Các chỉ số chất lượng cách nhiệt - điện trở, hệ số hấp thụ, chỉ số phân cực và các chỉ số khác

Cách điện là bộ phận cách điện bắt buộc của bất kỳ dây cáp nào, không chỉ ngăn cách các dây dẫn với nhau, cách ly vật lý mà còn bảo vệ dây dẫn khỏi tác hại của các yếu tố môi trường khác nhau. Một cáp có thể có một hoặc nhiều vỏ bọc như vậy.

Tình trạng của những quả đạn này là một trong những tiêu chí xác định về mặt an toàn cho cả nhân viên và khả năng hoạt động của thiết bị. Nếu vì một lý do nào đó mà lớp cách điện của dây điện bị đứt sẽ gây ra tai nạn, điện giật cho con người thậm chí là cháy nổ. Và có nhiều lý do có thể dẫn đến vi phạm chất lượng cách nhiệt:

• hư hỏng cơ học trong quá trình lắp đặt, sửa chữa hoặc đào đất;

• hư hỏng cách nhiệt do độ ẩm hoặc nhiệt độ;

• kết nối điện vô đạo đức của dây điện;

• hệ thống vượt quá các thông số dòng điện cho phép đối với cáp;

• cuối cùng là sự lão hóa tự nhiên của vật liệu cách nhiệt...

Điều quan trọng là phải thường xuyên theo dõi các chỉ số về chất lượng của vật liệu cách nhiệt.

Dù sao đi nữa, việc thay thế hoàn toàn hệ thống dây điện luôn rất tốn kém về vật chất và mất nhiều thời gian thực hiện, chưa kể những tổn thất, thiệt hại mà doanh nghiệp phải gánh chịu do mất điện và do thiết bị ngừng hoạt động ngoài kế hoạch. Đối với các bệnh viện và một số cơ sở quan trọng chiến lược, đối với họ, việc gián đoạn chế độ cung cấp điện thường xuyên nói chung là không thể chấp nhận được.

Đó là lý do tại sao điều quan trọng hơn nhiều là ngăn ngừa sự cố, ngăn chặn sự xuống cấp của lớp cách nhiệt, kiểm tra chất lượng của nó kịp thời và khi cần thiết - để sửa chữa, thay thế kịp thời và tránh tai nạn cũng như hậu quả của chúng. Với mục đích này, các phép đo các chỉ số chất lượng cách nhiệt được thực hiện - bốn tham số, mỗi tham số sẽ được mô tả dưới đây.

Mặc dù chất cách điện thực chất là điện môi, và không dẫn dòng điện, giống như một tụ điện phẳng lý tưởng, tuy nhiên, với một lượng nhỏ, có các điện tích tự do trong đó. Và thậm chí một sự dịch chuyển nhỏ của các lưỡng cực cũng gây ra tính dẫn điện kém (dòng điện rò rỉ) của lớp cách điện.

Ngoài ra, do sự hiện diện của độ ẩm hoặc bụi bẩn, tính dẫn điện bề mặt cũng xuất hiện trong lớp cách điện. Và sự tích lũy năng lượng trong độ dày của chất điện môi do tác động của dòng điện một chiều được cách ly hoàn toàn dưới dạng một loại tụ điện nhỏ dường như được tích điện qua một số điện trở.

Về nguyên tắc, cách điện của cáp (hoặc cuộn dây của máy điện) có thể được biểu diễn dưới dạng một mạch gồm ba mạch được mắc song song: điện dung C, đại diện cho điện dung hình học và gây ra sự phân cực của cách điện trong toàn bộ thể tích. , điện dung của dây dẫn và toàn bộ thể tích của chất điện môi có điện trở hấp thụ mắc nối tiếp, như thể tụ điện được tích điện qua một điện trở. Cuối cùng, có một điện trở rò rỉ trong toàn bộ thể tích của lớp cách điện, gây ra dòng rò qua chất điện môi.

