feszültséggel mûködô Megger szigetelésvizsgáló kombinált analóg/ digitális kijelzést alkalmaz. Ennek a kijelzônek az az elônye, hogy a mûszer analóg része kileng és oszcillál, ezzel mutatva a kezelônek, hogy a vizsgált eszköz még nem érte el az állandósult állapotot, azaz még a kapacitív töltô és az abszorpciós áram befolyása alatt áll. Ez azt mutatja, hogy az eszközt hosszabb ideig kell vizsgálni, illetve, hogy valami probléma van. Amikor az analóg rész beállt, a mûszer kijelzôjén az eredmény félreérthetetlenül, közvetlen digitális formában olvasható le, azaz nincs szükség további szorzókra vagy számításokra. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 7

10 Az elôbb említett analóg/ digitális kijelzéssel ellentétben egy átlagmérô oszlopkijelzô nem nyújt valósidejû információt a szigetelési ellenállásról. Néhány mûszer az eredeti logaritmikus oszlopkijelzô helyett egy ívelt oszlopkijelzôt tartalmaz, amelyiken a skála alsó vége szét van húzva a felsôhöz képest. Ha valamilyen esemény történik, amikor az oszlopkijelzô nem végez kiolvasást, azt ki fogja hagyni, és így az nem jelenik meg a kijelzôn. Ez a legfôbb gond ezzel a kijelzéssel. Ezen felül, az oszlopkijelzés szimulálja a mutató mozgását, de ez a szem számára nem ugyanolyan, mint a jól ismert mutatómozgás, és természetesen nem képes az elvárt szinten leképezni a valódi mechanikai mozgást. Szigetelésvizsgálat végzésekor minél többet tud a kezelô az eredményekrôl, (a vizsgálat alatt és után), annál jobban tud dönteni az esetleg fennálló probléma kijavításához szükséges lépésekrôl. Ha valamit elmulasztottunk az oszlopkijelzô miatt, fontos információktól eshettünk el. Feszültség-jellemzôk A szigetelésvizsgáló kimeneti feszültsége az aktuálisan mért ellenállástól függ. Kis ellenállások, mondjuk néhányszor 10 ohm esetén a kimeneti feszültség közel nulla, esetleg néhány volt lesz. Ahogy az ellenállás növekszik, úgy nô a vizsgálófeszültség is mindaddig, míg a kívánt feszültséget el nem értük. Ahogy tovább nô az ellenállás, úgy fog lassan nôni a vizsgáló feszültség is mindaddig, amíg egy állandósult értéket el nem érünk. Ez az érték valószínûleg kevéssel a kívánt névleges érték felett lesz (például 5104 V, ha 5000 V-ot állítottunk be.) Mindig biztosítani kell, hogy a szigetelésvizsgáló rendelkezzen terhelési görbével, amely a kimeneti feszültséget mutatja az ellenállás függvényében, vagy, alternatív módon, legyen egy integrált feszültségmérô, ami a kapocsfeszültséget méri, és a vizsgálat alatt folyamatosan kijelzi azt. Ezzel meg tudunk arról gyôzôdni, hogy a számunkra érdekes ellenállás tartományban a megfelelô feszültség van-e jelen? A jó minôségû szigetelésvizsgálónak olyan feszültségkarakterisztikája van, amely meredek feszültségemelkedést mutat egészen a jó szigetelés szintjének megfelelô ellenállásig. A gyors feszültség-növekedés hatékony mérést tesz lehetôvé. A 9. ábrán a jó feszültség-karakterisztikára mutat példát. Ebben a példában a kimeneti feszültség értéke már 500 kω mellett eléri az 500 V-ot, 1 MΩ mellett pedig az 1000 V-ot. Ezeket az értékeket a házakban, üzletekben stb. kialakított vezetékhálózatok vizsgálatához írják elô a nemzetközi szabványok. Miközben ez a diagnosztikai célú szigetelésvizsgálók egy igen elterjedt felhasználása, ugyanakkor a komoly gyártók számára jó összehasonlítási alapot nyújt. Hasonló értékeket kapunk magasabb feszültségek esetén is. A feszültségnek meredeken kell nônie 1 és 5 MΩ között, a feszültség beállításától függôen, és meg kell tartania ezt a tulajdonságát magasabb ellenállások esetén is. Alacsonyabb minôségû szigetelésvizsgálók esetén a feszültség meredeksége jelentôsen lassabb. Ezekre a mûszerekre a 10. ábrán látható görbe a jellemzô, azaz nem érik el a névleges feszültséget, amíg el nem értük a magasabb ellenállás értékeket. Így a vizsgálat a szigetelés megfelelô voltát mutatja, jóllehet csak a megkívánt vizsgálófeszültség felével történt a teszt. Megjegyzés: Óvakodjunk az olyan mûszerektôl, amelyek nem adják meg a terhelési görbét! 9. ábra: Jó terhelési görbe 10. ábra: Rossz terhelési görbe 8 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

11 A felületi szivárgás alapvetôen nem más, mint egy, a ténylegesen vizsgálandó szigetelôanyag ellenállásával párhuzamosan kapcsolt ellenállás. Ha kétvezetékes mérést végzünk, ez az ellenállás is a mérés részét képezi, így nagy mértékben befolyásolhatja az eredményt. A háromvezetékes mérés, ami a védôkör-csatlakozást is magában foglalja, kiküszöböli a felületi szivárgást. Ez meglehetôsen fontossá válik nagyfeszültségû elemek, mint szigetelôk, átvezetôk és kábelek esetén, amelyeknek nagy a feltételezett ellenállása. 11. ábra: A Guard csatlakozó használata tápkábelen A Guard csatlakozóról Bevezetés A szigetelés vizsgálatakor gyakran csak az aktuális szigetelés ellenállásával foglalkozunk, és elfelejtkezünk a szigetelôanyag külsô felületén kialakuló ellenállásról. Ez az ellenállás is a mérés részét fogja képezni, és jelentôsen befolyásolhatja a mérési eredményeket. Példaként említhetjük a nedvességet és a szennyezôdést, amelyek hatására egy transzformátoron a + és a - átvezetô szigetelô között felületi szivárgás alakulhat ki, ez csökkenti a mért értéket, így azt a hamis látszatot kelti, hogy az átvezetô hibás. Ha a védôkört egy, az átvezetô köré csavart csupasz vezetékhez csatlakoztatjuk, az el fogja vezetni ezt az áramot, és a mérés túlnyomórészt a porcelán hibái miatt kialakuló szivárgást fogja kimutatni. Emlékeztetôül, a szigetelési ellenállás mérés során kialakuló áramnak három fô összetevôje van: 1. A töltôáram, amely a tárgy kapacitását tölti fel 2. Az abszorpciós áram, amely az elektronok polarizációja miatt folyik a szigetelésben; kezdetben nagy, idôvel azonban csökken (a töltôáramhoz viszonyítva lassabban). 3. A vezetési-, illetve szivárgóáram, ami kicsi, de állandó áram, két részre oszlik: a. a szigetelésen átfolyó áram b. a szigetelés felületén folyó áram Ez a felületen folyó áram olyan összetevô, amelyet nem akarunk mérni, ha a szigetelôanyag ellenállására vagyunk kíváncsiak. A felületi szivárgás hibát okoz a szigetelési ellenállás mérésekor. A felületi szivárgás kiküszöbölése a mérésbôl fôleg nagyobb ellenállás értékek esetén válik kritikussá. Vannak kétvezetékes és vannak háromvezetékes szigetelésvizsgálók. Mivel ezek egyenáramú mûszerek, a két csatlakozó pont: + és -. A harmadik pont (ha van) a Guard csatlakozó. Ennek használata nem kötelezô, sok kezelô kielégítôen tudja használni a szigetelésvizsgálót anélkül, hogy valaha is csatlakoztatta volna a védôkört. Azonban ez egy extra lehetôséget ad a kezelô számára a berendezés-problémák diagnosztizálására. A Guard csatlakozó áramköre egy sönt áramkör, amely a felületi szivárgóáramot kizárja a mérômûbôl, így párhuzamos szivárgó áramutak esetén is pontosabb lesz a szigetelés többi részén folyó áram mérése. 12. ábra: A Guard terminál csatlakoztatása A legfontosabb, hogy sohase keverjük össze a Guard csatlakozót a földeléssel. Ha a védôkört és a visszatérô vezetéket a vizsgált egység azonos pontjára kötjük, kisöntöljük a mérni kívánt áramot, és ezzel rövidre zárjuk a mérési funkciót. Amikor mûszert választunk, vegyük figyelembe a következôket: n A vizsgálat célja (egy standard szerelési vizsgálat általában nem igényli a védôkört.) n A vizsgálandó eszköz villamos felépítése (a motorok és a transzformátorok vizsgálatakor elég a menetek közti szivárgás tesztelése, és kiküszöbölhetjük a föld felé történô szivárgást.) n A felületi szivárgás lehetséges hatása (a vezetékek és a kábelek áramot vezethetnek a felületen, a szennyezôdésen és a nedvességen át, valamint a szigetelôanyagon keresztül). Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 9

12 n Az eredmények kiértékelésének foka (a rossz egységeket ki kell cserélni, figyelmen kívül kell hagyni, vagy az esetleges javításhoz be kell határolni a hiba helyét.) Guard csatlakozó használata nélkül Hogyan mûködik? A következô példa, egy nagyfeszültségû átvezetô szigetelô, a Guard tipikus csatlakoztatását mutatja. Az elsô ábrán a Guard csatlakozót nem használjuk, a szivárgóáram az átvezetô szigetelôn és a felületen folyik keresztül, és a mûszer együtt méri meg ôket. A második ábrán az átvezetô szigetelô köré huzalt tekertünk, és ezt a Guard -hoz csatlakoztattuk. A Guard körben folyó áramot nem méri meg a mûszer, más szóval nem veszi figyelembe a szigetelési ellenállás mérésekor. Guard csatlakozó használatával Hogy jobban megértsük, mi történik a mûszerben, tekintsük meg a 14. ábrát! A szigetelésvizsgáló mûszernek három fô egysége van; a nagyfeszültségû egyenfeszültség forrás, a nagyfeszültségû voltmérô és az árammérô. A szigetelés ellenállás mérése egyszerûen az Ohm-törvény alkalmazása, azaz a mért feszültséget elosztjuk a mért árammal. A Guard csatlakozás lehetôséget nyújt arra, hogy a szivárgó áram kikerülje az árammérést, és ezzel figyelmen kívül lehessen hagyni. 13. ábra: Példa: nagyfeszültségû átvezetô szigetelô A Guard csatlakozás által nyújtott elônyök A Guard terminállal ellátott vizsgálók általában valamivel drágábbak a kétvezetékes modellekhez képest, azonban sok felhasználás esetén a kétvezetékes kivitel nem fog minden lehetséges információt megadni. Errôl gyakran megfeledkezünk, amikor a Guard lehetôségeirôl beszélünk. A Guard csatlakozó tulajdonságai gyakran rejtve maradnak a mûszer adatai között, vagy esetleg teljesen hiányoznak. A szigetelésvizsgáló Guard terminállal kiegészített mérési jellemzôi gyakran fontosabbak, mint a gyakran hangsúlyozott mérési pontosság, ami 5% lehet. A felületi szivárgás a mérési bizonytalanság részét képezi. Minél nagyobb áram kerüli ki a mérôkört, annál kisebb marad a mérendô rész. Nagyfeszültségû elektromos eszközök mérésekor minél jobbak a Guard áramkör tulajdonságai, annál pontosabb lesz a szigetelési ellenállásmérés. A hatékony megelôzô karbantartás a mérési eredmények trendjének minél megbízhatóbb megállapításán alapul, a hiba minél korábbi felismeréséhez. A felületi szivárgás a nem megfelelô Guard kialakítás miatti hatása következtében végzett 10 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

13 hibás mérés pontatlanságot okozhat a karbantartási programban. Tekintsük a következô példát: egy extrém esetet, amikor a felületi szivárgó áramút 200-ad része a szigetelés ellenállásának. Legyen szó egy 100MΩ-os szigetelôrôl, ezt szeretnénk megmérni. Mivel nedves és szennyezett, ezért 500kΩ-os felületi szivárgási ellenállása van. Amikor Guard csatlakozó nélkül rákapcsoljuk a vizsgáló feszültséget a pozitív és negatív pontra, 200-szor akkora áram fog folyni a felületi szivárgás következtében, mint a szigetelésen átfolyó mérendô áram, ezért 497 kω ellenállás-értéket fogunk mérni. A nem megfelelô minôségû Guard csatlakozóval ellátott mûszerek felfelé 95 %-os varianciát (hibát) képesek mutatni a kijelzésben, ha használjuk a Guard termináljukat. Ezen felül gyakran a kiválasztott feszültséghez képest jócskán visszaesik a kimeneti feszültségük. Még a sokkal jobb Guard jellemzôkkel rendelkezô mûszerek is jelentôs kimeneti feszültségcsökkenést mutathatnak, ami megkérdôjelezheti a mért értékeket. Következzen néhány tényleges eredmény, egy kalibrációs doboz 1 TΩ beállításával, majd egy kivédendô 5 MΩ-os szivárgás beadásával. A Megger kivételével az összes többi mûszer neve és típusszáma ki lett takarva. Ezeket az adatokat azért közöljük, hogy látszódjon, hogy egy rossz mérési jellemzôjû Guard terminál milyen jelentôs hibát képes behozni. mûszer Kijelzés Guard nélkül Kimeneti feszültség Guard nélkül Hozzáadott szivárgás Kijelzés Guard - körrel Kimeneti feszültség Guard -dal Megger MIT MΩ 5090 V 5 MΩ 978 MΩ 5001 V 1. mûszer 1,01 TΩ 5010 V 5 MΩ 37.6 MΩ 3287 V 2. mûszer 975 MΩ 5103 V 5 MΩ 961 MΩ 3757 V 3. mûszer 978 MΩ 5269 V 5 MΩ 746 MΩ 3680 V 14. ábra: Egyszerûsített mûszer áramkör Ha a Guard terminált használjuk, a szivárgási ellenállást megfelezzük a Guard csatlakozás két oldala között, egy bizonyos szintig képesek leszünk a felületi szivárgás hatását kiküszöbölni. Hogy milyen mértékben sikerül a felületi szivárgást kiküszöbölni, a szigetelésmérô Guard áramkörétôl függ. A kiválasztott mûszertôl függôen a hiba nagysága kevesebb mint 1%-tól több, mint 80 %-ig terjedhet. Ha Guard csatlakozóval ellátott mûszer beszerzését tervezzük, akkor lehetôség szerint tudjuk meg a mûszerre jellemzô hiba nagyságát. Klasszikus példa az azonos körülmények között végzett mérések összehasonlításának szükségességére. A Guard terminál nélkül és a Guard terminállal végzett mérés eredménye eltérô lesz. Honnan tudhatná a kezelô, hogy az elôzô mérés során használtunk-e a Guard csatlakozót, hacsak nem rögzítettük ezt a látszólag lényegtelen körülményt? Az eredmények összehasonlítása A Guard csatlakozás minôségének ellenôrzéséhez össze kell hasonlítani az ismert jellemzôjû kalibráló egységen a Guard -dal és nélküle mért eredményeket. Egy csúcsminôségû mûszer (és a helyes Guard csatlakozás) ugyanazt fogja eredményezni. A Guard, mint diagnosztikai eszköz A felhasználó gyorsan azonosítani tudja, hogy felületi szivárgóáram van-e jelen, és ez mekkora, ha két vizsgálatot végzünk, egyet Guard -dal, illetve egyet anélkül. Ha a mûszer lehetôséget nyújt arra, hogy a mért szivárgó áramot, és ne az ellenállást mutassa, a felhasználó egyszerûen le tudja vonni a Guard -dal mért értéket az anélkül mért értékbôl. Az eredmény pontosan a felületi szivárgó áramot adja. A rossz szigetelési ellenállásmérés könnyen drága javítási beavatkozásokhoz, például az átvezetô szigetelô szükségtelen cseréjéhez vezethet. A Guard csatlakozó segít azonosítani ezt a helyzetet, és pénzt takarít meg. Megjegyzés: Óvakodjunk az olyan specifikációktól, amelyek bemeneti impedanciát adnak meg! A Guard csatlakozás védelme A Guard csatlakozó az 1 kv felett mûködô szigetelésvizsgálók fontos részét képezi. A Guard csatlakozónak nemcsak hogy jól kell mûködnie, de jól védettnek is kell lennie. A minôséget az jelenti, hogy a szigetelési ellenállás mérésébôl hatékonyan ki tudja küszöbölni a felületi, vagy egyéb nem kívánt szivárgás hatását. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 11

