استاندارد مقاومت عایقی

هنگام کار با میگر این سوال مطرح می شود که استاندارد مقاومت عایقی چیست؟ مقاومت عایقی تجهیزات الکتریکی به عوامل زیادی از جمله طراحی تجهیز، عایق استفاده شده، ضخامت عایق و محل آن، تمیزی، رطوبت، دما و غیره بستگی دارد. برای اندازه گیری مقاومت عایقی باید موارد ذکر شده را مورد توجه قرار دهید. پس از اینکه تجهیز الکتریکی مورد بهره برداری قرار گرفت، دیگر تاثیر مولفه هایی مانند طراحی تجهیز، مواد عایق استفاده شده، ضخامت عایق و محل آن در نظر گرفته نمی شود. در شرایط بهره برداری باید حداقل مقدار مقاومت عایقی با تلرانس قابل قبولی مشخص گردد. در اصل موارد مهمی که پس از بهره برداری و هنگام اندازه گیری مقاومت عایقی باید مورد توجه قرار بگیرند عبارت اند از:

• تمیز بودن عایق
• رطوبت عایق
• دمای عایق
• صدمات مکانیکی مانند شکستگی ها و خوردگی ها در عایق

اهمیت محل نصب مناسب تجهیز در مقاومت عایقی

مهم ترین الزامات در بهره برداری ایمن و قابل اعتماد از تجهیزات الکتریکی مربوط به تمیز بودن عایق و جلوگیری از نفوذ رطوبت به آن است. تمیز و عاری بودن عایق از رطوبت به عنوان شاخص های نگهداری مناسب برای تمام تجهیزات الکتریکی محسوب می شوند. عایق همیشه تحت تاثیر رطوبت، آلودگی و دما است. با توجه به این قانون می توان گفت که تجهیزات تست عایقی مانند میگر ها، ابزارهای ارزشمندی در نگهداری و تعمیرات هستند. استفاده از میگر علاوه بر سنجش وضعیت تمیزی و نگهداری خوب از تجهیزات، می تواند در شناسایی روند پیر شدن عایق و اشکالات آینده نیز بسیار مفید باشد.

همواره سعی کنید تجهیزات را طبق نظرات شرکت سازنده نصب و بهره برداری کنید. معمولا در کاتالوگ ها میزان افزایش و کاهش دما به همراه رطوبت قید می شود. در صورت تجاوز از مقادیر ذکر شده باید از سیستم های تهویه و رطوبت زدایی مناسب استفاده شود. جهت آشنایی بیشتر مقاله تاثیر رطوبت و دما در مقاومت عایقی را مطالعه کنید.

چه انتظاری از اندازه گیری مقاومت عایقی به صورت دوره ای داریم؟

در این بخش چند معیار برای مشخص کردن حداقل مقاومت عایقی شرح داده شده است. آیتم های ذکر شده باید به عنوان یک راهنما برای تجهیزات در حال سرویس لحاظ شوند. تست های انجام شده روی تجهیزات در حال سرویس معمولا مقاومت عایقی بیشتری را در مقایسه باحداقل مقدار ایمنی نشان می دهند. برای داشتن یک مرجع مناسب، تاکید می شود سوابق اندازه گیری های دوره ای تجهیزات را نگهداری کنید. روند رو به کاهش مقاومت عایقی می تواند به خوبی مشکلات آینده را مشخص کند. سرعت کاهش مقاومت عایقی یک زنگ خطر جدی است؛ حتی اگر مقادیر اندازه گیری شده بیشتر از حداقل های ایمن باشد.

عکس این حالت نیز صادق است. مثلا تجهیز در حال سرویسی را در نظر بگیرید که مقاومت آن کمتر از حداقل مقاومت عایقی ایمن بوده ولی مقدار آن در طول زمان ثابت است. ثابت بودن مقاومت عایقی را می توان با توجه به سوابق تست ها مشخص کرد. با ثابت بودن مقاومت عایقی در تست های برنامه ریزی شده و در نظر گرفتن دما و رطوبت، می توان وضعیت عایق را خوب تلقی کرد. مقاومت عایقی کم در این تجهیزات ممکن است بعلت نشتی های جریان طبیعی و بدون ضرر در سیستم باشد. شرایط فوق را نباید به عنوان ضعف عایق محسوب کرد. سوابق تست های مقاومت عایقی تجهیزات در بازه های منظم می تواند به خوبی تغییرات را نمایش دهد. در بسیاری از موارد منحنی مقاومت عایقی می تواند بیشتر از خود اعداد مفید باشد. مقاله روش های تست مقاومت عایقی را مطالعه کنید.

