Как измерить сопротивление изоляции электроинструмента
Проверка электроинструмента и переносного электрооборудования
Проверка электроинструмента и переносного электрооборудования
Испытания электроинструмента — это комплекс измерений и проверок узлов и составных частей ручного электроинструмента и переносного электрооборудования, проводимый периодически (от 2 до 37 раз в год) в течение всего срока эксплуатации изделий в целях контроля за их состоянием и недопущения поражения работников электрическим током, или нанесения иного вреда в результате выхода инструмента из строя.
Любое предприятие, выполняющее производственную деятельность, использует ручной электроинструмент, например, дрели, перфораторы, кабели-удлинители, переносные светильники и многое другое. Также часто используется переносное электрооборудование, такое как сварочные аппараты, компрессоры и тому подобное оборудование. Любой ремонт не обходится без использования электроинструмента, он давно стал постоянным помощником в домах и на дачах, в квартирах и гаражах. Но, не смотря на это, не каждый мастер знает, что электроинструмент и переносное электрооборудование необходимо подвергать регулярной проверке, иначе из помощника он может превратиться во врага и стать причиной несчастного случая, приведшего к поражению электрическим током или пожару.
Когда проводят проверку и испытание электроинструмента и переносного электрооборудования
Проверку и испытания электроинструмента и переносного электрооборудования проводят на всех предприятиях в соответствии с «Правилами по охране труда при работе с инструментом и приспособлениями» (Приложение к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 17 августа 2015 г. N 552н с изменениями и дополнениями от 20 декабря 2018 г.). Эти Правила четко регламентируют порядок учета, выдачи и ремонта электрического инструмента, а также его проверку и испытание.
Однако, даже если вы используете электрический инструмент у себя в гараже, на даче или дома и специалиста по охране труда рядом нет, это не означает, что можно забыть о проверке инструмента и подвергнуть себя опасности получения травмы.
Электроинструмент и приспособления (в том числе вспомогательное оборудование: трансформаторы, преобразователи частоты, защитно-отключающие устройства, кабели-удлинители) не реже одного раза в 6 месяцев должны подвергаться периодической проверке работником, имеющим группу по электробезопасности не ниже III, назначенным работодателем ответственным за содержание в исправном состоянии электроинструмента и приспособлений.
Как проверить электроинструмент для работы
К переносному электроинструменту относятся устройства, используемые для строительства или ремонта, с питанием от электрической сети. Принадлежность к категории «переносные» определяет то, что к месту работы их доставляют без использования передвижных механизмов и грузоподъемных устройств. Они используются персонально силами одного или двух человек.
К переносному инструменту и приспособлениям относятся:
Мы заострим внимание только на переносном электроинструменте.
Как организованы учет и испытания электроинструмента в организациях
Классы защиты электроинструмента
Работники получают травмы не только из-за неисправной электрической части инструмента, но и при неисправной его механике.
Второй фактор риска – травмы, связанные с повреждениями механической части инструмента.
Как различать классы защиты электроинструмента
Если работник получил травму, фиксируется факт несчастного случая, проводится расследование, составляется акт. Если травма произошла в момент использования электроинструмента, потребуются доказательства его исправности. Правила ПТЭЭП и охраны труда требуют, чтобы инструмент проходил периодические испытания в установленном порядке. Результаты испытаний фиксируются в журнале. Так можно документально доказать, что за его состоянием следили. Если в результате расследования выяснится, что журнал или систематические записи в нем отсутствуют, виноватым в получении работником травмы автоматически становится работодатель.
Помимо испытаний, на предприятии или в подразделении разрабатывается инструкция по безопасной эксплуатации электроинструмента. С ней знакомят под роспись работников, использующих такой инструмент. Если травма получена в результате нарушения требований такой инструкции, вина автоматически перекладывается на травмированного работника. Если инструкции нет, или работник с ней не ознакомлен – работодатель ответит за травмы работника единолично.
Но вернемся к испытаниям. На предприятии назначается работник, ответственный за исправное состояние электроинструмента. Он выбирается из электротехнического (электроремонтного) персонала и должен иметь группу по электробезопасности III или выше. Если предприятие состоит из нескольких подразделения и есть трудности с централизованной проверкой электроинструмента, такие работники назначаются в каждом цехе.
