Лабораторна робота № 8
МЕТОДИ КОНТРОЛЮ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЇ

8.1 Мета: навчитись вимірювати опір ізоляції за допомогою мегаометру, здійснювати контроль стану ізоляції в трифазних мережах методом трьох вольтметрів.

8.2 Короткі теоретичні відомості

Згідно з ГОСТ 12.1.009-76 “ССБТ. Электробезопасность. Термины и определения” робоча ізоляція – це електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, яка забезпечує її нормальну роботу і захист від ураження струмом.

Стан ізоляції в значній мірі визначає ступінь безпеки електричних мереж. Опір ізоляції в мережах з ізольованою нейтраллю визначає величину струму замикання на землю, а тобто і струму, який протікає через тіло людини:

де Uф – фазна напруга мережі, В; Rл – опір людини, Ом; rіз  – oпip ізоляції проводів А, В і С відносно землі, Ом.

В мережах із заземленою нейтраллю струм замикання на землю і струм, що протікає через тіло людини, не залежить від величини опору ізоляції:

Проте за поганого стану ізоляції часто відбуваються її пошкодження, що призводить до глухих замикань на землю (корпус) і до коротких замикань. У разі замикання на корпус виникає загроза ураження людей струмом, тому що неструмовідні частини, з якими людина нормально має контакт, опиняються під напругою.

В процесі експлуатації електричних мереж і електроустановок ізоляція може пошкоджуватись (механічно, хімічно, під дією тепла і ін.), а також старіє, в результаті чого погіршуються її властивості (в основному активний опір). Для виявлення дефектів проводиться контроль ізоляції, який полягає у вимірюванні її активного опору.

Розрізняють приймально-здавальний, періодичний і постійний контроль ізоляції. Приймально-здавальний проводиться при введенні у експлуатацію тільки що змонтованих або тих, що вийшли з ремонту, електричних мереж і електроустановок. Періодичний контроль ізоляції полягає у вимірюванні її опору у діючій електричній мережі або електроустановках періодично, у строки, установлені ПБЕ (Правилами будови електроустановок), або у разі виявлення дефектів. Опір ізоляції кожної ділянки в мережі напругою до 1000 В, згідно ПБЕ, повинен бути не нижче 0,5 МОм на фазу. Для періодичного контролю використовують мегаомметри типу Ф4101 (Ф4102), розраховані на напругу 100, 500 і 1000 В і МС-06 – на напругу 2500 В.

Вимірювання згідно ПУЭ повинно проводитися на відключеній електроустановці або ділянці мережі. Вимірюють опір ізоляції кожної фази відносно землі і між фазами на кожній ділянці між двома послідовно встановленими запобіжниками, апаратами захисту і іншими пристроями або за останнім запобіжником.

Для того, щоб отримати уявлення про величину опору ізоляції всієї мережі, вимірювання необхідно проводити під робочою напругою з підключеними споживачами. Найпростішою схемою є схема трьох вольтметрів (рисунок 8.1), які включаються у зірку із заземленою нейтральною точкою.

Рисунок 8.1 – Схема трьох вольтметрів

Кожний вольтметр показує напругу відносно землі тієї фази, до якої він підключений. Провідність справної ізоляції приблизно симетрична VA ≈ VB ≈ VC ≈ V, тому напруга зміщення нейтралі невелика, а напруги фаз відносно землі, які показують вольтметри, приблизно рівні фазним напругам джерела.

У випадку глухого замикання на землю однієї із фаз (наприклад фази С) напруга пошкодженої фази С (рис. 8.1) відносно землі визначиться з виразу

так як |Z| >> R3,

де   UC3 – напруга фази С, яка замкнула; U – фазна напруга джерела; Z – повний опір ізоляції інших фаз; R3 – опір замикання.

Напруга справних фаз більша фазної і наближається до лінійної:

У випадку справної ізоляції вольтметри показують напругу, приблизно рівну фазній, при глухому замиканні на землю один з них показує нуль, а два інших – лінійну напругу.

Така схема здійснює самоконтроль, так як несправний вольтметр показує нуль, а два інших – лінійну напругу.

За показаннями вольтметрів можна судити тільки про наявність або відсутність замикань на землю, а не про величину опору ізоляції. При симетричному зниженні опору майже до короткого замикання вольтметри будуть показувати напруги, рівні фазній.

8.3. Експериментальна частина

8.3.1 Дослідження стану ізоляції методом трьох вольтметрів

Опис лабораторної установки

Стенд (рисунок 8.2) дозволяє імітувати трифазну трьохпровідну мережу з ізольованою нейтраллю і дослідити деякі методи контролю ізоляції мережі. Електрична ємність мережі відносно землі при дослідженні на макеті не враховується.

Рисунок 8.2 – Стенд для контролю ізоляції методом трьох вольтметрів

Перемикачами “Утечка” (“ZA”, “ZB”, “ZC”) проводиться імітація витоку в різних фазах мережі і підключення вольтметрів до цих фаз.

