Indicateurs de qualité d'isolation — résistance, coefficient d'absorption, indice de polarisation et autres

L'isolation diélectrique est une partie isolante obligatoire de tout câble, qui non seulement sépare les fils conducteurs les uns des autres, les isole physiquement, mais protège également les fils des effets nocifs de divers facteurs environnementaux. Un câble peut avoir une ou plusieurs de ces gaines.

L'état de ces projectiles est l'un des critères déterminants en termes de sécurité tant pour le personnel que pour l'opérabilité des équipements. Si, pour une raison quelconque, l'isolation diélectrique des fils se rompt, cela provoquera un accident, un choc électrique ou même un incendie. Et il existe de nombreuses raisons possibles pour une violation de la qualité de l'isolation:

• dommages mécaniques lors de travaux d'installation, de réparation ou d'excavation;

• dommages à l'isolation dus à l'humidité ou à la température ;

• connexion électrique sans scrupules des fils;

• dépassement systématique des paramètres de courant admissibles pour le câble ;

• enfin le vieillissement naturel de l'isolant...

Il est important de surveiller régulièrement les indicateurs de la qualité de l'isolation.

Quoi qu'il en soit, le remplacement complet du câblage est toujours très coûteux matériellement et prend beaucoup de temps à agir, sans parler des pertes et pertes subies par l'entreprise du fait des pannes de courant et des arrêts imprévus de l'équipement. Quant aux hôpitaux et à certaines installations d'importance stratégique, pour eux, la perturbation du régime régulier d'alimentation électrique est généralement inacceptable.

C'est pourquoi il est beaucoup plus important de prévenir le problème, de prévenir la détérioration de l'isolation, de vérifier sa qualité à temps et, si nécessaire, de réparer, remplacer et éviter rapidement les accidents et leurs conséquences. À cette fin, des mesures d'indicateurs de qualité d'isolation sont effectuées - quatre paramètres, dont chacun sera décrit ci-dessous.

Bien que la substance isolante soit en réalité diélectrique, et ne doit pas conduire le courant électrique, comme un condensateur plat idéal, cependant, en petite quantité, il contient des charges gratuites. Et même un petit déplacement des dipôles provoque également une mauvaise conductivité électrique (courant de fuite) de l'isolant.

De plus, en raison de la présence d'humidité ou de saleté, une conductivité électrique de surface apparaît également dans l'isolant. Et l'accumulation d'énergie dans l'épaisseur du diélectrique à partir de l'action du courant continu est complètement isolée comme une sorte de petit condensateur, qui semble être chargé à travers une résistance.

En principe, l'isolation d'un câble (ou l'enroulement d'une machine électrique) peut être représentée comme un circuit composé de trois circuits connectés en parallèle : la capacité C, qui représente la capacité géométrique et provoque la polarisation de l'isolation dans tout le volume , la capacité des fils et tout le volume d'un diélectrique avec une résistance d'absorption connectée en série, comme si le condensateur était chargé à travers une résistance. Enfin, il existe une résistance de fuite dans tout le volume de l'isolant, ce qui provoque un courant de fuite à travers le diélectrique.

Paramètres caractérisant la qualité de l'isolation électrique

Afin de garantir que l'isolation électrique ne cause pas de violations des modes de fonctionnement de l'équipement électrique et de la sécurité de son fonctionnement, il est nécessaire de garantir sa haute qualité, déterminée par le degré de conductivité électrique (plus la conductivité électrique est faible, plus la c'est la qualité).

Lorsque l'isolation est mise sous tension, des courants électriques la traversent en raison de l'inhomogénéité de la structure et de la présence d'inclusions conductrices dont l'amplitude est déterminée par la résistance active et capacitive de l'isolation. La capacité de l'isolant dépend de ses dimensions géométriques Dans un court laps de temps après la mise sous tension, cette capacité se charge, accompagnée du passage d'un courant électrique.

D'une manière générale, trois types de courant traversent l'isolant : la polarisation, l'absorption et le courant continu. Les courants de polarisation provoqués par le déplacement des charges associées dans l'isolant jusqu'à l'établissement de l'état d'équilibre (polarisation rapide) ont une durée de vie si courte qu'ils sont généralement indétectables.

Cela conduit au fait que le passage de tels courants n'est pas associé à des pertes d'énergie, par conséquent, dans le circuit équivalent de la résistance d'isolement, la branche qui prend en compte le passage des courants de polarisation est représentée par une capacité pure, sans résistance active.

Le courant de dissipation dû aux processus de polarisation retardée est lié aux pertes d'énergie dans le diélectrique (par exemple, pour surmonter la résistance des molécules lorsque les dipôles font face à la direction du champ) ; par conséquent, la branche correspondante de la résistance équivalente comprend également une résistance active.

Enfin, la présence d'inclusions conductrices dans l'isolant (sous forme de bulles de gaz, d'humidité...) conduit à l'apparition de canaux traversants.

La conductivité électrique (résistance) de l'isolant est différente lorsqu'il est exposé à une tension continue et alternative, car avec une tension alternative, des courants d'absorption traversent l'isolant pendant toute la durée d'exposition à la tension.