Обязанности ответственного лица
Назначение ответственного работника обосновывается приказом по предприятию за подписью его руководителя.
В обязанности работника, ответственного за безопасную эксплуатацию переносного электроинструмента, входит ведение журнала учета и организация проверок и испытаний.
Журнал учета переносного электроинструмента
Необходимость сбора информации о наличии инструмента продиктована тем, чтобы не пропустить ни одного его экземпляра мимо процедуры испытаний. Иначе, чтобы ни одна единица не была позабыта. Для этого каждому инструменту присваивается инвентарный номер, наносимый на корпус инструмента несмываемой краской.
Обложка журнала и состав его граф представлена ниже.
Обложка журнала учета
Для каждого инструмента целесообразно выделить одну страницу журнала. Так удобнее проследить историю его проверок и результатов испытаний.
В конце каждой строки, в которую записаны результаты проверки, ответственный за безопасную эксплуатацию электроинструмента ставит свою подпись.
Как испытывают электрифицированный инструмент
Периодические проверки и испытания электроинструмента проводят не реже 1 раза в 6 месяцев. Если инструмент на предприятии или в подразделении эксплуатируется интенсивно, то этот срок уменьшают. Новый срок испытания фиксируют изданием соответствующего распоряжения по предприятию.
После ремонта инструмента производят дополнительную (внеочередную) проверку и испытание.
Результаты испытаний фиксируются в журнале. Объем проверки следующий:
Внешний осмотр электроинструмента
Перед осмотром корпус инструмента очищают от загрязнений, препятствующих объективной оценке его состояния. Первым делом проверяется наличие на корпусе инвентарного номера и соответствие характеристик инструмента сведениям в журнале.
Затем определяется состояние электрической вилки для подключения к сети. Проверяется отсутствие трещин, сколов, контакты не должны быть деформированы или подгоревшими. Неисправная вилка подлежит замене.
Следом за вилкой осматривают шнур питания. На всем его протяжении изоляция не должна быть нарушена. Он не должен быть перетянут или перекручен, отсутствовать участки с повышенной или пониженной гибкостью. Место входа шнура в электроинструмент должно быть защищено от перегиба исправной штатной защитой.
Проверяется работа выключателя питания без подсоединения к сети, его работа без применения повышенного усилия на нажатие. Фиксатор (при наличии) должен уверенно удерживать клавишу включения в нажатом положении. Снятие с фиксатора производится без задержек и заеданий.
Внешний осмотр электроинструмента
При наличии вращающихся деталей проверяется их вращение от руки. При этом оцениваются посторонние звуки, отсутствие осевого люфта. Губки патронов электродрелей не должны быть изношены и повреждены. Нужно также попробовать установить сверло в дрель, диск в болгарку или поменять их. При этом проверяется работа крепящих и блокирующих устройств.
Проверяется целостность корпуса электроинструмента, отсутствие трещин и сколов, наличие предусмотренных конструкцией щитков, кожухов, ограничителей и другого защитного оборудования.
Проверка на холостом ходу
В ходе проверки выявляются возможные повреждения, износ механической части или неисправности электрической части инструмента.
Обращают внимание на:
Проверка сопротивления изоляции
Измерение выполняют специальным измерительным прибором – мегаомметром, на напряжение 500 В. Длительность приложения испытательного напряжения от мегаомметра – 1 минута.
Перед применением прибора убеждаются в его исправности. Для этого им выполняют два контрольных измерения:
Схема измерения
Измеренное значение
Измерения сопротивления изоляции выполняют при нажатой кнопке «Включено» электроинструмента. Испытательное напряжение прикладывают между корпусом изделия и любым проводником питания. Измеренное значение не должно быть ниже 0,5 МОм.
Для испытания удлинителей проводят три измерения, подключая щупы мегаомметра между:
Для понижающего трансформатора измеряется сопротивление изоляции первичной и вторичной обмоток относительно корпуса и между собой.
