ตัวบ่งชี้คุณภาพของฉนวน — ความต้านทาน ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ ดัชนีโพลาไรเซชัน และอื่นๆ

ฉนวนไดอิเล็กทริกเป็นส่วนฉนวนบังคับของสายเคเบิลใดๆ ซึ่งไม่เพียงแต่แยกสายไฟตัวนำออกจากกัน แต่ยังแยกสายไฟออกจากกัน แต่ยังช่วยปกป้องสายไฟจากผลกระทบที่เป็นอันตรายจากปัจจัยแวดล้อมต่างๆ สายเคเบิลสามารถมีเปลือกหุ้มดังกล่าวตั้งแต่หนึ่งปลอกขึ้นไป

สภาพของโพรเจกไทล์เหล่านี้เป็นหนึ่งในเกณฑ์ที่กำหนดในแง่ของความปลอดภัยในการทำงานของบุคลากรและอุปกรณ์ หากฉนวนไดอิเล็กทริกของสายไฟขาดด้วยเหตุผลบางประการ จะทำให้เกิดอุบัติเหตุ ไฟช็อตต่อผู้คน หรือแม้แต่ไฟไหม้ได้ และมีหลายสาเหตุที่เป็นไปได้สำหรับการละเมิดคุณภาพของฉนวน:

• ความเสียหายทางกลระหว่างการติดตั้ง ซ่อมแซม หรืองานขุดค้น

• ความเสียหายของฉนวนจากความชื้นหรืออุณหภูมิ

• การเชื่อมต่อสายไฟที่ไร้ยางอาย

• เกินพารามิเตอร์ปัจจุบันที่อนุญาตสำหรับสายเคเบิลอย่างเป็นระบบ

• ในที่สุดการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติของฉนวน...

สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบตัวบ่งชี้คุณภาพของฉนวนเป็นประจำ

อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนสายไฟทั้งหมดนั้นมีราคาแพงมากและใช้เวลานานในการดำเนินการไม่ต้องพูดถึงความสูญเสียและความสูญเสียที่เกิดขึ้นกับองค์กรจากไฟฟ้าดับและจากการหยุดทำงานของอุปกรณ์โดยไม่ได้วางแผน สำหรับโรงพยาบาลและสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ สำหรับพวกเขาแล้ว การหยุดชะงักของระบอบการจ่ายพลังงานปกติเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้โดยทั่วไป

ด้วยเหตุนี้การป้องกันปัญหา ป้องกันการเสื่อมสภาพของฉนวน การตรวจสอบคุณภาพให้ทันเวลาและเมื่อจำเป็นจึงมีความสำคัญมากกว่า การซ่อมแซม เปลี่ยนใหม่ และหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุและผลที่ตามมาในทันที เพื่อจุดประสงค์นี้ จะมีการตรวจวัดตัวชี้วัดคุณภาพฉนวน — สี่พารามิเตอร์ ซึ่งแต่ละพารามิเตอร์จะอธิบายไว้ด้านล่าง

ถึงแม้ว่าจริงๆแล้วสารที่เป็นฉนวนนั้น อิเล็กทริกและไม่ควรนำกระแสไฟฟ้าเช่นเดียวกับตัวเก็บประจุแบบแบนในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม ในปริมาณเล็กน้อยจะมีค่าใช้จ่ายฟรีอยู่ในนั้น และแม้แต่การกระจัดเพียงเล็กน้อยของไดโพลก็ยังทำให้การนำไฟฟ้า (กระแสไฟรั่ว) ของฉนวนไม่ดีด้วย

นอกจากนี้ เนื่องจากมีความชื้นหรือสิ่งสกปรก การนำไฟฟ้าที่พื้นผิวจึงปรากฏในฉนวนด้วย และการสะสมของพลังงานในความหนาของอิเล็กทริกจากการกระทำของกระแสตรงนั้นถูกแยกออกอย่างสมบูรณ์ในฐานะตัวเก็บประจุขนาดเล็กชนิดหนึ่งซึ่งดูเหมือนว่าจะถูกชาร์จผ่านตัวต้านทานบางตัว

โดยหลักการแล้ว ฉนวนของสายเคเบิล (หรือขดลวดของเครื่องจักรไฟฟ้า) สามารถแสดงเป็นวงจรที่ประกอบด้วยสามวงจรที่เชื่อมต่อแบบขนาน: ความจุ C ซึ่งแสดงถึงความจุทางเรขาคณิตและทำให้เกิดการโพลาไรเซชันของฉนวนตลอดปริมาตร ความจุของสายไฟและปริมาตรทั้งหมดของไดอิเล็กตริกที่มีความต้านทานการดูดกลืนที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม ราวกับว่าตัวเก็บประจุถูกชาร์จผ่านตัวต้านทาน สุดท้ายคือมีความต้านทานการรั่วไหลตลอดปริมาตรของฉนวน ซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟรั่วผ่านไดอิเล็กตริก

