Jak změřit izolační odpor kabelu?

S postupujícím rozvojem sociální ekonomiky a pokrokem ve vědě a technice se elektrická energie stala nepostradatelným zdrojem energie jak pro výrobu, tak pro každodenní život. Různá elektrická zařízení hrají v každodenním životě lidí klíčovou roli. Vodiče a kabely slouží jako hlavní prostředek pro přenos elektrické energie do napájených zařízení a zaujímají zásadní místo v procesech přenosu a distribuce elektrické energie.

Jako hlavní nosiče v energetických soustavách musí vodiče a kabely vykazovat vynikající elektrickou vodivost, aby se zvýšila ekonomická efektivita soustavy. Kromě toho musí zajišťovat spolehlivé izolační vlastnosti, aby byla zachována stabilita a bezpečnost přenosové sítě.

Pokud jsou izolační vlastnosti nestabilní nebo vadné, představuje to vážné riziko pro bezpečnost elektrických zařízení, což může vést k požárům a dalším nebezpečím. Proto, abychom splnili provozní požadavky energetické soustavy, musíme klást důraz na izolační vlastnosti a provádět izolační zkoušky. Před použitím nebo při dokončení návrhu výrobku je nutné použít standardní zkušební metody, aby se zajistilo, že izolační vlastnosti vodičů a kabelů splňují konstrukční a provozní požadavky.

Proč je třeba měřit izolační odpor kabelů?

Zkoušení izolačního odporu kabelů je klíčovou součástí energetických soustav a slouží především k posouzení stavu a funkčnosti kabelové izolace. Tyto zkoušky pomáhají včas odhalit případné problémy s izolací a zajišťují tak bezpečný a stabilní provoz energetické soustavy. Zde je podrobnější analýza:

1. Detekce poruch izolace:
   • Pronikání vlhkosti: Během instalace nebo provozu kabelů může do izolační vrstvy pronikat vlhkost v důsledku vnějších vlivů prostředí (např. déšť, podzemní voda). Přítomnost vlhkosti může výrazně snížit izolační odpor, zvýšit svodový proud a dokonce vést ke zkratům. Zkouška izolačního odporu umožňuje včas odhalit známky pronikání vlhkosti a zabránit tak dalším škodám.
   • Nečistoty a znečištění: Kabely mohou být během provozu vystaveny působení znečišťujících látek, jako je prach a olej. Tyto nečistoty mohou na povrchu izolace vytvářet vodivé dráhy, čímž zhoršují izolační vlastnosti. Zkouškou izolačního odporu lze tyto nečistoty odhalit, což umožňuje pracovníkům údržby poškozené kabely neprodleně vyčistit nebo vyměnit.
   • Lokální vady: Kabely mohou během výroby, přepravy nebo instalace utrpět mechanické poškození, které může vést k lokálním vadám izolace. Ačkoli tyto vady nemusí způsobit okamžitou poruchu, mohou se v průběhu času zhoršovat a nakonec vést k poruše kabelu. Zkouška izolačního odporu umožňuje tyto lokální vady včas odhalit a přijmout odpovídající opravná opatření.
2. Určení povahy vad:
   • Pokud jsou během zkoušky výdržného napětí zjištěny odchylky, lze pomocí měření izolačního odporu podrobněji analyzovat povahu těchto závad. Například jevy částečných výbojů pozorované během napěťové zkoušky mohou naznačovat přítomnost drobných trhlin nebo vzduchových bublin v izolační vrstvě. Měření izolačního odporu umožňuje zjistit, zda tyto závady významně ovlivňují izolační vlastnosti, a pomáhá tak rozhodnout, zda je třeba kabel okamžitě vyměnit nebo opravit.
3. Zajištění bezpečnosti systému:
   • Napájecí kabely jsou klíčovými součástmi přenosu elektrické energie a jejich izolační vlastnosti mají přímý vliv na bezpečný a stabilní provoz celé energetické soustavy. Pravidelné měření izolačního odporu pomáhá sledovat stav izolace kabelů a předcházet výpadkům dodávek elektřiny způsobeným zhoršením izolace. To je obzvláště důležité ve vysokonapěťových přenosových soustavách, kde poruchy izolace mohou vést k závažným energetickým nehodám a ohrozit bezpečnost osob. Zkoušky izolačního odporu jsou proto nezbytné pro zajištění spolehlivosti energetických soustav.

Jak změřit izolační odpor kabelů

Konkrétní postup při měření izolačního odporu kabelu je následující:

1. Vyberte si vhodný měřič odporu značky Megger :

Hodnota izolačního odporu kabelu je ovlivněna teplotou v okamžiku měření a délkou kabelu. Při výběru vhodného megohmmetru (měřiče izolačního odporu) pro kabely s různými jmenovitými napětími je třeba dodržovat podrobné pokyny a řídit se odpovídajícími referenčními hodnotami izolačního odporu. Tyto informace vám pomohou lépe porozumět normám a požadavkům na zkoušení izolačního odporu kabelů.

1.1 Jmenovité napětí kabelu a výběr megaohmmetru

1.2. Zásady pro výběr měřiče izolačního odporu

1.2.1. Nízkonapěťové kabely (1 kV a méně):

• Použijte Megohmetr na 1 000 V.
• Referenční hodnota izolačního odporu by měla být ≥10 MΩ (při 20 ℃).