Испытание мегаомметром преобразователей напряжения выполняют согласно инструкции завода-изготовителя, так как в них содержатся полупроводниковые приборы.
Проверка цепи заземления
Проверка нужна только для инструментов с классом защиты I, имеющих штепсельную вилку с заземляющим контактом. Через него корпус устройства соединяется с шиной РЕ питающей сети. Измерение выполняют между корпусом и заземляющим контактом вилки. Результат не должен превышать 0,5 Ом.
Для измерений используют специальные омметры, не просто измеряющие сопротивление, но и подающие при этом в тестируемую цепь некоторый ток.
Мегаомметры и омметры проходят в установленные сроки метрологическую поверку, а измерения выполняться сертифицированной электротехнической лабораторией.
Измерение сопротивления изоляции: руководство!
СОДЕРЖАНИЕ:
Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты, трансформаторах, электродвигателях и генераторах – электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.
Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.
Регулярная проверка изоляции, проводимая на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.
Проверка: испытание или измерение?
На первом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами проверки, которые часто путают – испытание электрической прочности изоляции и измерение сопротивления изоляции.
Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования установок для испытания кабелей повышенным напряжением. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.
При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Этот замер выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроле старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром (доступны мегомметры с диапазоном до 999 ГОм).
Типовые причины неисправности изоляция
Поскольку измерение сопротивления изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.
Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.
1. Электрические нагрузки
В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.
2. Механические нагрузки
Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.
3. Химические воздействия
Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.
4. Напряжения, связанные с колебаниями температуры:
В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.
5. Загрязнение окружающей среды
Плесень и посторонние частицы в теплой, влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.
В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.
В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.
Принцип измерения сопротивления изоляции и влияющие на него факторы
Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто замерить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.
На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.
Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов:
На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.
Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.
Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.
Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.
Влияние температуры
Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.
Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.
Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)
Методы тестирования и интерпретация результатов
Кратковременное или точечное измерение
Это наиболее простой метод. Он подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и фиксацию значения сопротивления изоляции на этот момент. Как уже указывалось выше, на такое прямое измерение сопротивления изоляции значительное влияние оказывает температура и влажность, поэтому измерение следует стандартизировать при контрольной температуре и для сравнения с предыдущими измерениями следует фиксировать уровень влажности. С помощью данного метода можно проанализировать качество изоляции, сравнивая текущее измеренное значение с результатами нескольких предыдущих тестов. Со временем это позволит получить более достоверную информацию о характеристиках изоляции тестируемой установки или оборудования по сравнению с одиночным испытанием.
Если условия измерения остаются идентичными (то же самое испытательное напряжение, то же время измерения и т.д.), то при периодических измерениях путем мониторинга и интерпретации любых изменений можно получить четкую оценку состояния изоляции. После записи абсолютного значения, необходимо проанализировать изменение во времени. Таким образом, измерение, показывающее относительно низкое значение изоляции, которое, тем не менее, стабильно во времени, теоретически должно доставлять меньше беспокойства, чем значительное снижение сопротивления изоляции со временем, даже если сопротивление изоляция выше, чем рекомендованное минимальное значение. В общем, любое внезапное падение сопротивления изоляции свидетельствует о проблеме, требующей изучения.
На приведенном ниже графике показан пример показаний сопротивления изоляции для электродвигателя.
В точке A сопротивление изоляции уменьшается из-за старения и накопления пыли.
Резкое падение в точке B указывает на повреждение изоляции.
В точке C неисправность была устранена (обмотка электродвигателя перемотана), поэтому вернулось более высокое значение сопротивления изоляции, остающееся стабильным во времени, что указывает на ее хорошее состояние.
Методы тестирования, основанные на влиянии времени приложения испытательного напряжения (PI и DAR)
Эти методы включают последовательное измерение значений сопротивления изоляции в указанное время. Их преимуществом является неподверженность особому влиянию температуры, поэтому их можно применять без коррекции результатов, если только испытательное оборудование не подвергается во время теста значительным колебаниям температуры.
Данные методы идеально подходят для профилактического обслуживания вращающихся машин и для мониторинга изоляции.