14 A védelem a feszültség gondatlan használata, vagy a tranziensek ellen szükséges, az IEC CAT biztonsági elôírásokban megadottak szerint. A Megger MIT és S1 sorozatú, 5 és 10 kv-os szigetelésvizsgáló berendezései a Guard mérôkörre vonatkozóan egyedi specifikációval rendelkeznek. Ez a specifikáció azt jelenti, hogy a mûszer akkor is képes szigetelési ellenállás mérésére, amikor a Guard áramkörben szivárgó áram 200-szor nagyobb, mint a mérendô szigetelés belsô szivárgó árama, és ennek hatására 2%-nál nem nagyobb járulékos hiba keletkezik. Természetesen fontos ennek, valamint az IEC ben megkövetelt biztonsági védelemnek az egyidejû elérése. Néhány mûszergyártó a megkövetelt védelem eléréséhez magasabb bemeneti impedanciát használ. Ez tönkreteszi a mûszer Guard terminál által biztosított mérési elônyeit. Ezen hatás megértéséhez nézzük meg egy mûszergyártó esettanulmányát, amely a Guard csatlakozás elônyeit taglalja, amelynek a védelmét 200 kω bemeneti impedanciával oldja meg. Felszíni szivárgó áram A vizsgált szigetelés ellenállás Felszíni szivárgó áram Jól méretezett Guard csatlakozó CATIV vagy EMC védelemmel Felületi szivárgó áram Az átfolyó áramot mérô áramkör megfelelô CATIV vagy EMC védelemmel < 100 Ω 5µA + 0,1113mA = 0,1163mA Max. hiba = 2232% Leolvasott érték = 42,99 MΩ 0,1113mA 16. ábra: Mérôáramkör kisimpedanciás, nagypontosságú Guard körrel A 16. ábrán látható Megger Guard csatlakozás kisimpedanciás, azonban így is teljesíti az IEC védelmi követelményeit. A kisimpedanciás védelem fontossága nyilvánvaló, mivel a fenti példában a Guard -dal történt mérés által okozott járulékos hiba nem több 0,2 %-nál. Fontos szempont 5 kv-os, vagy 10 kv-os szigetelésvizsgálók kiválasztásánál, hogy valamennyi csatlakozó pontjuk megfelelô védelemmel legyen ellátva, ideértve a Guard csatlakozást is, de eközben ne tegye tönkre a mûszernek, mint szigetelésvizsgálónak a teljesítményét. A Megger nem köt kompromisszumokat! Rosszul méretezett Guard csatlakozó CATIV vagy EMC védelemmel Az átfolyó áramot mérô áramkör < 100 Ω 5µA + 0,1113mA = 0,1163mA Max. hiba = 2232% Leolvasott érték = 42,99 MΩ 0,1113mA 15. ábra: Mérôáramkör nagyimpedanciás Guard védelemmel. A fenti, 15. ábrán 1000 MΩ-os szigetelési ellenállás ekvivalens áramköre látható, párhuzamos 6 MΩ-os szivárgással. A felületi szivárgás a Guard körhöz van csatlakoztatva, annak biztosítására, hogy azt ne mérjük. Ennek a mûszernek a védelmét a 200 kω-s bemeneti impedancia látja el. Az eredmény: kb. 43 MΩ-os értéket mérünk, ami több, mint 2000 %-al tér el az 1000 MΩ-tól, amit mérnünk kellett volna. A Megger mûszerekben a Guard áramkör hatékonyan védve van, a bemeneti impedancia minden esetben elfogadható értékû marad, ahogy azt a 16. ábra példáján láthatjuk. Záró gondolatok Világosan megfogalmazva, a Guard csatlakozó nagyon hasznos eszköz, de a használatával elôvigyázatosan kell bánni! Megléte önmagában nem garantálja, hogy a szigetelésvizsgáló nagy felületi szivárgás jelenléte mellett is pontos eredményeket szolgáltat. Nagyon nehéz a Guard csatlakozó megfelelô minôségét biztosítani, ha a mûszernek egyszersmind meg kell felelnie a CAT IV biztonsági feltételeknek is! Gyôzôdjön meg arról, hogy a szigetelésvizsgáló képes megfelelni a CAT elôírásoknak, a Guard csatlakozó minôségére vonatkozó kompromisszumok nélkül! Sok oka lehet annak, hogy néhány mûszeren a Guard csatlakozó minôsége rossz, az egyik legkézenfekvôbb ezek közül, hogy a Guard használata esetén is biztosítani kell a szigetelés vizsgálathoz szükséges áramot, ezen felül pedig a Guard csatlakozó felé folyó áramot is. Ha a mûszer feszültséggenerátorának nem elegendô a kapacitása például, mert nagy a belsô ellenállása a kimeneti feszültség le fog esni, ami pontatlan eredményt ad. Ez nagyon fontos szempont, mivel a Guard körön a csatlakozóba folyó áram tízszerese, vagy akár többszöröse is lehet a vizsgálandó áramkör felé folyó áramnak. 12 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

15 A vizsgálóberendezés stabilitása is a pontosságot befolyásoló fontos tényezô a Guard használata esetén, miután a mérôvezetékek felületén is kialakulhat szivárgás. Vannak jelenleg olyan mûszerek, amelyek a Guard használatakor akár 80 %-os hibát is elérhetnek. Az ilyen óriási hibák természetesen csökkentik a Guard csatlakozó használatából származó elônyöket. Ténylegesen inkább ártanak, mint használnak, hiszen hamis eredményeket adnak, és ezzel elfedhetik a valódi problémákat. Tehát mit tehetnek a nagyfeszültségû szigetelésvizsgáló eszközök használói, hogy elkerüljék az ilyen típusú problémákat? Szerencsére van egy egyszerû válasz. Csak arra van szükség, hogy a vásárlás elôtt megkérjük a berendezés gyártóját, erôsítse meg, hogy a mûszer pontos eredményeket szolgáltat a Guard terminál használata esetén is! Ennek az információnak a megadásától való bármilyen vonakodás nyilvánvalóan arra utal, hogy a beszerzéstôl tartózkodni kell! A nagyfeszültségû szigetelésvizsgálat nélkülözhetetlen mind a hibadiagnosztikához, mind az állapotfelméréshez. A kapott eredmények minôsége természetesen a használt vizsgáló berendezéstôl függ. A három vezetékes, Guard csatlakozással rendelkezô vizsgálóberendezések nyilván kissé drágábbak, kétvezetékes társaikhoz képest. Ahogy láttuk, a kis extra költség jól elköltött pénz, ha a Guard csatlakozó használata nem rontja a mûszer pontosságát. Ne felejtsük el megkérdezni a pontosságra vonatkozó adatokat, mielôtt megtörténik a beszerzés! Ez általában kielégítô, hiszen az ellenállás minimális elfogadható értéke sokkal kisebb, mint a rendelkezésre álló méréshatár. Azonban a fôegységek karbantartásakor a korlátozott méréstartományú vizsgáló becsapja a kezelôt. A megelôzô karbantartáshoz a végtelen kijelzés nem ad használható információt. A kezelô tudja, hogy a vizsgált eszköz jó, de semmi többet. A kiterjesztett méréstartományú, 1 TΩ = MΩ-ig (1 teraohmig) mérô mûszerek lehetôvé teszik a mérések elvégzését közvetlenül az üzembe helyezést követô idôtôl kezdve. Jelentôs állapotváltozások történhetnek már akkor is, amikor a szigetelési ellenállás még nagy értékû, messze az egyszerûbb mûszerek méréstartománya felett, ahogy azt a 17. ábra mutatja. Ebben a példában a korlátozott méréstartományú eszközök nem képesek rögzíteni ezeket az értékes adatokat. Mint az tisztán látszik, bár az utoljára rögzített szigetelés érték 10 GΩ felett van, de a csökkenés üteme nô, ami arra utal, hogy valami nincs rendben. Az olyan mûszer, amely csak 2000 MΩ-ig mér, ezt teljesen kihagyta volna. Amikorra a leolvasott értékek a mûszer méréstartományáig csökkentek volna le, a karbantartóknak kevés idejük maradt volna a rutinszerû, kikapcsolt állapotban történt karbantartásra. (Sôt esetleg már túl késô lenne a hiba kijavítására.) AZ EREDMÉNYEK BEMUTATÁSA ÉS ÉRTELMEZÉSE A végtelen kijelzés értékelése és értelmezése A szigetelésvizsgálók egyik legfontosabb tulajdonsága a mûszer méréstartománya. A vizsgálat célja dönti el, hogy elegendôek-e az alapfunkciók, vagy ajánlatos nagyobb mérési tartomány használata. Az egyszerû vizsgálatokhoz elegendô lehet a néhány 1000 MΩ tartomány használata. Ugyanakkor egy új eszköz, hacsak nem hibás, vagy nem sérült meg az üzembe helyezés során - a legfejlettebb mûszerek kivételével - minden egyéb mûszeren végkitérést okoz. Ilyen esetekben a karbantartót nem érdeklik a konkrét értékek, inkább valami nagyot szeretne látni, így a végtelen kielégíti ezt a kritériumot. Azonban a végtelen nem mérési érték, csupán annak a jelzése, hogy a vizsgált szigetelés ellenállása meghaladja a mûszer méréshatárát, és valójában minden esetben nagyobb, mint 1000 MΩ kell hogy rögzítésre kerüljön. (Vagy az adott szigetelésvizsgáló által mérhetô legmagasabb érték.) 17. ábra: Változások a szigetelési ellenállásban nagy értékek mellett Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 13

16 Diagnosztikai nagyfeszültségû szigetelés vizsgálatok A diagnosztikai célú szigetelésvizsgálatok elektromosan stimulálják a szigetelést, és mérik az erre adott választ. Ettôl a választól függôen levonhatunk bizonyos, a szigetelés állapotára vonatkozó következtetéseket. A diagnosztikai célú szigetelésvizsgálat a technikák széles tartományát fedi le, ezek egy része elvégezhetô hordozható eszközökkel, mások igen komoly, fixen telepített eszközöket igényelnek. Itt csak azokkal foglakozunk, amelyek hordozható kivitelû egyenáramú szigetelésvizsgálóval elvégezhetôk. Ezek: n Gyors trend teszt n Idôállandó Hasonlítsuk össze a 18. ábrán látható két görbét: Az A eszköz nagy szigetelési ellenállást mutat, a B eszközön mért érték viszont kicsi. Ha azonban a trendet nézzük, a B eszköz felôl nyugodtak lehetünk, mivel évek óta nagyjából azonos értékeket mutat, és az eljövendô években is hasonlóan fogja folytatni. Ellenben az A eszköz esetén a csökkenés drámai, és ha semmilyen megelôzô intézkedést sem teszünk, az elkövetkezô néhány év során meg fog hibásodni. Annak ellenére, hogy az A eszköz ellenállásának pillanatnyi abszolút értéke nagy a B -hez képest, a trend meglehetôsen aggasztó. A B eszköz konzisztens lapos trendgörbével rendelkezik, ami arra mutat, hogy a szigetelés minôsége elfogadható. n Polarizációs index (PI) n Lépcsôzetes-feszültség (SV) n Rámpa teszt n Dielektromos kisülés (DD) Minden teszt bepillantást nyújt a szigetelés állapotába, a teljes kép azonban csak valamennyi vizsgálat elvégzése után áll össze. Vizsgálat azonnali leolvasással A szigetelésvizsgálatok közül a pillanatnyi leolvasás a legegyszerûbb, és ez a kisfeszültségû szigetelésvizsgálók esetén a leggyakrabban használt megoldás; a vizsgáló feszültséget meghatározott, rövid ideig (általában 60 mp-ig, mivel a legtöbb kapacitív töltôáram ennyi idô alatt eltûnik), kapcsoljuk rá a szigetelésre, és ezután leolvassuk a jelzett értéket. A leolvasott értéket azután összehasonlíthatjuk a szigetelésre specifikált minimális értékkel. Leszámítva azt az esetet, amikor az eredmény meglehetôsen alacsony, a mért érték legjobb felhasználása a korábban mért értékekkel történô összehasonlítás. Mivel a szigetelési ellenállás erôsen hômérsékletfüggô, ezért az eredményeket a standard hômérsékletre, általában 40 C-ra korrigálni kell. A hômérséklet hatásaival a késôbbiekben foglalkozunk, de jó ökölszabálynak számít, hogy 10 C-onként az áram megduplázódik (azaz az ellenállás megfelezôdik). A pillanatnyi leolvasás teszt értékessé tételének kulcsa a konzisztens idôkezelés, a hatékony eredmény tárolás és az eredmények által mutatott trend kiolvasása. Amint azt az elôbbiekben említettük, a mikroprocesszoros diagnosztikai szigetelésvizsgálók megnövelt érzékenysége lehetôvé teszi a kezelôk számára a szigetelési problémák korai stádiumban történô felismerését, mielôtt azok kritikussá válnának. Sok esetben a trend sokkal fontosabb, mint maga az abszolút érték. 18. ábra: A vizsgálati eredmények trendjének összehasonlítása A szigetelési ellenállás értékét inkább relatív, semmint abszolút értéknek kell tekinteni. Ezek egy vizsgált motor, vagy gép esetén széles tartományban változhatnak, három napon át tartó méréssorozat alapján, ez mégsem jelent rossz állapotot. Ahogy említettük, a fontos információt az adott idô alatt mért eredmények trendje jelenti, ami az ellenállás csökkenését, és a közeledô problémát jelzi. A vizsgálatok gyakorisága (havonta, félévente, évente stb.) a készülék típusától, elhelyezkedésétôl és fontosságától függ. Ha a hónapok, vagy évek során nyert adatokat a kezelô kiértékeli, lassan diagnoszta válik belôle. Periódikus vizsgálatok esetén a méréseket minden alkalommal azonos körülmények között kell elvégezni. Ugyanazt a csatlakozási elrendezést, ugyanazt a vizsgáló feszültséget, és ugyanolyan hosszú vizsgálati idôt kell alkalmazni. A vizsgálat során a hômérséklet is lehetôleg közel azonos legyen, ellenkezô esetben a kezelônek hômérsékleti korrekciót kell végeznie. Az eredmények kiértékelésében segíthet a mérés idején a berendezés közelében mért relatív páratartalom feljegyzése is. 14 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

