Сопротивление изоляции электротехнических изделий

Изоляционные материалы, применяемые в технике, не являются идеальными диэлектриками. Им всем присуща активная проводимость, характеризующаяся удельным объемным ρv и удельным поверхностным ρS сопротивлениями. Соответственно любая изоляционная конструкция (изоляция жил кабелей, изоляция обмоток электрических машин и т. п.) имеет конечное значение объемного RV и поверхностного RS сопротивлений. Значения последних зависят от значения удельных сопротивлений материалов и геометрических размеров конструкции.

Обычно оперируют понятием сопротивление изоляции электро-технического изделияR, как эквивалентным параллельному соединению RV и RS. Такой прием упрощает нормирование и контроль состояния изоляции. Так сопротивление изоляции отдельного коммутационного аппарата обычно не менее 100 МОм, обмоток электрических машин в нагретом состоянии не менее 10 МОм; значение сопротивления изоляции кабеля (сопротивление между токоведущей жилой и металлической оплеткой или между токоведущими жилами) зависит от длины отрезка кабеля и обычно при испытаниях на заводе-поставщике бывает не менее 100 МОм/км. Численное значение сопротивления изоляции Rи, (то есть его составляющих Rv и Rs) изменяется под влиянием внешних эксплуатационных факторов. Поверхностное сопротивление RS может в тысячи раз уменьшиться при увлажнении или загрязнении. Объемное сопротивление Rv уменьшается при увлажнении изоляции или при повышении температуры ее нагрева. Сопротивление изоляции изделий - величина, нормируемая ПУЭ при приемке новых изделий и при техническом обслуживании электрооборудования. При снижении его ниже установленных норм возможно формирование пожароопасных ситуаций из-за теплового пробоя изоляции. При снижении сопротивления изоляции в месте повреждения (загрязнение, увлажнение и т. п.) увеличивается ток, протекающий под действием рабочего напряжения сети; соответственно повышается температура нагрева этого места. Повышение температуры нагрева изоляционного материала снижает его сопротивление, что приводит к соответствующему увеличению тока. Последнее вызывает новое повышение температуры и соответствующее дополнительное снижение сопротивления изоляции. Процесс нарастания электрического тока продолжается до тех пор, пока не установится

равновесие между тепловыделением и теплоотводом (при какой-то установившейся температуре перегрева). В случае, когда условия охлаждения

не соответствуют интенсивности тепловыделения в месте повреждения, наступает лавинообразное нарастание тока, приводящее к тепловому разрушению материала и дуговому замыканию. Поэтому при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности.

Сопротивление изоляции сети.Сеть состоит из комплекса гальванически связанных электротехнических изделий - источника электроэнергии, распределительных щитов, приемников электроэнергии, линий связи и пр. Каждое изделие имеет определенное значение сопротивления изоляции. Если все токоведущие части данной фазы находятся под электрическим потенциалом ϕф, а земля имеет электрический потенциал ϕ0, то сопротивления изоляции RФ этой фазы у всех элементов сети оказываются под одной и той же разностью потенциалов. Отсюда следует, что сопротивления RФ всех элементов сети включены между собой параллельно. Обычно измеряют эквивалентное сопротивление изоляции не отдельных фаз, а сети в целом (или ее отдельных участков). Эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли зависит от количества входящих в эту сеть электротехнических изделий и значений их сопротивления изоляции. Чем разветвленнее сеть, чем больше в ней элементов, тем ниже уровень ее сопротивления изоляции. При этом даже в случае исправной изоляции у всех элементов значение эквивалентного сопротивления изоляции сети может быть весьма низким. В разветвленной сети на фоне низкого значения эквивалентного сопротивления изоляции незаметно аварийное снижение сопротивления изоляции одного из элементов. Тем самым возрастает пожарная опасность разветвленных сетей.

Таблица 3 - Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры (пре-дельные)
G1	Трёхфазный источник питания	201.2	400 В ~; 16А
A1	Блок линейных дросселей		6x1,0 Гн; 0,5 А
A2	Трёхфазный трансформатор		250 ВА, 380/380 В, Y-0/Y-0
A3	Модель участка электрической сети		380 В~; 3x0,5А
A7	Модель сопротивления изоляции		380 В~
A8	Устройство контроля изоляции		380 В~; 3x0,5А
P1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0…1000 В 0…10 А, 0…20 МОм

Порядок проведения работы

1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

2. Соедините гнёзда защитного заземления устройства, используемые в эксперименте, с гнездом «РЕ» источника G1.

3. Установите ёмкости фаз модели А3 С_А= С_В= С_С=0 (рисунок 7).

4. Установите желаемые сопротивления R_А, R_В, R_С изоляции фаз модели А3 и сопротивления R изоляции модели А7.

5. Включите источник G1 и питание блока мультиметров Р1.

6. С помощью вольтметров блока мультиметров Р1 измерьте напряжения фаз электрической сети. По ним судите о соотношении сопротивлений изоляции этих фаз.

7. Величину, равную параллельно соединённым сопротивлениям изоляции всех трёх фаз, считывайте с индикатора устройства контроля изоляции.

8. По завершении эксперимента отключите источник G1 и питание блока мультиметров Р1.

Контрольные вопросы.

1. От каких параметров зависят объемное RV и поверхностное RS сопротивления?

2. От чего зависит сопротивление изоляции кабеля

3. Под влиянием каких факторов изменяется численное значение сопротивления изоляции ?

4. Объясните, почему при снижении сопротивления изоляции необходимо принимать меры к устранению неисправности?

5. От чего зависит эквивалентное сопротивление изоляции сети относительно земли?

6. Назовите недостатки разветвлённой сети?

Рисунок 7– Электрическая схема соединений

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4