Các thông số đặc trưng cho chất lượng cách điện

Để đảm bảo cách điện không vi phạm chế độ vận hành của thiết bị điện và an toàn khi vận hành thiết bị, cần đảm bảo chất lượng cao của nó, được xác định bởi mức độ dẫn điện (độ dẫn điện càng thấp thì càng cao). là chất lượng).

Khi cách điện được bật dưới điện áp, dòng điện chạy qua nó do tính không đồng nhất của cấu trúc và sự hiện diện của các tạp chất dẫn điện, cường độ được xác định bởi điện trở hoạt động và điện dung của cách điện. Công suất của lớp cách điện phụ thuộc vào kích thước hình học của nó, trong một khoảng thời gian ngắn sau khi bật, công suất này được tích điện, kèm theo dòng điện chạy qua.

Nói chung, ba loại dòng điện chạy qua vật liệu cách nhiệt: phân cực, hấp thụ và dòng điện liên tục. Các dòng phân cực gây ra bởi sự dịch chuyển của các điện tích liên kết trong lớp cách điện cho đến khi trạng thái cân bằng được thiết lập (phân cực nhanh) tồn tại trong thời gian ngắn đến mức chúng thường không thể phát hiện được.

Điều này dẫn đến thực tế là sự đi qua của các dòng điện như vậy không liên quan đến tổn thất năng lượng, do đó, trong mạch tương đương của điện trở cách điện, nhánh có tính đến sự đi qua của các dòng phân cực được biểu thị bằng công suất thuần túy, không có điện trở hoạt động.

Dòng điện chìm do quá trình phân cực bị trì hoãn có liên quan đến tổn thất năng lượng trong chất điện môi (ví dụ, để vượt qua điện trở của các phân tử khi các lưỡng cực hướng về hướng của trường); do đó, nhánh tương ứng của điện trở tương đương cũng bao gồm điện trở hoạt động.

Cuối cùng, sự hiện diện của các tạp chất dẫn điện trong lớp cách nhiệt (ở dạng bọt khí, độ ẩm, v.v.) dẫn đến sự xuất hiện của các kênh thông qua.

Độ dẫn điện (điện trở) của cách điện là khác nhau khi nó tiếp xúc với điện áp một chiều và xoay chiều, bởi vì với điện áp xoay chiều, dòng điện hấp thụ đi qua lớp cách điện trong toàn bộ thời gian tiếp xúc với điện áp.

Khi tiếp xúc với điện áp không đổi, chất lượng của cách điện được đặc trưng bởi hai thông số: điện trở hoạt động và dung lượng, được đặc trưng gián tiếp bởi tỷ số R60/R15.

Khi một điện áp xoay chiều được đặt vào lớp cách điện, không thể tách dòng rò thành các thành phần của nó (thông qua dòng dẫn và dòng hấp thụ), do đó chất lượng của lớp cách điện được đánh giá bằng lượng năng lượng tổn thất trong nó (tổn thất điện môi) .

Đặc trưng định lượng của tổn thất là tiếp tuyến tổn thất điện môi, nghĩa là tiếp tuyến của góc bù với góc giữa dòng điện và điện áp trong lớp cách điện lên tới 90 °.Trong trường hợp cách điện lý tưởng, nó có thể được biểu diễn dưới dạng một tụ điện trong đó vectơ dòng điện đi trước vectơ điện áp 90 °. Công suất tiêu tán trong lớp cách điện càng nhiều thì tiếp tuyến tổn thất điện môi càng cao và chất lượng của lớp cách điện càng kém.

Để duy trì mức độ cách điện đáp ứng các yêu cầu an toàn và chế độ vận hành của các công trình lắp đặt điện, PUE cung cấp quy định về điện trở cách điện của mạng. Kiểm tra cách điện định kỳ được tiêu chuẩn hóa cho người tiêu dùng năng lượng điện.

Điện trở cách điện giữa mỗi dây dẫn và đất, cũng như giữa tất cả các dây dẫn trong khu vực giữa hai cầu chì liền kề trong mạng phân phối có điện áp lên đến 1000 V, tối thiểu phải là 0,5 MΩ. Để đo và kiểm tra điện trở cách điện trong lắp đặt điện thường xuyên nhất lên đến 1000 V meg kế được sử dụng.