1.2.2. Kabely středního napětí (3 kV – 35 kV):

• Použijte Megohmetr na 2500 V.
• Referenční hodnota izolačního odporu se zvyšuje s úrovní napětí:
  • Kabely 3 kV: ≥200 MΩ;
  • Kabely 6–10 kV: ≥400 MΩ;
  • Kabely 20–35 kV: ≥600 MΩ.

1.2.3. Vysokonapěťové kabely (nad 35 kV):

• Obvykle se jedná o Megohmetr na 5 000 V se používá (konkrétní volba závisí na specifikacích kabelu a zkušebních normách).
• Referenční hodnota izolačního odporu by měla být stanovena na základě příslušných technických specifikací kabelu.

1.3 Přepočet teploty u hodnot izolačního odporu

Hodnoty izolačního odporu úzce souvisí s teplotou. Pro účely srovnání je obvykle nutné naměřenou hodnotu přepočítat na standardní teplotu (20 ℃). Vzorec pro přepočet je následující:

𝑅20 = 𝑅𝑡 × 𝐾𝑡

Kde:

• 𝑅20R20 je hodnota izolačního odporu při teplotě 20 °C (MΩ);
• 𝑅𝑡Rt je hodnota izolačního odporu naměřená při teplotě t °C (MΩ);
• 𝐾𝑡Kt je koeficient teplotní konverze (viz tabulka 1-1).

Příklad

Předpokládejme, že provádíte zkoušku kabelu o napětí 10 kV a teplota okolí je 30 ℃. Naměřená hodnota izolačního odporu je 300 MΩ. Podle tabulky 1-1 je teplotní přepočítací koeficient při 30 ℃ rovný 1,41. Hodnota izolačního odporu přepočítaná na 20 ℃ je:

𝑅20 = 300 × 1,41 = 423 MΩ

Podle referenční hodnoty by izolační odpor kabelu pro napětí 10 kV měl činit ≥400 MΩ. Izolační vlastnosti tohoto kabelu tedy splňují požadavky.

Důležité poznámky

1) Vliv délky kabelu:

• Hodnoty izolačního odporu jsou nepřímo úměrné délce kabelu. Pokud délka kabelu přesáhne 250 metrů, lze referenční hodnotu odpovídajícím způsobem snížit.
• Například u kabelu o napětí 10 kV činí referenční hodnota pro délku 250 metrů 400 MΩ; pokud je délka 500 metrů, lze referenční hodnotu snížit na 200 MΩ.

2) Koeficient nevyváženosti u vícežilových kabelů:

• U vícežilových kabelů je třeba po změření izolačního odporu každé žíly vypočítat koeficient nesymetrie (poměr maximální hodnoty k minimální hodnotě).
• Koeficient nevyváženosti by obecně neměl překročit hodnotu 2,5; v opačném případě může dojít k lokálním poruchám izolace.

3) Testovací prostředí:

• Během testování se ujistěte, že povrch kabelu je čistý a suchý, aby výsledky nebyly ovlivněny nečistotami nebo vlhkostí.
• Z bezpečnostních důvodů kabel před a po zkoušce zcela vybijte.

2. Příprava na zkoušku:

• Vypouštění: Před provedením testu se ujistěte, že je kabel zcela vybitý, aby výsledky nebyly ovlivněny zbytkovým nábojem.
• Úklid: Svorky kabelu otřete čistým a suchým hadříkem, abyste zajistili, že měření nebude ovlivněno nečistotami ani vlhkostí.
• Uzemnění: Uzemněte jádro kabelu a plášť fáze, která se netestuje, společně a každou fázi změřte samostatně.

3. Postup měření:

• Použití stínících kroužků: Pro zajištění přesnosti měření nainstalujte stínící kroužek na izolaci na konci jádra kabelu nebo pláště a připojte jej ke stínícím svorkám megaohmmetru. Tím se sníží vliv povrchových svodových proudů na výsledky měření.
• Rychlost třepání: Vzhledem k vysoké kapacitě kabelu udržujte při měření megohmmetrem rovnoměrnou rychlost otáčení, abyste zajistili stabilní výsledky měření.
• Nahrané čtení: Během zkoušky zaznamenejte hodnotu izolačního odporu po uplynutí jedné minuty. Tato hodnota se obvykle považuje za ustálený izolační odpor kabelu.

4. Provoz po zkoušce:

• Odpojení vodiče pod napětím: Po dokončení měření odpojte vodič pod napětím ještě předtím, než zastavíte megohmmetr, abyste zabránili poškození způsobenému zpětným nabíjením kapacitního proudu v kabelu.
• Vypouštění: Po každém měření kabel zcela vybijte, abyste zajistili bezpečnost. Při všech úkonech používejte izolované nástroje, abyste předešli úrazu elektrickým proudem.

5. Analýza koeficientu nevyváženosti:

• U vícežilových kabelů vypočítejte koeficient nesymetrie po změření izolačního odporu každé žíly. Tento koeficient představuje poměr maximálního a minimálního izolačního odporu mezi jednotlivými žilami. U dobře izolovaných kabelů by koeficient nevyváženosti obecně neměl překročit hodnotu 2,5. Vysoký koeficient nevyváženosti může naznačovat, že některá jádra jsou špatně izolovaná a vyžadují další kontrolu.