قانون یک مگا اهم

استاندارد مقاومت عایقی با توجه به نوع تجهیز و شرایط بهره برداری متفاوت است. با توجه به در دسترس نبودن اطلاعات دقیق از عایق تجهیز می توان حداقل مقاومت عایقی را مشخص کرد. برای سال های طولانی و به صورت گسترده ای، مقاومت یک مگا اهم به عنوان حداقل مقاومت عایقی تجهیزات الکتریکی تا 1000 ولت در نظر گرفته می شده است. این قانون برای افرادی توصیه می شود که با مفهوم تست عایقی آشنا نبوده یا مایل نیستند که تجهیزات را از دیدگاه فنی تری بررسی کنند. در تجهیزات بالای 1 کیلو ولت، قانون 1 مگا اهم به عنوان حداقل مقاومت برای هر کیلو ولت در نظر گرفته می شود.

ممکن است این قانون ساختگی به نظر برسد و دارای توجیه مهندسی خوبی نباشد اما با توجه به تجربه های عملی در سال های طولانی، هنوز به عنوان یک روش ساده استفاده می شود. این قانون به شما اطمینان می دهد که موضوع تحت تست مرطوب یا کثیف نبوده و حداقل شرایط را برای برقداری دارد. مطالعات اخیر در خصوص این مشکل باعث ایجاد فرمول هایی برای محاسبه ی حداقل مقاومت عایقی شده است. حداقل مقاومت عایقی با توجه به جنس عایق استفاده شده در تجهیزات الکتریکی و ابعاد فیزیکی موضوع تحت تست مشخص می شود. در ادمه حداقل مقاومت عایقی در ماشین های دوار، کابل ها و ترانسفورماتورها بررسی شده است.

طبق دفتر استاندارد کشور هند، به ازای هر 1000 ولت اختلاف پتانسیل بین هادی های برقدار و زمین به مدت 1 دقیقه، مقاومت عایقی بخش های فشار قوی باید حداقل 1 مگا اهم باشد. در این استاندارد به ازای هر 500 ولت اختلاف پتانسیل بین هادی های برقدار و زمین به مدت 1 دقیقه، مقاومت عایقی در تجهیزات فشار متوسط و فشار ضعیف باید حداقل 1 مگا اهم باشد. طبق قوانین CBIP مقدار قابل قبول 2 مگا اهم به ازای هر 1 کیلو ولت است.

استاندارد مقاومت عایقی موتور ها و دیگر ماشین های دوار

استاندارد IEEE به بررسی مشکلات و نحوه ی تحلیل نتایج اندازه گیری مقاومت عایقی در تجهیزات دوار مانند الکتروموتورها می پردازد. این راهنما فاکتورهای موثر در تغییر ویژگی های مقاومت عایقی ماشین های دوار را شرح داده و فرمول هایی را ارائه می کند. فرمول ها جهت تخمین حداقل مقاومت عایقی در مدل های بسیار متنوعی از ماشین های دوار جریان مستقیم و متناوب به کار گرفته می شوند. عنوان استاندارد مقاومت عایقی موتور و ماشین های دوار IEEE: Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery بوده و تاکید بر روش تست یکسان در تجهیزات گردان دارد.

استاندارد حداقل مقاومت عایقی در ماشین های دوار اینگونه توضیح می دهد:

حداقل مقاومت عایقی توصیه شده Rm در ماشین های جریان متناوب و سیم پیچ آرمیچر ماشین های جریان مستقیم و سیم پیچ میدان ماشین های جریان متناوب و مستقیم از این روش محاسبه می شود:  \(Rm=KV+1\)

در این فرمول:

• Rm: حداقل مقاومت عایقی توصیه شده با واحد مگا اهم در 40 درجه ی سانتگی گراد در تمام سیم پیچ ماشین
• KV: ولتاژ نامی بین دو ترمینال ماشین بر اساس کیلو ولت

پیشنهاد می شود کسانی که در زمینه ی بهره برداری و تعمیرات ماشین های دوار فعالیت می کنند، یک نسخه از راهنمای IEEE با عنوان روش های توصیه شده برای تست مقاومت عایقی در ماشین های دوار را تهیه و مطالعه کنند.

حداقل مقدار مقاومت عایقی در بوشینگ ها

بوشینگ جهت جدا کردن دو بخش مختلف از یکدیگر بوده و در تجهیزات زیادی مانند ترانسفورماتور، بریکرها، قطع کننده ها و غیره استفاده می شود. به عنوان مثال نقش بوشینگ در ترانسفورماتور روغنی، جدا سازی تجهیزات و روغن داخل ترانس از محیط پیرامون است. در این حالت روغن به بیرون از ترانس نشت نکرده و از عوامل محیطی مانند رطوبت نیز حفاطت می شود. بوشینگ علاوه بر جدا سازی بخش های مختلف دارای یک هادی برای اتصال الکتریکی است.