Điện trở cách điện Riso

Nguyên tắc đo như sau. Khi một điện áp không đổi được đặt vào các bản của tụ điện, một xung dòng điện tích sẽ xuất hiện đầu tiên, giá trị của nó tại thời điểm đầu tiên chỉ phụ thuộc vào điện trở của mạch và chỉ sau đó là khả năng hấp thụ (khả năng phân cực). được tích điện, trong khi dòng điện giảm theo cấp số nhân và ở đây bạn có thể tìm hằng số thời gian RC bằng thực nghiệm. Do đó, với sự trợ giúp của máy đo thông số cách điện, điện trở cách điện Riso được đo.

Các phép đo được thực hiện ở nhiệt độ không thấp hơn + 5 ° C, vì ở nhiệt độ thấp hơn, ảnh hưởng của độ ẩm làm mát và đóng băng được phản ánh và hình ảnh trở nên không khách quan.Sau khi loại bỏ điện áp thử nghiệm, điện tích trên "tụ điện cách ly" bắt đầu giảm khi xảy ra sự hấp thụ điện môi của điện môi.

Tỷ lệ hấp thụ DAR

Mức độ ẩm hiện tại trong vật liệu cách nhiệt được phản ánh bằng số trong hệ số hấp thụ, bởi vì lớp cách điện càng bị làm ướt, thì sự hấp thụ điện môi của điện tích bên trong nó càng mạnh. Dựa trên giá trị của hệ số hấp thụ, một quyết định được đưa ra về nhu cầu làm khô lớp cách điện của máy biến áp, động cơ, v.v.

Tính tỷ lệ điện trở cách điện sau 60 giây và 15 giây sau khi bắt đầu đo điện trở—đây là hệ số hấp thụ.

Lớp cách điện càng ẩm thì dòng rò càng lớn, DAR càng thấp (hệ số hấp thụ điện môi = R60/R15). Trong cách điện ướt, có nhiều tạp chất hơn (tạp chất có trong hơi ẩm), điện trở do tạp chất giảm, tổn thất tăng, điện áp đánh thủng nhiệt giảm và quá trình lão hóa nhiệt của cách điện được đẩy nhanh. Nếu hệ số hấp thụ nhỏ hơn 1,3 thì cần làm khô lớp cách nhiệt.

Chỉ số phân cực PI

Chỉ số quan trọng tiếp theo về chất lượng của vật liệu cách nhiệt là chỉ số phân cực. Nó phản ánh độ linh động của các hạt tích điện bên trong chất điện môi dưới tác dụng của điện trường. Lớp cách điện càng mới, càng nguyên vẹn và càng tốt thì càng ít hạt tích điện di chuyển bên trong nó, giống như trong chất điện môi. Chỉ số phân cực càng cao, lớp cách điện càng cũ.

Để tìm tham số này, tỷ lệ của các giá trị điện trở cách điện sau 10 phút và 1 phút sau khi bắt đầu thử nghiệm được tính toán. Hệ số này (chỉ số phân cực = R600 / R60) thực tế cho thấy tài nguyên còn lại của vật liệu cách nhiệt là chất điện môi chất lượng cao vẫn có thể thực hiện chức năng của nó. Chỉ số phân cực PI không được nhỏ hơn 2.

Hệ số phóng điện môi DD

Cuối cùng là hệ số phóng điện môi. Tham số này giúp xác định lớp bị lỗi, hư hỏng giữa các lớp cách điện nhiều lớp. DD (Xả điện môi) được đo như sau.

Đầu tiên, cách điện được nạp điện để đo công suất của nó, sau khi kết thúc quá trình nạp điện, dòng rò vẫn còn qua điện môi. Bây giờ lớp cách điện bị đoản mạch và một phút sau khi đoản mạch, dòng phóng điện còn lại của điện môi được đo bằng nanoampe. Dòng điện tính bằng nanoamp này được chia cho điện áp cần đo và điện dung cách điện. DD phải nhỏ hơn 2.