17 Az alacsony hômérséklet és magas páratartalom mellett kondenzáció léphet fel a szigetelés felületén. Ezért alapvetô fontosságú megbizonyosodni arról, hogy a vizsgálandó eszköz a harmatpont feletti hômérsékleten van, ellenkezô esetben kondenzáció léphet fel, ami torzíthatja a mért értékeket. Az alábbi táblázat néhány általános észrevételt tartalmaz arra nézve, hogyan kell a rendszeres szigetelési ellenállás vizsgálat eredményeit értelmezni, és mit kell tenni az eredményekkel. Állapot Tennivaló a) Kellôen nagy érték n Aggodalomra nincs ok, jó állapot. b) Kellôen nagy n Határolja be és hárítsa érték, de állandóan el az okot, majd csökkenô tendencia ellenôrizze a lefelé mutató trendet! c) Alacsony n Az állapot valószínûleg rendben van, de az alacsony érték okát ellenôrizni kell! d) Olyan alacsony, hogy a biztonságot veszélyezteti e) Normál, vagy magas érték, korábban jól karbantartva, de hirtelen csökkenés. n Meg kell tisztítani, ki kell szárítani, vagy egyéb módon kell növelni az ellenállást, mielôtt használatba vesszük az eszközt (a kiszárítás alatt vizsgáljuk a nedves berendezést)! n Gyakrabban végezzünk vizsgálatokat, amíg be nem határoljuk, és el nem hárítjuk az alacsony értékek okát, vagy n amíg az értékek nem állandósulnak egy alacsonyabb, de a biztonságos mûködéshez megfelelô szinten, vagy n annyira lecsökkennek, hogy az már bizonytalanná teszi az eszköz mûködtetését! legalapvetôbb az idô-ellenállás módszer. A szigetelés tulajdonsága, hogy feltöltôdik a vizsgálat alatt az elektronok mozgásának eredményeképpen, ahogy az már korábban ismertetésre került és ez által áram indul meg. Ennek diagnosztikai felhasználása két ellentétes tényezôn alapul: az áram megszûnik, vagy ahogy a struktúra eléri végleges állapotát, a nedvesség, vagy a romlás miatti szivárgási áram egy nagy, állandó értéket elér. Eredôben ez azt jelenti, hogy a jó szigetelés esetén a szivárgás viszonylag kicsi és az ellenállás folyamatosan nô, ahogy az áram csökken, a töltôdés és a dielektromos abszorpció következtében. A leromlott szigetelés a rákapcsolt feszültség hatására viszonylag nagy és állandó szivárgó áramot vezet, ami a töltôdési és abszorpciós hatásokat lassanként elfedi. Ha az ellenállást a vizsgálat indításától kezdve az idô függvényében ábrázoljuk, jó szigetelés esetén egy egyenletesen emelkedô görbét kapunk, leromlott szigetelés esetén viszont a görbe lapos lesz. Az idô-ellenállás teszt elve az, hogy meghatározott idôközönként leolvassuk az értéket. Ennek alapja a szivárgási és az abszorpciós áram egymáshoz viszonyított értéke tiszta, száraz szigetelés esetén, összehasonlítva a szennyezett, nedves szigetelés esetén. A jó szigetelés ellenállása idôben folyamatos emelkedést mutat. Szennyezett szigetelés esetén a szivárgó áram sokkal nagyobb, így az abszorpciós áram hatása sokkal kevésbé figyelhetô meg. Az ellenállás-idô vizsgálat elônye, hogy viszonylag független a hômérséklettôl, és a korábbi vizsgálatok eredményének ismerete nélkül is hatékony információt nyújt. Idô-ellenállás vizsgálat Évek óta használt, jól ismert, standardizált vizsgálati módszerek, amelyek kihasználják a diagnosztikai vizsgálatok megnôtt képességeit. Ezek közül a 19. ábra: Idô-ellenállás vizsgálat görbéje Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 15

18 Polarizációs index teszt A szilárd szigetelés idô-ellenállás tesztjének legegyszerûbb kivitelezését a népszerû polarizációs index (PI) vizsgálat jelenti, ami mindössze két leolvasást és egy azt követô egyszerû osztást jelent; az egyperces és a tízperces leolvasás értékeit elosztjuk egymással, így egy arányszámot kapunk. Az eredmény tehát egy szám, amelyet általában a hômérséklettôl függetlennek tekinthetünk, mivel a vizsgálandó eszköz hôtehetetlensége általában olyan nagy, hogy a vizsgálat tíz perce alatt a hômérséklet változása elhanyagolható. Általában az alacsony érték kis változást, azaz gyenge szigetelést jelent, míg a nagy érték az ellenkezôjét. A tipikus PI-értékekre történô hivatkozás elterjedt az irodalomban, ami nagyon egyszerûvé teszi a vizsgálat alkalmazását. Mindenesetre azt mondjuk, hogy általában, mivel, ahogy korábban említettük, vannak olyan anyagok, amelyek nem, vagy csak nagyon kis dielektromos abszorpciót mutatnak. Ha ilyen anyagokon végezzük a vizsgálatot, az eredmény 1- hez nagyon közeli érték lesz. Jó néhány nagyon magas, mondjuk 5 feletti érték erôsen elhasználódott vagy sérült szigetelést jelezhet, aminek szembetûnônek kell lennie. A PI hirtelen, 20 %-ot meghaladó növekedése anélkül, hogy bármilyen karbantartást végeztünk volna, figyelmeztetô jel kell, hogy legyen; a szigetelés hosszú ideig megtarthatja az értékeit, magától azonban nem tud megújulni. A PI vizsgálat elônye az, hogy 10 perc alatt képes jelezni a szigetelés állapotát igen nagy méretû berendezések esetén is, amikor a teljes feltöltôdés egy óráig, vagy még annál is hosszabb ideig tart, lásd a 20. ábrát! Azonnali kijelzéses vizsgálat esetén a kezelônek meg kellene várnia, amíg a kijelzés stabilizálódik. Emiatt viszonylag kis feszültségen elvégzünk egy PI-tesztet, mielôtt rákapcsolnánk a feszültségpróbához szükséges magasabb feszültséget. Jegyezzük meg, hogy pusztán a leolvasott értékekkel nagyon nehéz dolgozni, mivel egy új szigetelésen mért nagyon magas értéktôl az üzemeltetésbôl történô kivételt megelôzôen mért néhány MΩ-ig terjedhetnek. A PI-hez hasonló vizsgálatok azért hasznosak, mert a legnagyobb eszközökön is el lehet végezni a mérést, és a relatív érték miatt egy önállóan használható értékelési alapot eredményez, szemben az abszolút értékekkel. Azonban a PI-módszer nem alkalmazható kis méréstartományú mûszer esetén, mivel a végtelen nem szám! A fejlett vizsgálók elérik a TΩ-os tartományt, ezért ezeknél nem okoz gondot a PI-vizsgálat. A legújabb, legnagyobb berendezések is vizsgálhatók, megismételhetô adatokat szolgáltatnak, amelyek rögzíthetôk és felhasználhatók a trend értékeléséhez. A következô táblázat különbözô PI-értékeket tartalmaz, valamint ezek jelentését a kezelô számára. Polarizációs index A szigetelés állapota <1 rossz 1-2 kérdéses 2-4 rendben >4 jó 4 feletti értékek kiváló készüléket jeleznek, amelyek esetén nincs szükség beavatkozásra a következô ütemezett karbantartásig. A kezelônek azonban lehetôsége van ilyen esetekben is a kritikus kiértékelésre. 20. ábra: A polarizációs vizsgálat elônye nagy próbatárgyak esetén Bár a PI-értékek táblázatát már sok éve használjuk, és széles elfogadottsággal rendelkezik, néhány esetben a PI-értékeket kivételeseknek kell tekintenünk. Jó néhány évvel ezelôtt egy frissen készült 3750 kva-es generátor állórészét megvizsgálták, és 13.4-es PI-értéket mértek. Közben az állórész kihûlt, és kétségtelenül még a kikeményedési fázisban volt. A sorozatosan elvégzett mérések azt mutatták, hogy a PI-értékek folyamatosan csökkentek, amíg 4,7-en stabilizálódtak. A rutinszerû mérések alatt a PI-értékek nem érik el ezt az értéket. Érdekes azt is megjegyezni, hogy sokan megpróbálták a PI-vizsgálatot olajtöltésû transzformátorok esetén is alkalmazni, és nem értették, hogy miért kapnak jó transzformátorok esetén 1-hez közeli értéket. A válasz egyszerû: a PI-vizsgálat nem alkalmazható olajtöltésû transzformátorok esetén. A koncepció a szilárd szigetelôanyagok viszonylag merev struktúráján alapul, ahol szükség van az abszorpciós energiára a viszonylag 16 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

19 rögzített molekulák elektronstruktúrájának a ráadott feszültséghez történô átkonfigurálására. Mivel ez a folyamat elméletileg végtelen idô alatt megy végbe - ami természetesen a gyakorlatban nem érhetô el, bár jól megközelíthetô - az eredmény az áram folyamatos csökkenése, ahogy a molekulák elérik a végleges beállásukat. Mivel a PI-teszt ezen a jelenségen alapul, ezért nem lehet sikeresen alkalmazni folyékony anyagok esetén, a vizsgáló áramnak az olajjal töltött mintán való áthaladása konvekciós áramlást generál, ami folyamatosan keveri az olajat, ez pedig kaotikus struktúra-nélküliséget eredményez, ami ellentétes azzal az alapelvvel, amin a PI-vizsgálat alapul. Lépcsôzetes-feszültség (SV) vizsgálat Mivel a jó szigetelés ohmos jellegû, ezért a ráadott feszültség emelése növelni fogja az áramot, ennek eredményeképpen az ellenállás állandó marad. Az ettôl való bármely eltérés hibás szigetelésre utal. Alacsonyabb vizsgálófeszültség esetén, mondjuk 500, vagy 1000 V használatakor lehet, hogy ez a hiba nem figyelhetô meg, de ahogy a feszültség nô, elérünk egy pontot, ahol a repedésekben, üregekben ionizáció történhet, ami az áram növekedésével, és ezzel a szigetelési ellenállás csökkenésével jár. Megjegyzendô, hogy ennek a hibának a megjelenéséhez nem kell elérnünk a szigetelés névleges tervezési feszültségét, miután a hibahelyen az ionizáció megjelenését keressük. A lépcsôzetes-feszültség vizsgálat pontosan ezt az elvet követi, és hatékonyan 2500 V-os és e feletti feszültség esetén használható. A lépcsôzetes-feszültség vizsgálatot névleges feszültségszint alatti és feletti (túlfeszültség) vizsgálatként is lehet alkalmazni. Azonban emlékezzünk arra, hogy a túlfeszültség-vizsgálat végzetes hibához vezethet, ha a szigetelés átüt, mivel a nagyfeszültségû vizsgáló berendezéseknek nagy energiájuk van. Egy alacsony feszültségû szigetelésvizsgáló viszonylag kis energiájú, és ezért ritkán lesz a vizsgálat roncsoló hatású. Elismert standard eljárás a feszültség öt lépésben, percenként történô növelése, és minden lépés végén az elért szigetelési ellenállás rögzítése. Bármely meglepô, vagy szokatlan ellenállás-csökkenés egy kezdôdô gyengülést jelez. A modern elektronika lehetôvé teszi az eredmények automatikus tárolását. n Nincs észrevehetô különbség az értékek között a szigetelés jó állapotban van. n Észrevehetô különbség az értékek között a szigetelés alaposabb vizsgálatot igényel. n A szigetelés 2500 V-nál hibás, a motor kérdéses; valószínûleg kiesik a használatból, akkor is, ha csak a kisfeszültségû vizsgálatok alapján kíséreltük meg helyreállítani. A 21. ábra grafikonjai egy motorról származnak, ami nedves és szennyezett volt, (alsó görbe), majd a tisztítás és kiszárítás után (felsô görbe). Általában, ha az ellenállás-mérés értékeinek eltérése 25%-nál nagyobb az egyes feszültséglépések között, az nedvesség, vagy szennyezés jelenlétére utal. A lokalizált fizikai sérülést be lehet határolni az átütés útján. Egy remegô mutató elôre jelezheti az átütési feszültség közeledtét. Ezen a ponton kívánatos lehet a vizsgálat megszakítása, mielôtt a szigetelés átütése tovább rontja a vizsgálat tárgyának állapotát. 21. ábra: Lépcsôzetes-feszültség (SV) görbe A PI-teszthez hasonlóan a lépcsôzetes-feszültség vizsgálat is megismételhetô, önkiértékelô teszt, amely rövid ideig tart, és mentes a külsô hatásoktól, mint például a hômérséklet hatása. Az alábbiakban egy motoron végzett lépcsôzetesfeszültség vizsgálat néhány eredményét láthatjuk, 500 V és 2500 V között, valamint azt, hogy ez mit jelent a kezelô számára: Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 17

20 Növekvô feszültségû (rámpa) teszt A növekvô feszültség vizsgálat az IEEE ben került jóváhagyásra, mint a váltóáramú gépek szigetelés vizsgálatához javasolt eljárás (2300 V és a felett), nagy egyenfeszültséggel. Amikor ezt a vizsgálati eljárást használjuk, a vizsgáló feszültséget folyamatosan növeljük egy végértékig (rámpa), ami az áram növekedését eredményezi. Bármely változás, ami a rákapcsolt feszültség növekedése és az ennek hatására létrejövô áram változása között megfigyelhetô, hasznos információt tud szolgáltatni a szigetelés állapotáról. Elterjedten használják forgógépeken, ez a teszt segít azonosítani a különbözô szigetelés hibákat és minôségromlásokat, mint: n A sima görbétôl való bármilyen eltérést figyelmeztetésnek kell tekinteni, azt jelzi, hogy a szigetelés vizsgálat egy lehetséges átütéshez közeledik (az eltérések az átütési feszültség elérése elôtt 5%-al vehetôk észre.) n A közelgô átütést általában az áram hirtelen növekedése jelzi. n Az áram meredek csökkenése ritka jelenség, és általában akkor történik, amikor a vizsgálófeszültség meghaladja a tekercselés névleges feszültségét, mely szintén átütést jelezhet elô. Epoxi-csillám szigetelés tipikus görbéje n repedések/hajszálrepedések n felületi szennyezôdés n vulkanizálatlan gyanta n nedvesség abszorpció n delamináció (rétegekre hasadás) Mérôáram (µa) n hézagok Ezt a vizsgálatot ajánlja az US Bureau of Reclamation egy sor, poliészter, aszfalt-, és epoxi-csillám szigeteléssel rendelkezô forgógéphez. A rámpa-teszt másik lehetséges alkalmazása a túlfeszültségvédôk vizsgálata, ekkor egy adott áramhoz tartozó feszültséget mérjük meg. A rámpa-teszt a ráadott vizsgáló feszültség pontosabb szabályozását teszi lehetôvé, mint a lépcsôzetesfeszültség vizsgálat, mivel jobban figyelmeztet a szigetelés közelgô átütésére, és ezzel elkerülhetôvé teszi a szigetelés károsodását. Ezen felül a feszültség növekedési sebességének tipikus értéke 1000 V percenként, miközben a lépcsôfeszültség teszt esetén a sebesség 1000 V másodpercenként. A lassabb feszültség növekedési sebesség várhatóan kevésbé fogja veszélyeztetni a szigetelést. Továbbá a rámpa-teszt lehetôséget nyújt a felhasználó számára a szivárgási áram megkülönböztetésére a kapacitív és polarizációs áramtól. Ez azt is jelenti, hogy a szigetelés kis hibái könnyebben felismerhetôek. A rámpafeszültség vizsgálat a lépcsôzetes-feszültség teszthez hasonlóan megkívánja a kezelôtôl a mérési eredmények értékelését, és a keletkezett grafikonok alapján a szigetelés állapotának meghatározását. Az alábbiakban egy gyors útmutató található a grafikus eredmények jelentésének értelmezéséhez: n A jó állapotú tekercselés a ráadott feszültség függvényében simán, közel lineárisan emelkedô áramot hoz létre. Mérôfeszültség (kv) 22. ábra: Tipikus rámpa teszt eredmények epoxi-csillám szigetelés esetén Mérôáram (µa) Aszfalt-csillám szigetelés tipikus görbéje Mérôfeszültség (kv) 23. ábra: Tipikus rámpa teszt eredmények aszfalt-csillám szigetelés esetén Ha összehasonlítjuk az epoxi-csillám szigetelés 22. ábrán, valamint az aszfalt-csillám szigetelés 23. ábrán látható grafikonját, a különbséget a jelentkezô abszorpciós áram szintje jelenti. Az aszfalt-csillám szigetelés abszorpciós árama sokkal nagyobb a vezetett szivárgási áramhoz képest. Ez egy sokkal meredekebb csökkenést eredményez. Azonban a lineáris válasz miatt mindkét szigetelés jó állapotúnak mondható. 18 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