تجربه ها نشان می دهد که هر بوشینگ بریکر روغنی قابل نصب در فضای آزاد با تمام متعلقات عایق و مونتاژ شده ی آن، برای بهره برداری ایمن باید بیشتر از 10 هزار مگا اهم در دمای 20 درجه ی سانتی گراد مقاومت داشته باشد. این مقاومت با فرض این است که بریکر از تجهیزات دیگر جدا شده و روغن داخل تانک بریکر در شرایط خوبی قرار داشته باشد. در ضمن قبل از برقداری و تست باید هوای اطراف بوشینگ خارج شده باشد. توضیحات بالا به معنی این است که هر جزئی از مجموعه ی بوشینگ مانند خود بوشینگ، اتصالات، میله، قسمت های آرک و غیره باید دارای مقاومت بیشتری از مقدار ذکر شده باشند. هر گونه کاهش مقاومت در تجهیزات متصل به هم می تواند روی کل سیستم تاثیر گذار باشد.

هر جزئی از بوشینگ که به صورت سطحی تمیز و خشک بوده و مقاومتی کمتر از 10 هزار مگا اهم داشته باشد، معمولا به صورت داخلی تحت تاثیر رطوبت یا مسیرهای کربنی است. این تجهیزات تا وقتی که بازسازی نشوند، قابل اعتماد نخواهند بود. این خطر هنگام استفاده در تغییرات شدید ولتاژ مانند رعد و برق و سوئیچینگ ها افزایش پیدا می کند. در خصوص خود بوشینگ و قبل از اینکه بعلت مقاومت کمتر از 10 هزار مگا اهم آن را غیر قابل اعتماد تلقی کنید، باید اجزای آن به خوبی محکم و تمیز شوند.

آنچه در خصوص بوشینگ های بریکرهای روغنی گفته شد در خصوص بوشیگ تجهیزات دیگر مانند ترانسفورماتورها نیز صادق است. از آنجایی که بوشینگ ها و تجهیزات مونتاژ شده ی مربوط به آن ها در شرایط نرمال مقاومت عایقی بسیار بالایی دارند، میگرهای با رنج بالا مثلا 10 هزار مگا اهم برای تست نیاز است. دستگاه های میگر با رنج تا 50 هزار مگا اهم می توانند روند از بین رفتن بوشینگ ها را قبل از وارد شدن آن ها به ناحیه ی مشکوک، بررسی کنند. ناحیه ی مشکوک بوشینگ ها همان مقاومت کمتر از 10 هزار مگا اهم است.

استاندارد مقاومت عایقی کابل ها و هادی ها

از دیدگاه مقاومت عایقی، کابل ها و هادی ها شرایط و تغییرات بسیار گسترده ای دارند. این شرایط می تواند علت های مختلفی از جمله نوع مواد عایق استفاده شده، ولتاژ سیستم، ضخامت عایق یا طول مدار تحت تست داشته باشد. علاوه بر شرایط ذکر شده، هادی ها و کابل ها ممکن است در مسیرهای بسیار طولانی استفاده شوند. مسیر طولانی باعث تغییرات شدید دمایی در کابل ها و هادی ها و در نتیجه تاثیر زیاد روی مقاومت عایقی می گردد. ترمینال ها یا نقاط اتصال کابل ها نیز از نظر تمیز، خشک و محصور بودن روی مقاومت عایقی تاثیر گذار خواهند بود.

انجمن مهندسان کابل های عایق شده (ICEA) مقدار حداقل مقاومت کابل ها را با توجه به نوع عایق های استفاده شده در مدل های بسیار متنوعی ارائه کرده است. این حداقل ها برای کابل ها و سیم های تک رشته نو و پس از گذراندن تست های ولتاژ بالای AC ، بر مبنای تست 500 ولت مستقیم با زمان 1 دقیقه و در دمای 60 درجه ی فارنهایت است. مقدار حداقل مقاومت عایقی برای کابل های تک هسته از طریق این فرمول محاسبه می شود:  \(\mathrm{R}\mathrm{=}\mathrm{K}\mathrm{\times }{{\mathrm{log}}_{\mathrm{10}} \mathrm{D}\mathrm{/}\mathrm{d}\ }\)

در این فرمول:

• • R: مقاومت بر اساس مگا اهم به ازای هر 1000 فوت
  • K: ضریب ثابت با توجه به نوع عایق
  • D: قطر خارجی عایق هادی
  • d: قطر هادی

حداقل مقدار K در دمای 60 درجه ی فارنهایت

نوع عایق

کاغذ آغشته یا اشباع شده	2640	پارچه آغشته به روغن یا لاک	2460
پلی اتیلن قابل انعطاف	بالای 50000	پی اتیلن کامپوزیت	30000
پلی وینیل کلراید 60 درجه سانتی گراد	500	پلی وینیل کلراید 75 درجه سانتی گراد	2000