พารามิเตอร์ที่แสดงถึงคุณภาพของฉนวนไฟฟ้า

เพื่อให้แน่ใจว่าฉนวนไฟฟ้าไม่ก่อให้เกิดการละเมิดโหมดการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและความปลอดภัยในการใช้งานจำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีคุณภาพสูงโดยพิจารณาจากระดับการนำไฟฟ้า (ค่าการนำไฟฟ้ายิ่งต่ำ คือคุณภาพ)

เมื่อเปิดฉนวนภายใต้แรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างและการมีอยู่ของตัวนำไฟฟ้าซึ่งขนาดของฉนวนจะถูกกำหนดโดยความต้านทานที่ใช้งานและความจุของฉนวน ความจุของฉนวนขึ้นอยู่กับขนาดทางเรขาคณิต ภายในระยะเวลาสั้น ๆ หลังจากเปิดสวิตช์ ความจุนี้จะถูกชาร์จพร้อมกับการผ่านของกระแสไฟฟ้า

พูดกว้าง ๆ กระแสสามประเภทไหลผ่านฉนวน: โพลาไรเซชัน การดูดกลืน และกระแสต่อเนื่อง กระแสโพลาไรเซชันที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุที่เกี่ยวข้องในฉนวนจนกระทั่งเกิดสภาวะสมดุล (โพลาไรเซชันอย่างรวดเร็ว) นั้นมีอายุสั้นมากจนไม่สามารถตรวจจับได้

สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าการผ่านของกระแสดังกล่าวไม่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงาน ดังนั้นในวงจรสมมูลของความต้านทานของฉนวน สาขาที่คำนึงถึงการผ่านของกระแสโพลาไรเซชันจะแสดงด้วยความจุบริสุทธิ์โดยไม่มีการต้านทานที่ใช้งานอยู่

กระแสจมเนื่องจากกระบวนการโพลาไรเซชันล่าช้าเกี่ยวข้องกับการสูญเสียพลังงานในไดอิเล็กตริก (เช่น เพื่อเอาชนะความต้านทานของโมเลกุลเมื่อไดโพลหันเข้าหาทิศทางของสนาม) ดังนั้นสาขาที่สอดคล้องกันของความต้านทานที่เท่ากันจึงรวมความต้านทานที่ใช้งานอยู่

ในที่สุดการปรากฏตัวของการรวมตัวนำไฟฟ้าในฉนวน (ในรูปของฟองก๊าซ, ความชื้น, ฯลฯ ) ทำให้เกิดช่องทางผ่าน

การนำไฟฟ้า (ความต้านทาน) ของฉนวนจะแตกต่างกันเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าโดยตรงและไฟฟ้ากระแสสลับ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสดูดกลืนจะผ่านฉนวนตลอดระยะเวลาที่สัมผัสกับแรงดันไฟฟ้า

เมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าคงที่ คุณภาพของฉนวนจะมีลักษณะเฉพาะด้วยสองพารามิเตอร์: ความต้านทานและความจุที่ใช้งานอยู่ โดยมีอัตราส่วน R60 / R15 โดยทางอ้อม

เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับฉนวน เป็นไปไม่ได้ที่จะแยกกระแสไฟรั่วออกเป็นส่วนประกอบ (ผ่านกระแสนำไฟฟ้าและกระแสดูดกลืน) ดังนั้นคุณภาพของฉนวนจึงตัดสินจากปริมาณพลังงานที่สูญเสียไป (การสูญเสียไดอิเล็กทริก) .

ลักษณะเชิงปริมาณของการสูญเสียคือ แทนเจนต์การสูญเสียอิเล็กทริกนั่นคือสัมผัสของมุมประกอบกับมุมระหว่างกระแสและแรงดันในฉนวนสูงถึง 90 °ในกรณีของฉนวนในอุดมคติ มันสามารถแสดงเป็นตัวเก็บประจุซึ่งเวกเตอร์ปัจจุบันอยู่ข้างหน้าเวกเตอร์แรงดัน 90 ° ยิ่งมีการกระจายพลังงานในฉนวนมากเท่าใด การสูญเสียแทนเจนต์ของไดอิเล็กตริกก็จะยิ่งสูงขึ้น และคุณภาพของฉนวนก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น

เพื่อรักษาระดับของฉนวนไฟฟ้าที่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและโหมดการทำงานของการติดตั้งระบบไฟฟ้า PUE ได้จัดให้มีการควบคุมความต้านทานของฉนวนของเครือข่าย การทดสอบความเป็นฉนวนเป็นระยะเป็นมาตรฐานสำหรับผู้ใช้พลังงานไฟฟ้า

ความต้านทานของฉนวนระหว่างตัวนำแต่ละตัวกับดิน ตลอดจนระหว่างตัวนำทั้งหมดในพื้นที่ระหว่างฟิวส์สองตัวที่อยู่ติดกันในเครือข่ายการกระจายที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1,000 V ต้องมีค่าอย่างน้อย 0.5 MΩ สำหรับการวัดและทดสอบความต้านทานของฉนวนในการติดตั้งระบบไฟฟ้าสูงถึง 1,000 V บ่อยที่สุด มีการใช้เมกะมิเตอร์.