21 Mérôáram (µa) Mérôfeszültség (kv) 24. ábra: Tipikusan a nedvesség behatolását jelzô rámpateszt A 24. ábrán egy elnedvesedett szigetelés válaszfüggvénye látható. Ezt például az okozhatta, hogy hosszú idôre használaton kívül helyezték a szigetelést. Ezt a vizsgálatot az áram hirtelen növekedése miatt az átütés megelôzése végett le kellett volna állítani. Mérôáram (µa) Mérôáram (µa) Mérôfeszültség (kv) 26. ábra: Repedt epoxi-csillám tekercsszigetelés A különbözô fázisok áramgörbéi összehasonlíthatók. Mindhárom tekercselés hasonló eredményt mutat. Ha valamelyik fázisnak eltérô a válasza, ahogy az a 27. ábrán látható, az általában a szigetelés állapotában fellépô valamilyen problémát jelez. Mérôáram (µa) Mérôfeszültség (kv) Mérôfeszültség (kv) 25. ábra: Aszfalt-csillám szigetelés helyi romlását mutató ábra Az öreg aszfalt-csillám szigetelés nemlineáris választ adhat, és kis eltérések (csúcsok) figyelhetôk meg az áramgörbén. A jelentôs helyi romlás sokkal nagyobb, hirtelen áramnövekedéseket eredményez, ahogy az a 25. ábrán látható. Mivel a grafikon kezdett a függôleges irányhoz közeledni, a vizsgálatot leállították. Az alapszigetelés repedései ehhez hasonlóan csaknem függôleges áramválaszt váltanak ki, amit az átütés bekövetkezése elôtt gyakran kis tüskék elôznek meg. A 26. ábra egy epoxi-csillám szigetelés tipikus válaszát mutatja: A görbék a rámpa teszt által kimutatható hibákra mutatnak példákat. Ennek a vizsgálatnak a diagnosztikai képességeit az IEEE sokkal részletesebben mutatja be. 27. ábra A három fázison külön-külön végzett vizsgálat. Dielektromos kisülés (DD) vizsgálat A dielektromos kisülés (DD) vizsgálat viszonylag új módszer, amit a francia nemzeti áramszolgáltató, az EdF fejlesztett ki, hosszú évek kutatásai alapján. Miközben a többi módszer a töltés alatt mérhetô áramokon alapul, a DD-teszt a vizsgált minta kisütése közben mérhetô áramokon alapul. Így nem is tekinthetô tiszta szigetelési ellenállás vizsgálati módszernek, sokkal inkább a hagyományos szigetelésvizsgálatokat kiegészítô eljárásnak. Amikor szigetelés vizsgálat végén a mûszer kisütô ellenállását rákapcsoljuk a vizsgált objektumra, a vizsgálat során tárolt töltést automatikusan kisütjük. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 19

22 A mért értékeket aztán beírjuk az alábbi képletbe az index kiszámításához: az egy perc elteltével mérhetô áram (na) vizsgáló feszültség (V) X a kapacitás (µf) A mérés hômérsékletfüggô, ezért fontos, hogy a mérést referenciahômérsékleten kell elvégezni, vagy fel kell jegyezni a hômérséklet értékét. 28. ábra: A vizsgálat tárgyában tárolt töltés kisütése A kisülés sebessége csak a kisütô ellenállástól és a szigetelésben tárolt töltéstôl függ. A kapacitív töltés gyorsan kisül, ahogy a szigetelésen mért feszültség közel nullára csökken. Ettôl kezdve a szivárgási áram hatása elhanyagolhatóvá válik. Azaz csak a dielektromos abszorpció fordítottja marad. Ennek a neve dielektromos reabszorpció, és a dielektromos abszorpció tükörképének tekinthetô. A kapacitív áram gyorsan eltûnik, egy kezdeti magas értékrôl viszonylag kis idôállandóval (néhány másodperc). Az abszorpciós (vagy a kisülés során a reabszorpciós) áram mindig nagy értékrôl indul, de sokkal hosszabb idôállandója van (néhány perc). Ezt a szigetelésbeli dipólusok véletlenszerû beállása okozza, valamint az elektronhéj torzítatlan állapotba történô visszatérése. Ennek hatására áram folyik, ha a kisütô kör még csatlakoztatva van, vagy a vizsgált minta kapcsain feszültség jelenik meg, ha azokat nyitva hagyjuk. A szivárgási és a kapacitív áram hatásának gyors eltûnése lehetôséget nyújt a szigetelés polarizációs fokának értelmezésére, és ennek a nedvesség és egyéb tényezôk által okozott polarizációhoz való viszonyítására. A vizsgált eszközt elôször 10 és 30 perc közötti ideig nagyfeszültséggel feltöltjük, addig, amíg az abszorpció megtörténik. (A Megger gyártmányú szigetelésvizsgálók automatikusan 30 percig töltik a vizsgált mintát). Ekkorra a kapacitás teljesen feltöltôdött, és a dielektromos abszorpció is alapvetôen teljesen befejezôdött. Ettôl fogva csak a szivárgó áram folyik tovább. Ebben az idôpontban lekapcsolódik a vizsgálófeszültség, és a szigetelést a vizsgáló berendezés beépített kisütô ellenállása a kapacitív töltést gyorsan kisüti. 60 másodperc kisütés után megmérjük a maradék áramot. Ebben a pillanatban a kapacitás kisült, és a feszültség nulla közelébe csökkent, ezért a dipólusok által tárolt töltés láthatóvá válik, függetlenül a szigetelés vizsgálat során domináns, azt elfedô áramoktól. A nagyfeszültségû berendezések szigetelése gyakran rétegekbôl áll, mindegyik saját kapacitással és a hozzájuk tartozó szivárgási ellenállással rendelkezik. Amikor a szigetelés így van felépítve, a cél az, hogy a feszültség hatása egyenlôen oszoljon meg az egyes rétegek közt. Amikor a szigetelô kisütésre kerül, minden egyes réteg töltése egyenletesen fog csökkenni, mindaddig, amíg marad feszültség. Amikor két jó réteg között egy réteg hibás, a szivárgási ellenállása csökkenni fog, miközben a kapacitása várhatóan állandó marad. A szabványos szigetelés vizsgálatot a jó rétegek határozzák meg, és nem a rosszak, ahogy várható lenne. De a dielektromos kisüléskor a hibás réteg idôállandója el fog térni a többi rétegétôl, és így nagyobb DD-értéket ad. A kis DD-érték azt jelzi, hogy a reabszorpciós áram gyorsan lenullázódik, és hogy valamennyi réteg idôállandója hasonló értékû. A nagy érték ezzel szemben azt mutatja, hogy a reabszorpció hosszú elengedési idôvel történik, és ez problémára utalhat. 29. ábra: Reabszorpciós áramok 20 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

23 A gyakorlati, elsôsorban az EdF által generátorokon végzett vizsgálatok az alábbi tipikus jósági értékeket eredményezték: Ezt a technikát nagyfeszültségû generátorokhoz fejlesztették ki, de számos egyéb, többrétegû szigeteléshez is felhasználható. DD-érték (mav -1 F -1 ) A szigetelés állapota > 7 rossz 4-7 gyenge 2-4 kérdéses < 2 rendben Különbözô problémák különbözô vizsgálatok Ahogy láttuk, a dielektromos kisülés vizsgálat olyan problémák azonosítására szolgál, amelyek egy többrétegû szigetelés egyik rétegében lépnek fel. Más vizsgálatok nem képesek az ilyen speciális szigetelô struktúrákban fellépô problémák megmutatására. Hasonlóképpen, a polarizációs index a nedvesség behatolása, az olaj nedvesedése és a hasonló szennyezôdések bejutása estén hasznos. Ezek a behatoló szennyezô anyagok jó utat adnak az elektromos szivárgás számára, ami veszélyeztetik a környezô szigetelést, és esetleg átütnek, ezzel rövidzárlatot okozva. Az ilyen típusú problémák szinte minden vizsgáló feszültség mellett felléphetnek, és jellemzô lapos PI-t eredményezhetnek. A nedvesség és a szennyezôdések csökkentik a kijelzett értéket is, ám az összehasonlításhoz egy elôzôleg mért értékre is szükség van; a PI-vizsgálat elônye, hogy belsô összehasonlításra ad lehetôséget. A PI, vagy az egyszeri leolvasásos vizsgálatok gyakran más problémákat nem jeleznek, ha egy adott feszültség mellett nagy ellenállás lép fel. Ezekhez a problémákhoz tartoznak a lokalizált fizikai sérülések, mint az apró lyukak vagy az elöregedett, száraz szigetelés az elöregedett berendezésekben. A lépcsôzetes-feszültség teszt feltárja ezeket a problémákat. A szigetelési hibák növekvô száma egyre több áramot ereszt át a növekvô feszültség hatására, és ez visszatükrözôdik a csökkenô ellenállásban. A nagyobb feszültség ívet húz a kis légrésekben, ez a kezdôdô probléma korai figyelmeztetés - ként jelentkezik. Ahogy a berendezés öregszik, ezek a rések csökkenhetnek a felhalmozódó szennyezôdés és nedvesség hatására, amíg egy földzárlat ki nem alakul. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 21

24 FÜGGELÉK Lehetséges hibaforrások/ a vizsgálati eredmények minôségének biztosítása Ezek a tényezôk kevésbé fontosak lehetnek az 1 kv-os vizsgálatoknál, de ahogy a feszültség és az érzékenység nô, kritikussá válhatnak. Mérôvezetékek Óvakodjunk az olyan mûszerektôl, amelyekhez gyenge minôségû, a vizsgáló feszültségnél kisebb névleges feszültségre méretezett mérôvezetékek tartoznak! Rendkívül fontos, hogy a mérés alatt a szivárgási áram kizárólag a vizsgált szigetelésbôl származzon. Ha a mérôvezetékbôl is ered szivárgóáram, akkor esetleg azoknak a szigetelési ellenállását mérjük a vizsgálandó eszköz helyett. A Megger gyártmányú szigetelésvizsgálókkal szállított valamennyi mérôkábel kiemelkedô minôségû, amelyeket jóval az egyes mûszerek által kiadott maximális feszültség feletti szintek elviselésére terveztek. Azonban még így is fontos, hogy csökkentsük a szórt szivárgást, például azáltal, hogy elkerüljük az egymással, a földdel és vízzel történô érintkezést. A biztonságos mûködtetésre és ennek tervezésére vonatkozó további információt a 31. oldalon találunk. 100 GΩ feletti mérések végzése A 100 GΩ-ig terjedô mérések speciális óvintézkedések nélkül végezhetôk, feltéve, hogy a vezetékek tiszták és szárazak. Szükség esetén védôkör használható a felületi szivárgás hatásának kiküszöbölésére. A 100 GΩ feletti ellenállások mérésénél viszont különös figyelemmel kell eljárni, mivel a szórt szivárgási áram leronthatja a mérések minôségét. Figyeljünk a következôkre: n A mérôkábeleknek nem szabad összeérniük, vagy bármely tárgyat érinteniük, mivel ekkor szivárgó utak alakulhatnak ki. n A mérôvezetékek csatlakozásainál el kell kerülni az éles csúcsokat, mivel ez korona-kisülések létrejöttét eredményezheti. n A mérôvezetékek csatlakozó pontjainak mélyen kell lenniük, hogy közöttük ne alakulhasson ki nemkívánatos szivárgás. A pontosságra vonatkozó megállapítások Ne fogadjunk el kizárólag százalékos eltéréseket tartalmazó adatokat digitális mûszerek esetén. Az adatnak plusz/ mínusz számjegyeket is kell tartalmaznia, mivel nem létezik olyan digitális kijelzô, aminek fix az utolsó számjegye (ez a legkevésbé értékes jegy). A kijelzés %-ában megadott értékek azt jelzik, hogy a hiba állandó a skála mentén. A skála százaléka vagy a teljes skálára vonatkozó kitérés (f.s.d.) és az ehhez hasonló kijelentések félrevezetôek lehetnek. Mivel a pontosság mindig a végkitérés százalékában van megadva, logaritmikus skála esetén a növekvô érték növekvô százalékos hibát jelent. Más szóval a kijelzés szélességétôl függôen ugyanaz az érték a logaritmikus skála alján csak néhány MΩ-os hibát jelent, viszont a skála felsô, összenyomott végén a hiba több száz MΩ-os is lehet. Ezért a megkívánt, vagy szükséges pontossági követelmények tárgyalásakor ne álljunk meg a százalékos kijelentéseknél, hanem nézzük meg a feltételeket is! Ha nem vizsgáljuk meg gondosan, a pontosságra vonatkozó kijelentéseket, azok félrevezetôek lehetnek. Gyôzôdjünk meg arról, hogy az adatlapon szereplô pontossági adatok mire vonatkoznak, mivel ezek a különbözô mûszerek esetén drámai módon eltérhetnek egymástól! Jelentôs eltérés lehet két mûszer között, ha az egyik az 5%-os pontosságot 40 GΩ vagy 100 GΩ esetén, míg a másik ugyanezt 1 TΩ-ig adja meg. Néhány mûszerhez tartozik ugyan pontossági adat, azonban nincs megadva a vonatkoztatási tartomány. Ha nincs megadva, mindig kérdezzünk rá a szereplô pontossághoz tartozó méréshatárra. Megjegyzés: Óvakodjunk az olyan mûszerektôl, amelyekhez nem adják meg a terhelési görbét! A terhelési görbe A szigetelésvizsgáló a kimeneti feszültségét a kezelési leírásban található terhelési görbe, azaz a kimeneti feszültségnek a terhelési ellenállás függvényében megadott grafikonja szerint szabályozza. A terhelési görbe biztosítja, hogy bizonyos szigetelési ellenállás értékek esetén a szigetelésvizsgáló biztosítani tudja a szükséges feszültséget. Bár ez nyilvánvalónak tûnik, de mégsem teljesen az, bizonyos gyártók esetén. Egy nem megfelelô készülék leszabályozhat nagy terhelô ellenállás esetén, ilyenkor a vizsgált elem szigetelése a névleges vizsgáló feszültségnek csak a töredékét kapja meg, az ilyen mûszerhez nem szoktak általában terhelési görbét megadni. Ez volt az a feltétel, amit a tanúsító szervezetek, mint az UL, felügyelôi, felismertek: a teszterek között akadtak barkácsolt kivitelûek, külsô transzformátorokkal és egyéb kiegészítô alkatrészekkel ellátott nagyenergiájú mûszerek. Az ilyen rendszerek nem kielégítô volta vezetett oda, hogy a terhelési görbét minden gyártónak kötelezôen meg kell adnia. A Megger gyártmányú szigetelésvizsgálók megfelelnek a fenti követelményeknek, mivel megadják a terhelési görbéjüket 1-10MΩ közötti tartományban. A vizsgálófeszültség értéke általában néhány volttal a 22 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