Початковий стан лабораторного стенду:

– тумблер “Сеть” універсального блоку у нижньому положенні;

– кнопки “Сеть”, “Утечка”, “Утечка АВС” лабораторного стенда у віджатому положенні;

– перемикачі "ra", "rв", "rс" в положенні “1”;

– перемикач “rABC” в положенні “0”.

Дослідити погіршення ізоляції однієї із фаз за варіантом, що заданий викладачем (таблиця 8.1) для чого виконати наступні дії:

– тумблер “Сеть” блока перевести у верхнє положення;

– натиснути кнопку “Сеть” лабораторного стенду;

– імітувати витік в ізоляції однієї із фаз натисканням відповідної кнопки „Утечка” і перемиканням відповідного перемикача опору ізоляції фаз Z послідовно в положення „1”, „2”, „З”, „4”, „5” (у відповідності з варіантом завдання). Показання вольтметрів занести в таблицю 8.2;

– відновити початкове положення лабораторного стенда.

Дослідити симетричне зниження опору ізоляції трьох фаз, для чого виконати наступні операції:

– тумблер “Сеть” універсального блока перевести у верхнє положення;

– натиснути кнопку “Сеть” лабораторного стенда;

– імітувати одночасний витік в ізоляції трьох фаз натиском кнопки “Утечка АВС” і послідовним перемиканням перемикача ZABC положення “1”, “2”, “З”, “4”, “5”. Показання вольтметра занести в таблицю 8.3. 

– відновити початкове положення лабораторного стенда.

Таблиця 8.1 – Варіанти завдання

Таблиця 8.2 – Показання вольтметрів при зміні опору ізоляції однієї із фаз

Таблиця 8.3 – Показання вольтметрів при зміні опору ізоляції трьох фаз

8.3.2 Вимірювання опору ізоляції ділянки мережі мегаометром (рисунок 8.3)

Вихідне положення лабораторного стенду таке ж, що і в завданні 8.3.1.

Увага! Не приступайте до вимірювання, не переконавшись у відсутності напруги на тій ділянці мережі, що перевіряється!

Перевірити за допомогою вольтметра відсутність напруги на ділянці мережі, для чого підключити вольтметр по черзі до кожної фази відносно землі (гнізда „А”, „В”, „С”) і переконатися у відсутності напруги на ділянці мережі.

Перемикачі "Za", "Zв", "Zс" поставити у положення відповідно до варіанту, заданого викладачем (таблиця 8.4).

Увага! При роботі з мегаометром не доторкайтесь до з’єднувальних проводів, струмоведучих елементів мегаомметра і до ділянки мережі, що вимірюється.

Рисунок 8.3 – Мегаометр Ф-4102/1

Виміряти мегаометром Ф-4102/1  опір ізоляції ділянки мережі: фаз відносно землі і між фазами, для чого виконати наступні операції:

– увімкнути мегаометр в мережу на 220 В;

– встановити перемикач робочих напруг на 500В;

– натиснути кнопку „ИЗМЕРЕНИЕ І”, встановити ручкою “УСТАНОВКА ” стрілку шкали на відмітку "оо". При виконанні цієї операції металічні контакти вимірювальних електродів мегаометру „ rx”і “–” не повинні торкатися між собою;

– замкнути металічні контакти вимірювальних електродів мегаомметру „ rx” і “–“ між собою, натиснути кнопку “ИЗМЕРЕНИЕ І”, встановити ручкою "УСТАНОВКА 0" стрілку шкали на відмітку "0";

– підключити електроди „ rx”і –” до однієї з фаз та землі (гніздо ⊥) лабораторного стенду;

– для запобігання перевантаження мегометра вимірювання
починати спочатку з грубої шкали І, для цього натискають кнопку
”ИЗМЕРЕНИЕ І”, тим самим на дільницю подаємо високу напругу;

– уточнюємо вимірювання за точною шкалою II, для цього не
відпускаючи палець із кнопки “ИЗМЕРЕНИЕ І” натискаємо другим
пальцем кнопку “ИЗМЕРЕНИЕ II”; робимо відрахування опору ізоляції
фази по відношенню до землі, помножуючи одержаний результат на 5;

– після закінчення вимірювання відпустити обидві кнопки
”ИЗМЕРЕНИЕ”;

– аналогічно виконуємо вимірювання опору ізоляції інших фаз по
відношенню до землі та опору ізоляції між фазами;

Увага! Після відпускання кнопки “ИЗМЕРЕНИЕ” напруга на контактах rx” і “–”, знижується до безпечної величини за 5... 10 с.

– результати вимірювань занести в таблицю 8.5;

– вимкнути мегаометр;

– відновити початкове положення лабораторного стенда.

Таблиця 8.4 – Варіанти завдання

Таблиця 8.5 – Результати вимірювань

8.4 Висновок: студент робить висновок про відповідність результатів вимірювань опору ізоляції нормам, зазначає виявлені переваги та недоліки використаних методів контролю.