ความต้านทานของฉนวน Riso

หลักการวัดมีดังนี้ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่กับแผ่นของตัวเก็บประจุพัลส์กระแสประจุจะปรากฏขึ้นก่อนค่าที่ในช่วงเวลาแรกขึ้นอยู่กับความต้านทานของวงจรเท่านั้นและจากนั้นก็คือความสามารถในการดูดซับ (ความสามารถในการโพลาไรซ์) ชาร์จในขณะที่กระแสลดลงแบบทวีคูณ และที่นี่คุณสามารถค้นหาค่าคงที่ของเวลา RC ได้ ดังนั้น ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องวัดพารามิเตอร์ฉนวน ความต้านทานของฉนวน Riso จะถูกวัด

การวัดจะดำเนินการที่อุณหภูมิไม่ต่ำกว่า + 5 ° C เนื่องจากที่อุณหภูมิต่ำกว่าจะสะท้อนถึงอิทธิพลของความเย็นและความชื้นเยือกแข็งและภาพจะห่างไกลจากความเป็นกลางหลังจากถอดแรงดันทดสอบออกแล้ว ประจุบน "ตัวเก็บประจุแยก" จะเริ่มลดลงเมื่อมีการดูดกลืนประจุไดอิเล็กตริก

อัตราการดูดซึม DAR

ระดับความชื้นปัจจุบันในฉนวนจะแสดงเป็นตัวเลข ในค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมเนื่องจากยิ่งฉนวนเปียกมากเท่าใด การดูดซับไดอิเล็กตริกของประจุภายในก็ยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น ขึ้นอยู่กับค่าของค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ มีการตัดสินใจเกี่ยวกับความจำเป็นในการทำให้ฉนวนของหม้อแปลง มอเตอร์ ฯลฯ แห้ง

คำนวณอัตราส่วนของค่าความต้านทานของฉนวนหลังจาก 60 วินาทีและ 15 วินาทีหลังจากเริ่มการวัดค่าความต้านทาน ซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ

ยิ่งมีความชื้นในฉนวนมาก กระแสรั่วไหลยิ่งมาก ค่า DAR (ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนไดอิเล็กตริก = R60 / R15) ยิ่งต่ำ ในฉนวนเปียก มีสิ่งเจือปนมากขึ้น (สิ่งเจือปนอยู่ในความชื้น) ความต้านทานเนื่องจากสิ่งเจือปนลดลง การสูญเสียเพิ่มขึ้น แรงดันพังทลายจากความร้อนลดลง และการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนของฉนวนจะถูกเร่งขึ้น หากค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับน้อยกว่า 1.3 จำเป็นต้องทำให้ฉนวนแห้ง

ดัชนีโพลาไรซ์ PI

ตัวบ่งชี้ที่สำคัญต่อไปของคุณภาพของฉนวนคือดัชนีโพลาไรเซชัน มันสะท้อนการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุภายในไดอิเล็กตริกภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ฉนวนที่ใหม่กว่า สมบูรณ์กว่า และดีกว่า อนุภาคที่มีประจุน้อยกว่าจะเคลื่อนที่เข้าไปข้างใน เช่นเดียวกับในไดอิเล็กตริก ยิ่งค่าดัชนีโพลาไรเซชันสูงเท่าใด ฉนวนก็ยิ่งเก่าเท่านั้น

ในการค้นหาพารามิเตอร์นี้ อัตราส่วนของค่าความต้านทานของฉนวนหลังจาก 10 นาทีและ 1 นาทีหลังจากเริ่มการทดสอบจะถูกคำนวณ ค่าสัมประสิทธิ์นี้ (ดัชนีโพลาไรซ์ = R600 / R60) แสดงให้เห็นถึงทรัพยากรที่เหลืออยู่ของฉนวนในฐานะไดอิเล็กตริกคุณภาพสูงที่ยังคงสามารถทำหน้าที่ของมันได้ ดัชนีโพลาไรซ์ PI ต้องไม่น้อยกว่า 2

ค่าสัมประสิทธิ์การปลดปล่อยอิเล็กทริก DD

ในที่สุดมีค่าสัมประสิทธิ์ของการปล่อยอิเล็กทริก พารามิเตอร์นี้ช่วยในการระบุชั้นที่มีข้อบกพร่องและเสียหายระหว่างชั้นของฉนวนหลายชั้น วัดค่า DD (Dielectric Discharge) ได้ดังนี้

ประการแรก ฉนวนจะถูกชาร์จเพื่อวัดความจุ หลังจากสิ้นสุดกระบวนการชาร์จแล้ว กระแสไฟรั่วจะยังคงผ่านไดอิเล็กตริก ขณะนี้ฉนวนไฟฟ้าลัดวงจรและหนึ่งนาทีหลังจากการลัดวงจร กระแสไดอิเล็กตริกที่เหลือจะวัดเป็นนาโนแอมแปร์ กระแสในหน่วยนาโนแอมป์นี้หารด้วยแรงดันไฟฟ้าที่จะวัดและความจุของฉนวน DD ต้องน้อยกว่า 2