25 névleges felett van, az alá azonban nem eshet. Ezzel nagyban hozzájárul ahhoz, hogy a tervszerû mérésekkor megismételhetôek legyenek a mérések. Ha különösen pontos jegyzôkönyvi adatokra van szükség, néhány modell a beállított mérôfeszültség mellett kijelzi az aktuális feszültség értékét is. Interferencia elnyomás Az interferencia nem más, mint különbözô frekvenciájú összetevôket tartalmazó zaj, ami a vizsgálandó eszközön megjelenhet. Általában ez a közelben lévô berendezések által generált áram vagy feszültség, ami nagyfeszültségû alállomásokban nagyon gyakran jelen van, ahol a hálózati frekvencia a domináns. Ez az elektromos zaj váltóáramú jelként rakódik rá az egyenfeszültségre, és jelentôs módon megváltoztathatja a kijelzést, sôt teljesen lehetetlenné teheti az eredmények leolvasását a kezelô számára, ha meghaladja a mûszer lehetôségeit. Például nagyfeszültségû (400kV+) alállomásokban a 4 ma-es, 50Hz-es zaj jelenlétére is számítanunk kell. Ennek a váltóáramú zaj hatásának hatékony kiküszöböléséhez vegyük figyelembe a használt szigetelésvizsgáló adottságait, ami biztosítja a mérés elvégzését egyre nehezebb feltételek mellett is. Azonban nem minden zaj korlátozódik a hálózati frekvenciákra. Néhány csúcskivitelû mûszer további szoftveres szûrôt tartalmaz, amely segít kiküszöbölni ennek a zajnak a hatását. Fontos, hogy a felhasznált mûszer feleljen meg a feltételezett interferencia szintnek. A vizsgálatra és összehasonlításra vonatkozó szabályok A megelôzô karbantartások alkalmával az eredmények összehasonlítása igen fontos a romlás mértékének megállapításához. Azonban hangsúlyozni kell, hogy ez az elv a különbözô idôpontokban végzett méréseken alapul. Elkerülhetetlen a vizsgálati eljárások és körülmények szabványosítása. A pillanatnyi leolvasású értékek összehasonlítása esetén más a forgatókönyv, és fennáll a hibázás lehetôsége. Vonzó lehet továbbá az is, hogy megpróbáljuk a vizsgálati eredményeket egy megismételt mérés eredményével együtt tárolni. Elvégezhetünk néhány beállítást a vizsgálat tárgyán, vagy a mûszeren. Esetleg valaki más értékeli ki az eredményeket és szeretné azokat ellenôrizni. Azonban egy szigetelésvizsgáló nem olyan, mint egy multiméter! A nagyfeszültségû vizsgálat nagyrészt Heisenberg határozatlansági relációjához hasonlít (nem ismerhetjük egyszerre egy elektron sebességét és helyét), azaz azt mondhatjuk, hogy maga a mérés befolyásolja a mérés tárgyát, ezért az egymást követô leolvasások nem pontosan ugyanazon az eszközön történnek. Ahogy az már korábban szerepelt, a szigetelésvizsgálat rákapcsolása polarizálja a szigetelôanyagot. Ez nagymértékben megváltoztatja annak elektromos elrendezését és dielektromos tulajdonságait. Mivel a szigetelôanyagot rossz vezetônek tervezték, a molekulák véletlenszerû elrendezôdésének kialakulása sokáig tarthat. Közvetlenül a vizsgálat végeztével a vizsgált anyag nem pontosan ugyanaz, mint amilyen a mérés megkezdése elôtt volt. Egy rögtön elvégzett vizsgálatot befolyásolhat, méghozzá néha lényegesen, az elôzô teszt után fennmaradt töltés. Tehát melyik mérés korrekt? Mindegyik korrekt mérést jelent, a szigetelés méréskori állapotára vonatkozik. Ezen túl az ipari szabvány szerinti kisütési eljárások nem elég hatékonyak, egy azonnali megismételt vizsgálat esetén. Ezek az eljárások a mérést végzô személy biztonságát, és nem a vizsgálat tárgyának minôsítését szolgálják. A maradéktöltések még órákig, vagy akár napokig is megmaradhatnak. Ezek az ember számára észrevehetetlenek, azonban az érzékeny mérôkészülékek számára nagyon jelentôs mértékûek. A berendezésnek néhány órára leföldelve kell maradnia, vagy inkább a mérést követô napig, mielôtt további vizsgálatot végeznénk. Ezután a további külsô tényezôket különösen a hômérsékletet sem szabad figyelmen kívül hagyni. Ez persze nem jelenti azt, hogy azonnali leolvasású új vizsgálatot soha ne lehetne végezni. Relatív információként ez is meglehetôsen értékes lehet. De kellô fenntartással kell kezelni. Ne higgyünk minden kijelzett értéknek! Két kezelô sem fogja méréskor ugyanazokat a részleteket megfigyelni. Az egyik tényezô a hômérséklet. Ha bekapcsoljuk a berendezést, ellenôrizzük azt, majd ha másodszor is elvégezzük a vizsgálatot, a második eredményt nem feltétlenül lehet összehasonlítani az elsôvel. A vizsgálat idejét is gyakran figyelmen kívül hagyjuk. Az egyik kezelô mereven ragaszkodik a vizsgálati idôhöz, míg a másik esetleg megvárja a kijelzés stabilizálódását. Ez az idô-ellenállás görbe két eltérô pontjában elvégzett mérést jelent (ahogy azt az azonnali leolvasással végzett mérés leírásánál tárgyaltuk), és persze a két eredmény ismét nem lesz összehasonlítható. Ha ez felesleges részletkérdésnek tûnik, figyeljünk a szabványosítási szervezetekre. Az olyan szervezetek, mint a UL és az ASTM, nem írnak olyan utasításokat, hogy csatlakoztasd a mûszert, és olvasd le a kijelzôt. Sokkal inkább minden változót megadnak, beleértve a vizsgáló berendezés jellemzôit és beállítását is, mielôtt az eredményeket megfelelôen elfogadhatónak tekintenék. A szabványos karbantartási eljárások sem igényelnek kevesebb gondosságot. Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 23

26 CAT besorolás A szokásos teljesítmény specifikáción túlmenôen a mûszereket a különbözô minôségi szabványok szerint is értékelni kell. Ezek közül kiemelkedik a biztonság. Az egyik leginkább elismert és figyelembe vett biztonsági szabvány a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) EN :2001 szabványa. Ez rögzíti azokat a követelményeket, amelyeket a vizsgáló berendezéseknek teljesíteniük kell, hogy meghatározott körülmények között biztosítva legyenek ívképzôdés ellen. Nem elég egyszerûen annyit mondani, hogy egy mûszer CAT besorolású, ahogy azt gyakran nevezik. Meg kell adni a CAT besorolást, ami szigorúan megadja, hogy egy adott berendezést egy adott elektromos környezetben hol lehet biztonságosan felhasználni és hol nem. kritikus részek között megfelelô térközzel rendelkezik. Az IEC meghatározza azokat a tervezési követelményeket, amelyek teljesítésével a mûszer egy adott kategóriába sorolható be, és megadja mind az elektromos, mind a fizikai követelményeket (ezeket kúszóáram-útnak és térköznek nevezzük), amit az áramkörben és a készülékházban meg kell valósítani. 30. ábra: A Megger MIT-modellek biztosítják, hogy biztonsági szempontból valamennyi csatlakozó kapocs megfelel a CAT besorolásnak. A jelenleg a piacon kapható más mûszerek némelyike félrevezetô lehet! A CAT besorolásra vonatkozó irányelvek A CAT besorolás két paraméterre vonatkozik: az egyik a rendszerszintet mutatja, a másik megadja a használható feszültséget. A CAT IV 600 V azt jelzi, hogy az egység minden elektromos környezetben használható, beleértve a CAT IV-et is, kábeleken vagy olyan eszközökön, amely fázis-föld feszültsége maximum 600 V. Óvakodjunk az olyan termékektôl, amelyek CAT IV-es besorolást tartalmaznak, ugyanakkor nem adják meg a feszültségszintet! Ez hiányos információ, és ez a hiány sokba kerülhet a biztonságos mûködtetés szempontjából. A CAT besorolás megadja azt a tranziens szintet, amelynek az elviselésére a mûszert tervezték. Lehet, hogy egy tranziens amplitúdója több kv, de az idôtartama meglehetôsen rövid, tipikusan 50 µsec. Fô veszélye az, hogy ha egy szinuszos feszültség csúcsára kerül, ívet húzhat, ami csak a nullátmenetkor alszik ki. CAT IV-es környezetben a rövidzárási áram túllépheti az 1000 A-t. Ha egy mûszer egy ilyen áramkört mér, ez több száz kw hôteljesítményt jelenthet, néhány milliszekundumos idôtartamra. A levegô gyors kitágulása a mûszer szétesését vagy felrobbanását okozhatja. A következmény tûz, égési sérülés és szétrepülô részek lehetnek. Egy adott kategóriába soroláshoz gyártott mûszer tranziens hatására létrejövô átütés megelôzésére a 31. ábra: Az elektromos tápellátást kategóriákba soroljuk A CAT besorolás fontossága A szabadvezetékek, vagy földkábelek jelentik a CAT IV környezetet, mivel a tápellátás energiája annál nagyobb, minél közelebb vagyunk a transzformátorhoz. Ez a legveszélyesebb környezet, és a legmagasabb szintû védelmet igényli. Ahogy a feszültség bejut az épületbe a biztosítótáblán át, az áramkör impedanciája megnô, és ez csillapítja a tranzienseket, csökkentve ezzel az azok számára elérhetô energiát. Ez a folyamat, azaz a fokozatos csillapítás, az alacsonyabb energiaszint és a csökkenô kockázat folytatódik a többi kategóriában. A dugaszoló aljzattól kiindulva a besorolás CAT II, a berendezések (fénymásolók, televíziók, stb.) belseje, amelyeket belsô transzformátor választ le, a környezet CAT I besorolású. Ez a leosztás okozza, hogy a háztartási berendezések nem szoktak felrobbanni, ugyanakkor a multiméterek igen. Ha egy multiméter tartalmazza a CAT IV-re vonatkozó méréstartományt, ezzel azt a hamis benyomást keltheti, hogy az eszköz ilyen környezetben is használható. Néhány CAT besorolással kapcsolatos statisztika Ne keverjük össze az állandósult állapotban mérhetô feszültséget a tranziens feszültséggel! A mûszernek ellen kell állnia a névleges feszültség sokszorosát kitevô tranziens feszültségnek. Példának okáért, egy CAT IV-es környezetben a mûszer névlegesen 300 Veff feszültséget biztonsággal elvisel, de ellen kell állnia 24 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

27 a 4 kv-os tranzienseknek! Milyen valószínûséggel következhet ez be? A kis tranziensek (néhány száz volt), naponta fellépnek, de szerencsére a nagyok (5-10 kv) csak ritkán jelentkeznek. Ez azonban nem jelenti azt, hogy figyelmen kívül lehetne ôket hagyni. Egy helyesen méretezett mûszer esetén az átütés valószínûsége 1 ppm nagyságrendben van óránként, a hálózathoz való csatlakoztatás idôtartamában. Ha azonban a védelmet egy kategóriával lejjebb visszük, a baleset bekövetkezésének esélye a 30-szorosára nô. Ez azt jelenti, hogy egy nem megfelelô kategóriájú mûszer feszültség alatt álló hálózaton történô napi egy órás, évi 200 napos használata esetén a veszélyes helyzet 18 havonta alakulhat ki. Forgógépek szigetelési ellenállásának vizsgálata 2000 márciusában az IEEE-SA szabványosítási testület jóváhagyta az IEEE szabványnak az IEEE Power Engineering Society által készített átdolgozását. Ez az átdolgozás az IEEE szabvány, az IEEE által javasolt gyakorlat a forgógépek szigetelési ellenállásának vizsgálatára. A villamos forgógépek szigetelôanyagaiban végrehajtott változtatás eltérô szigetelési ellenállás jelleggörbéket eredményezett, ami szükségessé tette az IEEE szabvány lényeges átdolgozását. Az IEEE szerint a szabvány az alábbiakra vonatkozik: n forgógépeket gyártó egyének és szervezetek n forgógépek átvételéért felelôs egyének és szervezetek n forgógépek vizsgálatáért és karbantartásáért felelôs egyének és szervezetek n forgógépek üzemeltetéséért felelôs egyének és szervezetek A Megger azt javasolja, hogy mindenki, aki forgógépek vizsgálatában és/ vagy karbantartásában részt vesz, részletesen nézze át ezt a szabványt. Mi most kiemelünk néhány pontot. Az IEEE es szabvány eljárást javasol 1 LE-s (750 W) és nagyobb teljesítményû forgógépek szigetelési ellenállásának mérésére, és ez szinkron, aszinkron, illetve egyenáramú gépek, valamint szinkron kondenzátorok esetén érvényes. Nem alkalmazható 1 LE alatti gépek esetén. Ezen felül a tekercselés névleges feszültsége alapján vizsgálófeszültséget is javasol, valamint megadja egyen-, és váltóáramú forgógépek szigetelési ellenállásának minimális elfogadható értékét is. A következô táblázat segítséget nyújt a szigetelésvizsgálat során alkalmazandó egyenfeszültség értékére. Megjegyzendô, hogy 12 kv feletti névleges feszültségû tekercsek vizsgálatához 10 kv-ig terjedô vizsgáló feszültség javasolt. A tekercs névleges feszültsége (V)* A szigetelésvizsgálathoz használandó egyenfeszültség (V) < , >12, ,000 *háromfázisú gépek vonali, egyfázisú gépek fázisföld, valamint egyfázisú gépek, és egyenfeszültségû gépek és gerjesztôtekercsek névleges feszültsége A szabvány azt javasolja, hogy valamennyi fázis leválasztva, külön kerüljön vizsgálatra (már ha ez lehetséges), mivel ez lehetôvé teszi a fázisok összehasonlítását. A nem vizsgált két fázist ugyanabba a pontba kell földelni, ahová az állórész, illetve a forgórész vasmagját is kötjük. Amennyiben a három fázist egyszerre vizsgáljuk, csak a földelés irányú szigetelést nézzük! A szigetelési ellenállás mérésekor minden külsô csatlakozó eszközt (kábelek, kondenzátorok, túlfeszültség levezetôk stb.) le kell választani, és le kell földelni! A földelô áramkör által okozott, a mérési eredményeket befolyásoló szórt veszteségek elkerülésére közös földelô pontot kell használni. A szabvány mind a szigetelés ellenállás vizsgálat, mind a polarizációs index (PI) teszt elvégzésérôl szól, és javasolja, hogy lehetôség szerint végezzük el mind a kettôt. Szól arról is, hogy a változások követéséhez célszerû felhasználni az elôzményeket. Ha ezek nem állnak rendelkezésre, a szabvány mindkét vizsgálathoz megad még elfogadható minimális értékeket, amelyekkel megbecsülhetjük a tekercselés alkalmasságát. Ezek azok a minimális értékek, amelyek esetén még elvégezhetô a túlfeszültség vizsgálat, illetve a mûködtetés. A PI javasolt minimális értékei a szigetelôanyag hôosztály szerinti besorolásán alapulnak, és az IEC 60085:1984 szerint a felhasználási területtôl függetlenül minden szigetelôanyagra vonatkoznak. A PI-teszt nem alkalmazható szigeteletlen tekercselés esetén. Figyeljünk arra, hogy a nagyon magas PI-érték (>8) textil, sellakcsillám vagy aszfalt szigetelésû állórész esetén azt mutathatja, hogy a szigetelés termikusan elöregedett, és fennáll a hiba lehetôsége. Szemrevételezéssel kell meggyôzôdni arról, hogy a szigetelés kiszáradt vagy sérült-e? Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 25