درجه Grade	لاستیک طبیعی  Natural Rubber	لاستیک مصنوعی  Synthetic Rubber
کد  Code		950
کارایی Performance	10560	2000
مقاومت در برابر دما Heat Resistant	10560	2000
مقاومت در برابر ازن Ozone Resistant	10000 (بوتیل)	2000
کرئیت Kerite		4000

مقاومت عایقی یک هادی در کابل های چند هسته ای نسبت به دیگر هادی ها و غلاف نهایی از طریق این فرمول محاسبه می شود: \(\mathrm{R}\mathrm{=}\mathrm{K}\mathrm{\times }{{\mathrm{log}}_{\mathrm{10}} \mathrm{D}\mathrm{/}\mathrm{d}\ }\)

در این فرمول:

• D: قطر خارجی عایق معادل یک کابل تک رشته\(d+2c+2b=\)
• d: قطر هادی (برای کابل های مثلثی d قطر کابل معادل دایره ای با سطح مقطع برابر است.)
• c: ضخامت عایق هادی
• b: ضخامت غلاف کابل

استاندارد مقاومت عایقی ترانس ها

هرچند استاندارد خاصی برای حداقل مقاومت عایقی در ترانسفورماتورها خشک یا عایق جامد در دسترس نیست اما مقاومت عایقی قابل قبول در این ترانسفورماتورها با ماشین های دوار کلاس A قابل مقایسه است. در خصوص ترانسفورماتورهای روغنی یا رگولاتورهای ولتاژ یک مشکل اساسی وجود دارد و آن شرایط روغن است. شرایط روغن تاثیر مستقیمی روی مقاومت عایقی سیم پیچ ها دارد.

در صورتی که اطلاعات قابل اعتمادی در درسترس نبود، می توان از این فرمول استفاده کرد: \(R\mathrm{=}\frac{C×E}{\sqrt{KVA}}\)

در فرمول فوق:

• R: مقاومت عایقی بر اساس مگا اهم حداقل 1 دقیقه با ولتاژ 500 ولت مستقیم بین سیم پیچ و زمین با این شرط که سیم پیچ های دیگر به سیم گارد متصل شده باشد یا بین سیم پیچ ها با هسته ی گارد شده
• C: ضریب ثابت برای دمای 20 درجه ی سانتی گراد
• E: ولتاژ نامی سیم پیچ های تحت تست
• KVA: ظرفیت نامی سیم پیچ های تحت تست

 

در تست بین سیم پیچ و زمین با شرط اینکه سیم پیچ های دیگر زمین شده باشند، مقاومت عایقی مقدار خیلی کمتر از حاصل فرمول خواهد بود. R در این فرمول با فرض این است که روغن خشک، بدون اسید و بدون لجن بوده و بوشینگ ها و اتصالات در وضعیت مناسبی قرار داشته باشند.

جدول ضریب C

نوع ترانسفورماتور	C در 20 درجه ی سانتی گراد در 50 هرتز	C در 20 درجه ی سانتی گراد در 60 هرتز
ترانسفورماتور روغنی با تانک	1	1.5
ترانسفورماتور روغنی بدون تانک	20	30
ترانسفورماتور خشک یا عایق جامد	20	30

 

فرمول شرح داده شده برای ترانسفورماتورهای تکفاز است. اگر ترانسفورماتور تحت تست به صورت سه فاز بوده و هر سه سیم پیچ  به صورت همزمان تست می شوند، خواهیم داشت:

E: ولتاژ نامی یکی از سیم پیچ تکفاز (فاز با فاز در اتصال مثلث و فاز با زمین در اتصال ستاره)

KVA: ظرفیت نامی تمام سه فاز تحت تست

حداقل مقادیر مقاومت عایقی دستگاه ها و سیستم های الکتریکی

در جدول زیر  حداقل مقاومت عایقی قابل قبول در دستگاه ها سیتسم های الکتریکی را مشاهده می کنید. این جدول طبق استاندارد PEARL Standard/ NETA MTS-1997 Table 10.1 بوده و بر اساس ولتاژ نامی تجهیزات تهیه شده است.

حداکثر ولتاژ نامی تجهیزات	ولتاژ تست	حداقل مقاومت عایقی قابل قبول مگا اهم
250	500	25
600	1000	100
5 کیلو	2500	1000
8 کیلو	2500	2000
15 کیلو	2500	5000
25 کیلو	5000	20000
35 کیلو	15000	100000
46 کیلو	15000	100000
69 کیلو	15000	100000

این وب سایت دارای مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی بوده و هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد اطلاعات آن غیرمجاز است. لطفا در صورت مشاهده هرگونه سوء استفاده ما را مطلع کنید.