Lorsqu'elle est exposée à une tension constante, la qualité de l'isolation est caractérisée par deux paramètres : la résistance active et la capacité, indirectement caractérisées par le rapport R60/R15.

Lorsqu'une tension alternative est appliquée à l'isolation, il est impossible de séparer le courant de fuite en ses composants (par le courant de conduction et le courant d'absorption), donc la qualité de l'isolation est jugée par la quantité d'énergie perdue (pertes diélectriques) .

La caractéristique quantitative des pertes est tangente de perte diélectrique, c'est-à-dire la tangente de l'angle complémentaire de l'angle entre le courant et la tension dans l'isolant jusqu'à 90°.Dans le cas d'une isolation idéale, il peut être représenté comme un condensateur dans lequel le vecteur courant est en avance de 90° sur le vecteur tension. Plus la puissance dissipée dans l'isolant est importante, plus la tangente de perte diélectrique est élevée et plus la qualité de l'isolant est mauvaise.

Afin de maintenir le niveau d'isolement électrique conforme aux exigences de sécurité et au mode de fonctionnement des installations électriques, le PUE prévoit une régulation de la résistance d'isolement des réseaux. Des tests périodiques d'isolement sont normalisés pour les consommateurs d'énergie électrique.

La résistance d'isolement entre chaque conducteur et la terre, ainsi qu'entre tous les conducteurs dans la zone entre deux fusibles adjacents dans un réseau de distribution avec une tension jusqu'à 1000 V, doit être d'au moins 0,5 MΩ. Pour mesurer et tester la résistance d'isolement dans les installations électriques jusqu'à 1000 V le plus souvent des mégomètres sont utilisés.

Résistance d'isolement Riso

Le principe de mesure est le suivant. Lorsqu'une tension constante est appliquée aux plaques du condensateur, une impulsion de courant de charge apparaît d'abord, dont la valeur au premier instant ne dépend que de la résistance du circuit, puis seulement la capacité d'absorption (capacité de polarisation) chargé, tandis que le courant diminue de façon exponentielle et ici vous pouvez expérimentalement trouver la constante de temps RC. Ainsi, à l'aide d'un mesureur de paramètres d'isolement, la résistance d'isolement Riso est mesurée.

Les mesures sont effectuées à une température non inférieure à + 5 ° C, car à une température plus basse, l'influence de l'humidité de refroidissement et de congélation est réfléchie et l'image devient loin de l'objectivité.Après la suppression de la tension d'essai, la charge sur le "condensateur d'isolement" commence à diminuer à mesure que l'absorption diélectrique de la charge se produit.

Taux d'absorption DAR

Le degré de teneur en humidité actuelle dans l'isolation est reflété numériquement dans le coefficient d'absorption, car plus l'isolant est mouillé, plus l'absorption diélectrique de la charge à l'intérieur est intense. Sur la base de la valeur du coefficient d'absorption, une décision est prise quant à la nécessité de sécher l'isolation des transformateurs, moteurs, etc.

Calculez le rapport des résistances d'isolation après 60 secondes et 15 secondes après le début des mesures de résistance - c'est le coefficient d'absorption.

Plus il y a d'humidité dans l'isolant, plus le courant de fuite est important, plus le DAR (coefficient d'absorption diélectrique = R60 / R15) est faible. En isolation humide, il y a plus d'impuretés (les impuretés sont dans l'humidité), la résistance due aux impuretés diminue, les pertes augmentent, la tension de claquage thermique diminue, et le vieillissement thermique de l'isolant est accéléré. Si le coefficient d'absorption est inférieur à 1,3, il est nécessaire de sécher l'isolant.

Indice de polarisation PI

Le prochain indicateur important de la qualité de l'isolation est l'indice de polarisation. Il reflète la mobilité des particules chargées à l'intérieur d'un diélectrique sous l'influence d'un champ électrique. Plus l'isolation est récente, intacte et meilleure, moins les particules chargées s'y déplacent, comme dans un diélectrique. Plus l'indice de polarisation est élevé, plus l'isolation est ancienne.

Pour trouver ce paramètre, le rapport des valeurs de résistance d'isolement après 10 minutes et 1 minute après le début des tests est calculé. Ce coefficient (indice de polarisation = R600 / R60) montre pratiquement la ressource résiduelle de l'isolation en tant que diélectrique de haute qualité qui peut encore remplir sa fonction. L'indice de polarisation PI ne doit pas être inférieur à 2.

Coefficient de décharge diélectrique DD

Enfin, il y a le coefficient de décharge diélectrique. Ce paramètre permet d'identifier une couche défectueuse et endommagée parmi les couches d'isolant multicouche. La DD (décharge diélectrique) est mesurée comme suit.

Tout d'abord, l'isolant est chargé pour mesurer sa capacité, après la fin du processus de charge, un courant de fuite reste à travers le diélectrique. Maintenant, l'isolant est court-circuité et une minute après le court-circuit, le courant de décharge diélectrique résiduel est mesuré en nanoampères. Ce courant en nanoampères est divisé par la tension à mesurer et la capacité d'isolation. DD doit être inférieur à 2.