28 Hôosztály PI minimális értéke A osztály 1,5 B osztály 2,0 F osztály 2,0 H osztály 2,0 A szigetelési ellenállás ajánlott alsó határértéke egy perc után (40 C-on) a következô táblázatban található. Egy háromfázisú forgórész tekercselés egy fázisán a szigetelési ellenállás alsó határértéke úgy, hogy a másik két fázis le van földelve, az egész tekercselés szigetelési ellenállásának körülbelül kétszerese kell, hogy legyen! Ha minden egyes fázist külön vizsgálunk úgy, hogy a másik két, nem vizsgált fázison Guard terminált használunk, a szigetelési ellenállás alsó határértéke az egész tekercselés ellenállásának háromszorosa, kell hogy legyen! Minimális szigetelési ellenállás (MΩ) kv* + 1 A vizsgált minta a legtöbb, kb elôtt gyártott tekercselés, valamennyi gerjesztô tekercs, és minden egyéb, az alábbiakban nem felsorolt fajta 100 a legtöbb 1970 után gyártott egyenfeszültségû forgórész és váltóáramú tekercselés (sablon formázott tekercselés) 5 vadtekercselésû állórész tekercselés és 1 kv alatti sablon formázott tekercselés * kv a végpont- végpont közti névleges feszültség kveff- ben A gép névleges teljesítménye határozza meg, hogy a tekercselés szigetelési ellenállásának és PI-értékének legalább milyen értékûnek kell lennie. Névleges teljesítmény kva vagy kevesebb Értékelési szempont A PI és a szigetelési ellenállás értéke (40 ºC) közül legalább az egyiknek meg kell haladnia a minimális értéket kva felett MIND a PI, MIND a szigetelési ellenállás értékének (40 ºC) meg kell haladnia a minimális értéket A hômérséklet hatása A hômérsékletingadozásnak messzemenô hatásai lehetnek a kapott szigetelési ellenállási értékekre. Ugyanazon a vizsgált berendezésen az ellenállás jelentôsen csökken, ha a hômérséklet növekszik. Különbözô szigetelôanyagoknak különbözô mértékben változik az ellenállása a hômérséklet függvényében. A gyártók is különbözô hômérséklet-korrekciós táblázatokat adnak meg. Amennyiben a hômérsékletkorrekciós táblázat nem érhetô el, ajánlott saját táblázat elkészítése, a berendezés szigetelési ellenállásának, két különbözô hômérsékleten mért értéke alapján. Ez alapján elkészíthetô a grafikon, amelyen az ellenállást (logaritmikus skálán) a hômérséklet (lineáris skálán) függvényében ábrázoljuk. A függvény egy egyenes vonal lesz, amelyet bármilyen hômérsékletre kivetíthetünk, ezáltal lehetôvé téve a korrekciós faktor közvetlen leolvasását. Ha részletes adatok híján nem lehetséges a táblázat elkészítése, általánosságban elmondható, hogy minden 10 C-os hômérséklet-emelkedéssel az ellenállás a felére esik, vagy minden 10 C hômérséklet-csökkenéssel az ellenállás megduplázódik. Eszerint egy 100 GΩ-os ellenállás (20 C hômérsékleten) 25 GΩ-ra csökken 40 C-os hômérsékleten. Miért is olyan fontos a hômérséklet-korrekció? Példának okáért nézzük meg az alábbi táblázatot, amelyben egy motor szigetelési ellenállási adatait láthatjuk különbözô idôpontokban egy év folyamán, különbözô hômérsékleteken (15 C tartományon belül). A hômérséklet-korrekció az általános összefüggés alapján került elvégzésre. Dátum Szigetelési ellenállás (MΩ) Hômérséklet (ºF) Hômérséklettel korrigált szigetelési ellenállás (MΩ) Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Január Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

29 A kapott értékek félrevezetôek lehetnek, ha a hômérséklet-korrekciót nem végeztük el. A korrekció nélkül leolvasott értékeket grafikonon ábrázolva olyan függvényt kapunk, amelyet aligha használhatunk trendek megfigyelésére. Ha a leolvasott értékeket hômérséklet-korrekció után grafikonon ábrázoljuk, értékes információhoz juthatunk a szigetelés minôségromlásának ütemérôl. A hômérséklet-korrekció különösen fontos magas feszültséggel való vizsgálatnál, vagy finomabb, érzékenyebb méréseknél. 32. ábra: Szigetelési ellenállás grafikon hômérséklet-korrekció nélkül veszik át a levegô nedvességtartalmát. A legtöbb, ami ezzel kapcsolatban elmondható az, hogy a páratartalom egy fontos környezeti tényezô, melynek hatásait nem lehet figyelmen kívül hagyni a mérési eredmények kiértékelésénél. A hômérséklettel ellentétben a páratartalom hatása a szigetelési ellenállásra nem írható le lineáris függvénnyel, és amíg a hômérséklet nem esik a harmatpont alá, a páratartalom hatása lényegében elhanyagolható A környezô levegô páratartalmának növekedése változó mértékben lehet hatással a szigetelési ellenállásra. Amennyiben a berendezést rendszeresen a harmatpont (az a hômérséklet, amikor a levegô páratartalma folyadékként lecsapódik) feletti hômérsékleten mûködtetjük, a mérési eredmények alig változnak a páratartalom következtében. A fenti állítás még akkor is igaz, ha a tesztelt berendezés ki van kapcsolva, amennyiben a hômérséklet nem csökken a harmatpont alá (és a szigetelés felülete mentes minden szennyezôdéstôl, úgy mint por/ szösz, savak és sók, amelyek megkötnék a nedvességet). Elektromos berendezéseknél elsôsorban azokra a felületekre kell ügyelnünk, amelyek nincsenek lefedve, és így a rajtuk lecsapódó pára a szigetelés egészének minôségét lerontja. Több tanulmány kimutatta, hogy a pára elôször a szigetelés repedéseiben és nyílásaiban fog lecsapódni, azelôtt, hogy a szigetelés felületén láthatóvá válna. A harmatpont-mérések információt adhatnak arról, hogy láthatatlan páralecsapódás történt-e, módosítva a vizsgálati eredményeket. A páratartalom hatásait vizsgálva a vizsgáló feszültség növelésével egyre elôvigyázatosabbnak kell lennünk, mivel a magasabb feszültségek sokkal erôsebb ionizáló hatással bírnak. Ennek következtében az a páratartalom, amely lényegében nem volt hatással a mérési eredményre 1kV-on, lehetséges, hogy meglepôen alacsony értékeket eredményez 5kV-on. Ez nem feltétlenül baj. A különbözô feszültségen kapott eredmények közötti különbség nedvesség jelenlétére utal a berendezésben, így további mérésekkel ( Guard csatlakozóval, illetve anélkül) megállapíthatjuk, hogy a berendezés felületén, vagy belsejében található-e nedvesség? 33. ábra: Szigetelési ellenállás grafikon hômérsékletkorrekcióval A páratartalom hatása A páratartalom (a levegô nedvességtartalma) hatással van a szigetelési ellenállásra, de ezt a hatást nem lehet olyan egyszerûen számszerûsíteni, mint a hômérsékletét, mivel a különbözô szigetelôanyagok különbözô mértékben IP - Behatolás elleni védelem Valahol a legtöbb mûszer kézikönyvében, az apró betûs részben, megtaláljuk az eszköz IP besorolását, egy számot, amely a felhasználó számára létfontosságú információt tartalmaz. Sôt, az IP besorolás alapján a felhasználó megállapíthatja, hogy a mûszer megfelel-e a mérési alkalmazáshoz, és a mérési környezethez? Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 27

30 Az IP rövidítés behatolás elleni védelmet (Ingress Protection) jelent. Az IP besorolás tehát azt mutatja meg, hogy az eszköz milyen mértékben képes ellenállni idegen anyag behatolásának. Az IP besorolási rendszert az IEC (International Electrotechnical Commission) vezette be az 529- es szabványban, és a felhasználók a segítségével maximalizálhatják a mûszer élettartamát. A felhasználót abban is segítheti, hogy biztosan olyan mûszert vásároljon, amelyet arra terveztek, hogy abban a munkakörnyezetben is hiba nélkül mûködjön, ahol a méréseket el kell majd végezni. Az IP besorolást jelzô szám két számjegybôl áll, amelyek külön jelenéssel bírnak. A megjelölés arra utal, hogy az egység mennyire képes ellenállni idegen anyagok behatolásának, ami nedvesség illetve por lehet (minél nagyobb a szám, annál jobb a védelem). Mit mond a felhasználónak egy tipikus érték, az IP54, az adott modell alkalmazhatóságáról? Ha nagyon jól tájékozottnak akarunk tûnni, a besorolást IP öt-négy -ként és nem IP ötvennégy -ként fogjuk leolvasni. A két számjegy két külön dologgal áll kapcsolatban, és nem egymással. Az elsô számjegy apró részecskék behatolására vonatkozik, azaz arra, hogy szilárd anyagok milyen mértékig képesek áthatolni a házon. Az 5-ös szám arra utal, hogy a berendezés porvédett, és a készülék belsejéhez nem lehet 1 mm-es, vagy annál vastagabb dróttal hozzáférni. Ennél csak egy magasabb besorolás létezik: porzárt. A második szám a nedvesség elleni védelemre vonatkozik. A 4-es besorolás arra utal, hogy a készülékház bármilyen irányból ráfröccsenô víz ellen védett. A magasabb, 5-8 besorolások vízsugár, rövid, vagy folyamatos alámerülés elleni védelemre utalnak. Ez mind rendben van, de kit érdekel? Tegyük fel, hogy egy eszköz, amelyet meg szeretnénk vásárolni, csak IP43-as besorolást kapott. Mit mond el az IP besorolás a készülék használhatóságáról? Használhatnánk a mûszert egy bányában vagy cementgyárban? Aligha! A 4-es részecske- védelmi besorolás csak 1mm-es vagy annál nagyobb szemcsék elleni védelemre utal. Egy 1mm-es részecske kôszikla méretû a tipikus ipari finomszemcsés porhoz képest. A levegôben szállingózó por bizony rövid úton tönkretenné a mûszert. Tegyük fel, hogy a készülék besorolása IP42. A 2-es szám arra utal, hogy a berendezés csöpögô víz ellen védett, azaz a levegôben szálló permet ellen nem nyújt védelmet. Egy készülék megvásárlása olyan környezetben való használatra, amely az IP besorolás szerinti védelmi szintnél erôsebb igénybevételt jelent, azzal jár, hogy hamarosan új mûszert kell venni. Mit jelent az IP 40-ás besorolás? Mivel a nedvesség elleni védelem 0, a készülék semmilyen folyadék behatolása ellen sem védett. Az alábbi táblázatok segítséget nyújtanak különbözô IP besorolások értelmezéséhez, és hogy azok mit jelentenek a felhasználó számára. Védelem veszélyes behatolás ellen (elsô számjegy) Érték Leírás 0 Nem védett Kézfejjel való hozzáérés ellen 1 védett (50 mm) Ujjperccel való hozzáérés ellen 2 védett 12 x 80 mm) Szerszámmal való hozzáérés ellen 3 védett (2,5 mm) Huzallal való hozzáérés ellen 4, 5, 6 védett (1 mm) Szilárd anyagok behatolása elleni védelem (az elsô szám) Érték Leírás 0 Nem védett 1 50 mm, vagy annál nagyobb idegen test behatolása ellen védett 2 12,5 mm, vagy annál nagyobb idegen test behatolása ellen védett 3 2,5 mm, vagy annál nagyobb idegen test behatolása ellen védett 4 1 mm, vagy annál nagyobb idegen test behatolása ellen védett 5 Porvédett 6 Porzárt Folyadékok behatolása elleni védelem (a második szám) Érték Leírás 0 Nem védett 1 Felülrôl csöpögô víz ellen védett 2 Felülrôl csöpögô víz ellen védett, 15 -ig döntött állapotban 3 A függôlegestôl 60 fok irányban permetezô víz ellen védett 4 Bármilyen irányból ráfröccsenô víz ellen védett 5 Bármilyen irányból érkezô vízsugár ellen védett 6 Bármilyen irányból érkezô erôs vízsugár ellen védett 7 Idôszakos vízbemerítésnek ellenáll 8 Folyamatosan víz alatt tartásnak ellenáll 28 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

31 Nagyfeszültségû vizsgálatok Nincs igazán egyértelmû definíció arra, hogy mi is a nagyfeszültségû vizsgálat. Bár gyakran használják, a definíció helyzetfüggô, és a mérést végzô szakember tapasztalatától és temperamentumától függ. A nagyenergiájú teszt lényegében egy villamos igénybevétel-vizsgálat, ahol a berendezés névleges feszültségénél kétszer, vagy háromszor nagyobb feszültséggel mérünk. Vannak, akik ezt túlfeszültség-vizsgálatnak hívják, mert a berendezést a névleges feszültségnél jóval magasabb feszültségen teszteljük, nem úgy, mint a nagyfeszültséggel végrehajtott szigetelésvizsgálat esetén, amelyet általában a névleges feszültség alatti szinten folytatunk le. A túlfeszültség-vizsgálat a normálistól eltérô igénybevételt okoz a berendezésben, amely a szigetelés elöregedésének gyorsulását okozza. Vannak bizonyos szabványok, amelyek elôírják a feszültség addig a szintig való növelését, ahol a szigetelés átüt. Túlfeszültség-vizsgálat elvégzése elôtt általános gyakorlat egy a névleges feszültség alatti szinten elvégzett PI-teszt lefuttatása, hogy a szigetelést elôminôsítsük. A nagyenergiájú vizsgálatot szükség szerint váltó-, vagy egyenfeszültséggel is el lehet végezni. Olyan berendezések esetén, ahol jelentôs kapacitás van, zárlat léphet fel a váltóáramú vizsgálat során, szükségessé téve a teszt nagy árammal való lefolytatását, hogy a kapacitív töltôáramokat felülmúlja. Ilyen esetekben elfogadható egy DC-vizsgálat elvégzése, azonos csúcsfeszültség használatával. Az áramerôsség (na) és az ellenállás (MΩ) értékeinek összevetése A szigetelésvizsgáló berendezések áramerôsséget mérnek, majd ezt alakítják át ellenállássá. Miért is van erre szükség? Ez legnagyobb részben hagyomány, megszokás kérdése. Egy jó minôségû szigetelés magas, míg egy rossz minôségû szigetelés alacsony értéket ad. Ráadásul, egy jó szigetelô réteg alapvetôen ellenállás jellegû. Ha megduplázzuk a mérési feszültséget, az áramerôsség is kétszer akkora értéket vesz fel, az ellenállás viszont állandó marad. Ezzel együtt, néha egyszerûbb rátalálni egy hiba okára úgy, hogy az ellenállás helyett az átfolyó áramra koncentrálunk. A választás a szakember kezében van, mivel a legtöbb modern szigetelésvizsgáló berendezés mindkét mértékegységben ki tudja jelezni az eredményt. Átégetési funkció Teljes körû 1kV feletti szigetelésvizsgálók gyakran rendelkeznek az úgynevezett égetés funkcióval. Ez a funkció, bár ritkán használják, mégis lehetôséget biztosít egy szûk felhasználási területen belül. A szigetelésvizsgáló készülékek nagyfeszültséget kapcsolnak nagy ellenállásokra. Akkor viszont, amikor a szigetelésben hiba lép fel, az ellenállás leesik, az áramerôsség megnô és a feszültség is leesik. Ha egy ilyen helyzetben nem avatkozunk közbe, az átütési szikra kialszik, az ellenállás megnô, a feszültség megnô, ami által ismét átütés jön létre, és így tovább. Ez a folyamatos ciklus nem teszi lehetôvé az ellenállás megmérését, ráadásul tovább rontja a már létezô gyenge pontokat és égéseket a szigetelésben. A szigetelés további roncsolását elkerülendô, a legtöbb szigetelésvizsgáló egyszerûen csak kikapcsol. Amikor viszont pont az átütés helyét próbáljuk megtalálni, ez kimondottan megnehezíti a munkát. Ezekre az esetekre találták ki a legtöbb szigetelésvizsgálóban megtalálható égetés funkciót; ha ezt aktiváljuk, a berendezés nem fog automatikusan kikapcsolni, hanem megtartja az ívet, alacsony árammal. Tartsuk szem elôtt, hogy a készülék rövidzárlat elleni védelme még ilyenkor is érvényben van. A mûszer nem képes tartós és a szigetelésre káros rövidzárlat fenntartására. Az égetés funkció ezáltal lehetôvé teszi, hogy a kezelô megtalálja a szigetelési hiba helyét azt figyelve, hogy a vizsgált készülékben hol látható szikra, vagy füst, vagy egy ionizáció- érzékelôvel is lokalizálhatja a hibát. Miután a tekercselések szigetelésében kialakult lyukakat megtaláltuk, azok szigetelô lakkal javíthatóak, hogy a berendezést újra üzembe lehessen helyezni. Vezetékek karbantartásánál egy magas potenciálú vizsgálót használhatunk (amely sokkal magasabb áramerôsségen mûködik, mint a szigetelésvizsgálók) arra, hogy átüttessünk egy rejtett, nagyellenállású hibát, ezáltal lehetségessé téve, hogy a hiba helyét ív reflexiós méréssel találjuk meg. Villamos berendezések kiszárítása Az elektromosság és a nedvességtartalom nincsenek jó barátságban, így sokszor szükség lehet a szigetelés kiszárítására. Ezzel a módszerrel a szigetelésbôl eltávolítható a felületi-, és bizonyos esetekben a belsô részekben található nedvesség. Egyes berendezések külön erre a célra készített, beépített fûtô tekercsekkel rendelkeznek. Ezen kívül Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 29

32 számos más megoldás is rendelkezésre áll elektromos eszközök kiszárítására. A legbiztosabb megoldás a problémára az, ha a tekercseléseket megfelelô hômérsékletû, és levegôkeringtetéssel ellátott sütôbe helyezzük. Ha ez nem lehetséges, használhatunk infravörös izzókból készített paneleket, vagy egy külsô burkolattal láthatjuk el az eszközt és gôzcsövek, vagy ellenállásfûtés segítségével száríthatjuk ki az eszközt. A levegô szabad cirkulációhoz megfelelô nyílásokat kell biztosítani, mert különben a nedvesség eltávozásakor a szárítókamrán belül megnövekszik a páratartalom. A levegô áramoltatásához ventillátorokat is használhatunk. kiszáradt, további tisztításra van szükség ahhoz, hogy az összes fennmaradó port eltávolítsuk. A portalanítást száraz sûrített levegôvel végezhetjük, ha a légnyomás nem haladja meg a 40 psi-t. A berendezések üzemképességének helyreállításához vákuumszárításra is lehetôség van, de ez a módszer komoly óvintézkedéseket igényel, és csak tapasztalt szakember végezheti. További lehetôség, hogy kisfeszültségen áramot vezetünk a tekercselésbe. Ezt a módszert azonban addig ne használjuk, amíg a szigetelési ellenállás el nem éri a 100 MΩ-ot. Az áram csak a készülék névleges áramának töredéke lehet, és utána is folyamatosan ügyelnünk kell, hogy a szigetelt részek ne melegedjenek jobban, mint a névleges maximális hômérsékletük. A maximális szárítási hômérséklet a tekercselésen nem haladhatja meg a hômérôvel mért 90 C fokot. Ezáltal kivédhetô nemcsak a szigetelés gyors termikus öregedése, hanem az esetleges gôzképzôdés és a nedves légnyomás emelkedés által okozott károk is. Ha szárításra van szükség, régebbi mérési eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a szigetelés mikor lesz nedvességmentes. A korábbi szigetelésvizsgálati eredmények fontosságát jól mutatja például egy víz alá került motor esete. Alapos tisztítás után a motort egy Megger vizsgálóval megmérjük, és a szigetelés 15 MΩ értéket mutat. Ha a korábbi vizsgálatok során a szigetelési ellenállás 10 és 20 MΩ között mozgott, arra következtetnénk, hogy a motor jó állapotban van és üzemképes. Abban az esetben, ha a korábbi mérések során a mért szigetelési ellenállás rendesen 100 és 150 MΩ között volt, arra következtethetünk, hogy a motor tekercseléseiben továbbra is nedvesség van. Amikor szárításra van szükség, és korábbi szigetelési ellenállási eredmények alapján állapítjuk meg, hogy a berendezés tekercselése üzemképes-e, vagy hogy rá lehet-e kapcsolni a vizsgálófeszültséget? A szárítást addig folytassuk, amíg biztosak nem leszünk abban, hogy az eredmények megbízhatóak! Gyakran az ellenállási görbe egy pár hirtelen esés után egyenesedik csak ki, vagy kezd egyenletesen növekedni. Ez a tekercselésbôl eltávozó nedvességnek tudható be. Amikor a készülék teljesen 34. ábra: Tipikus ellenállás görbe kiszárításkor A 34. ábrán egy egyenáramú motor forgórész tekercselés kiszáradási görbéje látható, amin megfigyelhetjük, hogy változik a szigetelési ellenállás. A görbe eleje lejt, ahogy a magasabb hômérséklet hatására csökken az ellenállás. Ezután, ahogy a hômérséklet állandósul és a tekercselés szárad ki, az ellenállás állandó hômérséklet mellet nô. Végül nagy értékre nô, ahogy elérjük a szobahômérsékletet (20 C). Egy fontos figyelmeztetés nedves szigetelés vizsgálatához: a nedves berendezés vizsgálat során hajlamos az átütésre. Ha a tekercselések sok nedvességet szívtak magukba, még alacsony feszültségen is átüthet a szigetelés. Magas feszültségek alkalmazásakor tehát különösen körültekintônek kell lennünk. A fejlettebb Megger szigetelésvizsgálók lehetôvé teszik a vizsgálati feszültség tetszôleges megválasztását 25 V-tól 5000 V-ig, 25 V-os lépésekben. A vizsgált eszköz kisütése Valószínûleg emlékszünk még, hogy arra tanítottak, süssük ki a kondenzátort, és a kapcsait rövidre zárva tároljuk. De végiggondoltuk-e valaha, hogy miért van rá szükség arra, hogy rövidre zárjuk a kapcsokat, amikor a kondenzátort kisütöttük, és valószínûleg még meg is mértük, hogy nem maradt-e benne feszültség? 30 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

33 A válasz a dielektromos abszorpciós áram. Ha a kapcsokat nem zárjuk rövidre, a dielektromos abszorpció által eltárolt energia lassan visszaszivárog. A negatív töltés a negatív pólusba, a pozitív pedig a pozitív pólusba. Bizonyos idô elteltével ez a töltés veszélyes szintekre emelkedhet, akár olyan magasra, mint az eredeti vizsgáló feszültség, jelentôs energiaszint mellett. Ez az energia akár veszélyes is lehet. A szigetelésvizsgálat végén a vizsgált minta úgy viselkedik, mint egy feltöltött kondenzátor, azaz jelentôs mennyiségû energia marad tárolva a szigetelô dielektrikumban. A vizsgálat tárgyának feltöltésével és kisütésével kapcsolatban létezik egy fontos ökölszabály. Ez a szabály azt javasolja, hogy a kisütés a töltési idô ötszöröséig tartson. Ha tehát egy tíz percig tartó PIvizsgálatot végeztünk, a kisütés 50 percig tartson. A jó minôségû vizsgálóberendezés a vizsgálat befejezésekor, vagy megszakításakor azonnal automatikusan kisüti a vizsgált eszközt. A gyengébb minôségû mûszereken erre külön gomb, vagy kapcsoló található, ami egy lépéssel meghosszabbítja a vizsgálatot. Ha ez a lépés kimarad, az halálos lehet arra nézve, aki ezt követôen a vizsgált eszközhöz hozzáér. A Megger gyártmányú szigetelésvizsgálók a kisütés során mérik és kijelzik a minta feszültségét mindaddig, amíg az egy biztonságos szintre nem csökken. Ekkortól biztonságosan lehet a mintához nyúlni. Azonban eddig a pontig csupán a tárolt kapacitív töltést sütöttük ki. Ahogy azt a korábbiakban említésre került, a vizsgálat kezdetén a kondenzátorok viszonylag gyorsan feltöltôdnek. Hasonlóképpen a vizsgálat végén a tárolt kapacitív töltés is gyorsan kisül. Azonban a dielektromos abszorpciós áram sokkal hosszabb ideig folyik, és a megszûnése is több idôt vesz igénybe. Emiatt a minta érintése közvetlenül a mérés befejezése után biztonságos. Ha azonban a kapcsok nincsenek rövidre zárva, egy idô után a töltések veszélyes feszültséget hoznak létre. Tehát, hacsak nem vesszük az eszközt azonnal használatba, gondoskodjunk a rövidre zárásáról és a leföldelésérôl! Nagyméretû berendezések feltöltôdési ideje Az egyik gyakran feltett kérdés az, hogy mennyi ideig tart egy adott eszköz feltöltése, amire azt válaszoljuk, hogy nem tudjuk! Miért nem? Nos, a válasz az érintett darab aktuális elrendezésétôl függ. Például, a Megger S a töltés sebessége kevesebb, mint 5 másodperc mikrofarádonként, 2 ma rövidzárási áram esetén, és kevesebb, mint 2,5 másodperc mikrofarádonként, 5 ma rövidzárási áram esetén. Tehát, ha ismert a mérendô minta kapacitása, meg tudjuk állapítani a töltés idejét; mindegy, hogy motorról, kábelrôl vagy csak egy darab szigetelôanyagról van szó. Motoros meghajtású szigetelésvizsgálók A másik sokszor hallott kérdés az, hogy mi történt a régi fadobozos, motoros hajtású szigetelésvizsgálókkal? Ezek a külsô motoros hajtású fadobozok 1910 és 1972 között készültek, és az eredeti, Evershed által szabadalmaztatott kereszttekercses ohmmérôt használták. Ez egy nagy, nehéz mozgórész volt, ami, ahogy a neve is mutatja, két, egymáshoz képest szögben álló tekercset tartalmazott. Ez volt az elsô igazi ohmmérô. A mozgórész ilyen felépítésének vannak elônyei és hátrányai. A fô elôny a mozgórész tömege miatti jelentôs tehetetlensége volt, ami miatt érzéketlen volt az interferenciával és a tranziens eseményekkel szemben. Ez nagyon sima mozgást eredményezett. Szerencsétlen módon a mozgórészt már pusztán a súlya nagyon érzékennyé tette, ezért a mûszerrel nagyon óvatosan kellett bánni. Továbbá a mûszert vízszintbe kellett állítani, ezért vízszintmérô volt beleépítve, állítható lábakkal. A mozgások messzemenôen érzéketlenek voltak, a mérhetô értékek maximuma valahol a MΩ-tartomány tetején, a GΩ-tartomány alján volt. Alternatív tápellátást fejlesztettek. A régi generátor nagy és nehéz volt, aki megpróbálta ezek forgatókarját megtekerni, bizonyíthatja, hogy egy PI-vizsgálat elvégzése igen nehézkes tudott lenni. A technológiai fejlôdés lehetôvé tette az elektronikai mozgás használatát, ami robusztusabb és pontosabb lett. Új kisfeszültségû generátorokat fejlesztettek ki, amelyek sokkal könnyebbé tették a kézi forgatást, végül az akkumulátor technológia lehetôvé tette a tisztán telepes mûködtetést. Ez vezetett a ma ismert hosszú mûködési idejû, nagyon stabil tápegységekhez. Az elektronika felhasználása robusztusabb, pontosabb és gyorsabban reagáló mûszereket eredményezett. Ez több információt tud nyújtani, ami megmutatja az eddig a tápellátás relatív instabilitása és a mozgás tehetetlensége miatt teljesen elrejtett tranzienseket. Melyik a jobb? A döntés az Öné! A MÉRÔVEZETÉKEK KIVITELE A mérôkábel-szettet arra tervezték, hogy sokféle feszültségmentes rendszerhez lehessen vele a szigetelésvizsgálathoz csatlakozni. Minden esetben a felhasználó feladata a biztonságos munkakörülmények biztosítása, és annak ellenôrzése, hogy a rendszerhez történô csatlakozás biztonságos-e? A villamosan szigetelt rendszerek jelentôs kapacitással rendelkezhetnek, amely a szigetelésvizsgálat során magas töltöttségi Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 31

34 szintet érhet el. Ez a töltés halálos is lehet, és ezért a csatlakozásokat, beleértve a vezetékeket és csipeszeket is, a vizsgálat alatt nem szabad megérinteni! A rendszert a csatlakozások megérintése elôtt biztonságos módon ki kell sütni! Minden precíziós mûszernek kulcsfontosságú részét képezik a mérôvezetékek, és a gyakorlati alkalmazásokban található sokféle eszközhöz való megbízható, biztonságos csatlakozáshoz, valamint a hosszantartó használathoz kiemelkedô fontosságúak. A gondos tervezés biztosítja az ismételt csatlakozás gyakorlati és biztonságos lehetôségét. Csak a legjobb és legmegfelelôbb anyagokat szabad felhasználni, a teljesítôképesség és a biztonság megfelelô keverékének biztosításához. A gondos kábelspecifikáció példájaként említhetjük, hogy minden körülmények között rugalmasnak kell maradnia, és kiemelkedôen jó szigetelési tulajdonságokkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy ne befolyásolja az elvégzett mérést. Kettôs szigetelésû szilikon vezeték használata megbízható és biztonságos mérést tesz lehetôvé. A gyenge, vagy elektromosan szivárgó kábelek használata meghamisíthatja a mérést, és ekkor a tökéletes állapotú szigetelést is rossznak minôsíthetünk, ezzel felesleges idôt és pénzt fordítva a szükségtelen javításra. Ez fôként hosszú mérôkábelek használata esetén érvényes.. Jelentôs javulás a biztonság terén Az IEC részletezi a villamos mérô-, és vizsgálóberendezések kézi szerelvényeire vonatkozó biztonsági elôírásokat. A szabványhoz egy sor kiegészítés készült a rövidzárlat és az ívhúzás megakadályozása érdekében. Két kockázatot vettek figyelembe: (1) két nagy energiájú vezeték mérôcsúccsal, vagy krokodilcsipesszel okozott rövid idejû áthidalásának veszélye, és (2) az áramvezetô kör megszakításának veszélye. Ezek a kockázatok felléphetnek azokban a környezetekben, ahol az 5, illetve 10 kv-os szigetelési ellenállásmérôket használjuk. Ha a csatlakoztatás során két nagyenergiájú vezetéket egy pillanatra rövidre zárunk, igen nagy áram fog folyni, amely felmelegíti a fémet, és leolvasztja a szigetelést. Már ez önmagában komoly égési sérülést tud okozni a csipesz, vagy mérôcsúcs közelében álló kezelônek, illetve a közelben tartózkodóknak. Ezen túlmenôen, ha áram folyik, és eközben az érintkezés megszakad, a szikrázás rendkívül komoly helyzetet alakíthat ki, ez az ún. ívhúzás. Ennek veszélyét a szabvány az alábbiak szerint írja le: A szikrázás ionizálja a közelében lévô levegôt, ami folytonos áram folyását teszi lehetôvé a mérôcsúcs, vagy a krokodilcsipesz közvetlen közelében. Ha elegendô energia áll rendelkezésre, ez a szabványban megadottak szerint azt jelenti, hogy levegô ionizációja folytatódik, és egyre növekvô áram fog folyni a levegôn át. Az eredmény ívhúzás, ami robbanáshoz hasonlít, és sérülést, vagy akár a kezelô vagy a mellette álló személy halálát is okozhatja. Az IEC :2008 megköveteli a mérôcsúcsok és krokodil csipeszek olyan konstrukcióját, ami kizárja az ívhúzás vagy a rövidzárlat kockázatát, és ez a követelmény valamennyi CAT III és CAT IV kategóriába tartozó csipeszre és fogóra kötelezô. A krokodilcsipeszek külsô felülete nem lehet vezetô, és zárt csipesz semmilyen fémrésze nem lehet hozzáférhetô. A tervezési fázisban részletes mérési és vizsgálati eljárásokat használnak az elektromos kúszóutak és szigetelési távolságok megállapítására, a szabványnak való megfelelés elérésére. A vezetô fém felületek elérhetetlenségét egy IEC szabvány szerint lehet vizsgálni. A biztonságos használathoz figyelembe veendô szempontok A villamos vizsgálatok terén a kezelô számára a munkavégzés biztonsága alapvetô követelmény. A nagyfeszültségû, nagyenergiájú környezetben végzett szigetelés vizsgálat egy sor egyedi kockázatot jelent: 1. A kezelhetôség fenntartása teljesen szigetelt krokodilcsipesz használatánál Amikor az extra-szigetelés miatt nehézkessé válik egy csipesz használata, és nem lehet egykönnyen rácsíptetni a különbözô csatlakozó pontokra, rudakra, vagy drótokra, a kivitelezés miatt haszontalannak tûnhet a csipesz. A kezelô személy késztetést érezhet arra, hogy eltávolítsa az extra szigetelést, hogy a csipeszt rendesen csatlakoztathassa. 2. Hosszú kábelek feltöltött kapacitása elleni védelem Zárható nagyfeszültségû csatlakozók a mûszer oldalon csökkentik annak a veszélyét, hogy az érintkezô valahogy kicsússzon az aljzatból, aminek az lenne az eredménye, hogy a vizsgálat után a berendezésben maradó töltés, amely akár halálos is lehet, észrevétlen marad, mivel a mûszer azt jelzi, hogy nincs több fennmaradó feszültség. A zár-mechanizmus használata egyszerû, és biztosítja a mérôvezeték csatlakoztatását a mûszeroldalon, a vizsgálat, illetve az azt követô kisütés során is megbízható és biztonságos marad a vizsgálat. 32 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

35 3. Nagyfeszültség elleni védelem CAT IV 600V környezetben Mivel a mûszert magasabb szintû hálózati feszültséghez kapcsoljuk (a CAT IV túlfeszültségi kategória ipari telephelyek bejövô áramellátására vonatkozik), extra túlfeszültség elleni védelemre van szükség. Ezek a túlfeszültségek természetes módon keletkeznek a rendszerben, általában kapcsolások, vagy távoli villámcsapások következtében, miáltal a csatlakoztatott mûszerek, vezetékek, csatlakozók, stb., több ezer voltos feszültségnek lehetnek kitéve. Emiatt ezek a készülékek védelmet kell, hogy nyújtsanak a felhasználónak, amíg a csatlakoztatást elvégzi. Egy olyan csipesznek, amit a besorolása alapján 600Vos tápkábelen történô használatra terveztek a CAT IV túlfeszültségi kategóriában, 8kV-os impulzusoknak is ellen kell állnia. 4. Védelem a mûszer kimenete ellen (szigetelés vizsgálat 5 kv vagy 10 kv-on) Sok ember fél attól, hogy szigetelésvizsgálójának kimenetén 5, vagy 10 kv lehet. Azonban a valóságban a mûszer kimeneti árama általában néhány ma-re van korlátozva, és így viszonylag kis kockázatot jelent. Az igazi veszélyt itt nem a mûszerkimenet, hanem sokkal inkább a mûködtetési környezet jelenti. Ha a csatlakoztatott terhelés kapacitív, ez nagyfeszültségre feltöltött állapotban jelentôs energiát tud leadni, megérintése akár halálos áramütést is okozhat! Továbbá számos nagyfeszültségû szigetelésvizsgálat során gyakran szükséges lehet, hogy bizonyos csatlakoztatások elvégzéséhez a felhasználónak létrára kell másznia, ezáltal a magasban történô munkavégzéssel kapcsolatos veszélyeknek is ki van téve. Ilyen helyzetekben - egy egyébként nem veszélyes - áramütés is komoly sérüléseket eredményezhet, azáltal, hogy az automatikus reakció következtében a felhasználó lezuhanhat. Teljesen szigetelt csipeszek használatával ennek kockázata minimalizálható. Biztonsági figyelmeztetések A vizsgálni kívánt áramkört ki kell kapcsolni, áramtalanítani és szigetelni kell, továbbá ellenôrizni kell, hogy az érintése biztonságos-e, mielôtt a szigetelésvizsgálati vezetékeket csatlakoztatnánk! Biztosítani kell, hogy a berendezés ne legyen újra feszültség alá helyezve, amíg a mûszer csatlakoztatva van! Az áramköri csatlakozásokat a szigetelésvizsgálat tartama alatt megérinteni szigorúan tilos! A vizsgálat elvégzése után a kapacitív áramköröket teljesen ki kell sütni, mielôtt a mérôkábeleket eltávolítanánk! A kapacitív töltések akár halálosak is lehetnek. A vizsgált berendezéseket megfelelôen rövidre kell zárni a kisütés után, egészen a következô vizsgálatig, vagy ismételt üzembe helyezésig! Ezt azért kell elvégezni, hogy az eltárolt dielektromos abszorpciós áram ne szabadulhasson fel, a feszültséget veszélyes mértékig növelve. A mérôvezetékeknek - a krokodilcsipeszeket is beleértve - jó állapotúaknak, tisztának, száraznak, és sérült, vagy megrepedt szigeteléstôl mentesnek kell lenniük! Tilos a mérôkábelek használata, ha azokon, vagy a csipeszeken bármiféle sérülés van! A készülékház tervezése és kivitelezése Az 5-, és 10 kv-os szigetelésvizsgálókat széles körben használnak a legkülönbözôbb környezetekben, motorok tesztelésétôl a javítómûhelyben, elektromos vezetékek és kapcsolók vizsgálatáig nagyfeszültségû alállomásokon. A munka jellegébôl adódóan a mérôeszköznek könnyen szállíthatónak és strapabírónak kell lennie. Nem úgy, mint az alállomásokon található berendezések, amelyeknél a tartósságot és biztonságot erôs, földelt fémszerkezetek adják, a szigetelésvizsgálóknak kis méretûnek és könnyûnek kell lenniük, hogy bármilyen helyszínen, és bármilyen tengerszint feletti magasság esetén használni lehessen. Ennek elérésére a mûszergyártók általában valamilyen fröccsöntött, rendszerint ABS, vagy hasonló mûanyagot használnak, könnyû, és tartós, ellenálló készülékházak készítéséhez. Az olyan csipeszekkel, amelyeket nagy dielektromos állandójú polimerekbôl öntöttek, elérhetô, hogy a szivárgási és átütési térközök még a legszélsôségesebb körülmények között is fenntarthatóak maradjanak. A felhasználók biztonságát szolgálja, ha a vizsgálókészülékek megfelelnek az IEC61010 nemzetközi szabvány (Villamos mérô-, szabályozó-, és laboratóriumi készülékek biztonsági követelményei) szigorú szabályozásának. A szigetelésvizsgáló készülékeket nem csak arra tervezték, hogy áramtalanított rendszereken mérje a szigetelési ellenállást, hanem arra is, hogy 600 V váltófeszültségig (fázis-föld) áram alatt levô rendszereket is vizsgálhasson. Mindkét helyzetben szükséges, hogy a készülék képes legyen nemcsak a ráadott feszültség, hanem az esetleges túlfeszültség kezelésére is, amely Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 33

36 valahol, a rendszer egy távoli részén keletkezett, és onnan jut el a hálózaton keresztül a vizsgáló készülékig. Külsô helyszíneken, amelyek kapcsolatban állnak az elektromos elosztó rendszerrel, ilyen túlfeszültségek jelentôsek és nagyon nagy energiájúak lehetnek, a felhasználó számára komoly veszélyforrást jelentve. Még egy olyan szigetelésvizsgálatnál is, ahol a kapcsolt áramkör áramtalanítva lett, egy távoli kapcsolás, vagy villámcsapás következtében igen nagy túlfeszültség keletkezhet a rendszerben, amit a vizsgálónak tudnia kell kezelni, a felhasználó biztonsága érdekében. Azok a mûanyagok viszont, amelyek hozzáadott tûzálló adalékokkal készülnek, nem strapabíróak, így nem állnak ellen olyan jól a terepmunka viszontagságainak. Ez a dilemma komoly kihívást jelent a mérôeszköz-gyártó cégek számára. A Megger egyedi kivitelezési módszerrel állt elô, mégpedig egy kettôs héjú készülékház kivitellel, ahol a készülékház belseje tûzálló mûanyag keverék, amely megakadályozza egy esetleges elektromos tûz terjedését, a külsô héj pedig erôs, strapabíró mûanyagból készül. Tûzállóság Az IEC61010 szabvány súlyosság szerint különbözô kategóriákba sorolja ezeket a túlfeszültségeket, az esemény helye és a tápfeszültség nagysága szerint az elosztórendszerben. Fokozatosan egyre erôsebb túlfeszültségekkel találkozhatunk, ahogy felfelé haladunk az elosztó rendszer hierarchiájában. Kültéri rendszerekhez való csatlakoztatásra tervezett mûszereknek legalább IV-es kategóriájú (CAT IV) tanúsítvánnyal kell rendelkezniük. A CAT IV-es tanúsítvánnyal rendelkezô mûszereknek például gond nélkül el kell viselniük 8000 V-os túlfeszültségû tranzienseket. Abban az esetben, ha ilyen rendszerben túlfeszültség lép fel, amikor a mûszer csatlakoztatva van, az akár átívelést is okozhat a vizsgálóban, ahol a környezô levegô ionizációja hatékonyan rövidre zárhat egy igen magas feszültséggel táplált kört, ezáltal komoly veszélynek téve ki a kezelôt. Emiatt az IEC szerint a mérômûszernek is ellen kell állnia ilyen mértékû túlfeszültségeknek. Az IEC61010 elsô fejezete megszabja továbbá, hogy ha villamos hiba, például telephiba lép fel a mûszerben, akkor az esetleges tûz nem terjedhet a készülékházon kívülre. Két lehetôség van a megfelelôség biztosítására: elôször is egy egyszeres hiba vizsgálat a mûszeren belül, másodszor egy tûzálló készülékház beépítése. Egy igazán biztonságos mûszer mindkét módszert alkalmazza. Sajnos, bár a szokásos fröccsöntött mûanyag készülékházak rendelkeznek fontos jó tulajdonságokkal, úgymint strapabíróság és alacsony súly, a legtöbb esetben nem tûzállóak, így nem nyújtanak kellô védelmet, ha a készülékben elektromos hiba lép fel. 34 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz

37 Megger gyártmányú szigetelésvizsgálók A Megger 5 és 10 kv-os szigetelésvizsgálókat ipari és szolgáltatói felhasználásra tervezték. Valamennyi Megger szigetelésvizsgáló robusztus kivitelû és megbízható az igényes felhasználás érdekében. Ez lehetôvé teszi bármely meglévô motor hatékony vizsgálatát. MIT515, MIT525, MIT1025 Az új MIT sorozat három mûszerbôl áll: kétfajta 5 kv-os, és egy 10 kv-os modellbôl. A sorozatot ipari és energia elosztó hálózatokban történô alkalmazásra tervezték. Az MIT 515 (5 kv-os modell) egyszerû jó-nem jó szigetelésvizsgálatokhoz és alapvetô diagnosztikai vizsgálatokhoz (mint például polarizációs index /PI/) is alkalmazható. A két további modell, az MIT525 (5 kv) és az MIT1025 (10 kv modell) lehetôvé teszi a diagnosztikai célú szigetelés vizsgálatot, valamint memóriát is tartalmaz. Az MIT1025 a magasabb feszültségû eszközök alaposabb vizsgálatára készült. Az MIT-sorozat tagjai a specifikációnak teljesen megfelelô védôkörrel rendelkeznek, a mérési körülmények széles tartományában végzett mérések pontos elvégzéséhez. A vizsgálatot telepes, vagy hálózati táplálással lehet elvégezni, nagy elôny a hosszú telep-élettartam és a gyors feltöltés. Az eredmények tárolásához és a trend-analízishez mind az MIT525, mind az MIT1025 rendelkezik beépített memóriával és USB csatlakozással a letöltéshez, továbbá egyéb diagnosztikai lehetôségekkel (lépcsôfeszültség /SV/) és rámpa-teszt). S1-552/2,S1-554/2,S1-1052/2,S1-1054/2 Az S1-sorozatba kétfajta 5 kv-os (S1-552/2, S1-554/2) és kétfajta 10 kv-os modell (S1-1052/2, S1-1054/2) tartozik. Az S1 egységeket speciálisan áramszolgáltatók számára, átviteli hálózatokban és erômûvekben történô felhasználásra tervezték, ahol magasabb elektromos zaj, és hosszú kábelnyomvonalak várhatók. Valamennyi S1 modellben 5 ma-es kimeneti áramforrás található a kapacitív terhelésekhez. Ezen felül az S1-554/2 és S1-1054/2 modelleknek megnövelt zajtûrô képességük van a legnagyobb kihívást jelentô alállomási környezethez. Az S1-sorozat egységei négyféle diagnosztikai vizsgálatot tudnak végezni, beleértve a PI-, és az SV-vizsgálatokat is, és képesek az eredmények tárolására, amelyek USBcsatlakozón keresztül tölthetôek le. Az S1-sorozat néhány tulajdonsága: n Hálózati, vagy telepes tápellátás n Az 5 ma-es kimenô áram lehetôvé teszi a kapacitív terhelés gyors feltöltését és vizsgálatát. n Méréstartomány: 5 TΩ (5 kv-os modellek), és 35 TΩ (10 kv-os modellek). n A beépített memória tartalom letöltése RS 232-, vagy USB-porton keresztül lehetséges. n Beépített memória az eredmények tárolására Az MIT-sorozat néhány fontosabb tulajdonsága: n Intuitív kezelhetôség forgókapcsolóval n Hálózati, vagy telepes tápellátás S1-554/2 n Könnyû telepcsere n Rámpa-teszt MIT515 S1-1054/2 MIT1025 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz 35

38 Az MJ15 és BM15 modellek 5 kv-os szigetelésvizsgálók n Megfelelt/ nem felelt meg minôsítés a gyors jó/ nem jó vizsgálathoz n Szigetelési ellenállás vizsgálat 20 GΩ-ig n 600 V vizsgáló feszültségig, automatikus kisütés kijelzéssel. A BM15 és az MJ15 könnyen használható kompakt 5 kv-os szigetelésvizsgáló készülékek, amelyek alkalmasak a szigetelési ellenállás gyors, pontos kijelzésére. Mindkét mûszer négy vizsgáló feszültséget (500 V, 1 kv, 2,5 kv és 5 kv), analóg kijelzést, és 20 GΩ-ig terjedô méréshatárt nyújt. Mérôvezetékek A Megger a mérôvezetékek teljes választékát nyújtja, amelyeket az IEC :2008-nak megfelelô biztonsági szigeteléssel láttak el. Ahol célszerû, ott kettôs szigetelést alkalmaznak. Azonban magasabb feszültségszinteken, ahol a nagy fizikai méretek ezt alkalmatlanná tennék, egyszeres szigetelést használnak. A biztonságos üzemeltetésre vonatkozó gyakorlatot kell folytatni, és a feszültség alatt álló csipeszeket, valamint csatlakozásokat tilos megérinteni! A Megger mérôkábelekre vonatkozó további információt a honlapon, az 5 kv-os és 10 kv-os szigetelésvizsgáló termékcsoportnál talál! A BM15 tápellátását 8db AA alkáli elem vagy tölthetô telep biztosítja, az MJ15 a telepes táplálás mellett kézi hajtókaros generátort is tartalmaz. 36 Útmutató az 1 kv feletti feszültségen végzett szigetelésvizsgálatokhoz