Если изоляционный материал находится в хорошем состоянии, ток утечки или ток проводимости будет низким, а на начальный замер сильно влияют токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. При приложении испытательного напряжения со временем измеренное значение сопротивления изоляции повышается, так как уменьшаются эти токи помех. Необходимое для измерения изоляции в хорошем состоянии время стабилизации зависит от типа изоляционного материала.
Если изоляционный материал находится в плохом состоянии (поврежден, грязный и влажный), ток утечки будет постоянным и очень высоким, часто превышающим токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. В таких случаях измерение сопротивления изоляции очень быстро становится постоянным и стабилизируется на высоком значении напряжения.
Изучение изменения значения сопротивления изоляции в зависимости от времени приложения испытательного напряжения дает возможность оценить качество изоляции. Этот метод позволяет сделать выводы, даже если не ведется журнал измерения изоляции. Тем не менее, рекомендуется записывать результаты периодических измерений, проводимых в контексте программы профилактического обслуживания.
Показатель поляризации (PI)
При использовании этого метода два показания снимаются через 1 минуту и 10 минут, соответственно. Отношение (без размерностей) 10-минутного значения сопротивления изоляции к 1-минутному значению называется показателем поляризации (PI). Этот показатель можно использовать для оценки качества изоляции.
Метод измерения с использованием показателя поляризации идеально подходит для тестирования цепей с твердой изоляцией. Данный метод не рекомендуется использовать на таком оборудовании, как масляные трансформаторы, поскольку он дает низкие результаты, даже если изоляция находится в хорошем состоянии.
Рекомендация IEEE 43-2000 «Рекомендуемые методы тестирования сопротивления изоляции вращающихся машин» определяет минимальное значение показателя поляризации (PI) для вращающихся машин переменного и постоянного тока в температурных классах B, F и H равным 2.0. В общем случае значение PI, превышающее 4, является признаком превосходной изоляции, а значение ниже 2 указывает на потенциальную проблему.
PI = R (10-минутное измерение изоляции) / R (1-минутное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR)
Для установок или оборудования, содержащих изоляционные материалы, в которых ток поглощения уменьшается быстро, для оценки состояния изоляции, возможно, будет достаточно провести измерение через 30 секунд и 60 секунд. Коэффициент DAR определяется следующим образом:
DAR = R (60-секундное измерение изоляции) / R (30-секундное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Значение DAR (нормы)
Метод, основанный на влиянии изменения испытательного напряжения (тестирование с помощью ступенчатого напряжения)
Наличие загрязнений (пыль, грязь и т.п.) или влаги на поверхности изоляции обычно четко выявляется с помощью зависящего от времени измерения сопротивления (PI, DAR и т.д.). Однако этот тип тестирования, проводимый с использованием низкого напряжение относительно диэлектрического напряжения испытываемого изолирующего материала, может иногда пропускать признаки старения изоляции или механические повреждения. Значительное же увеличение прикладываемого испытательного напряжения может, со своей стороны, вызвать повреждение в этих слабых точках, что приведет к существенному уменьшению измеренного значения сопротивления изоляции.
Для обеспечения эффективности соотношение между шагами изменения напряжения должно быть 1 к 5, и каждый шаг должен быть одинаковым по времени (обычно от 1 до 10 минут), оставаясь при этом ниже классического напряжения испытания электрической прочности (2Un + 1000 В). Полученные с помощью данного метода результаты полностью независимы от типа изоляции и температуры, потому что он основан не на внутреннем значении измеряемого изолятора, а на эффективном сокращении значения, получаемого по истечении одного и того же времени для двух разных испытательных напряжений.
Снижение значения сопротивления изоляции на 25% или более между первым и вторым шагами измерения является свидетельством ухудшения изоляции, которое обычно связано с наличием загрязнений.
Метод испытания рассеиванием в диэлектрике (DD)
Тест рассеивания в диэлектрике (DD), также известный как измерение тока повторного поглощения, выполняется путем измерения тока рассеивания в диэлектрике на испытуемом оборудовании.
Поскольку все три составляющие тока (ток зарядки емкости, ток поляризации и ток утечки) присутствуют во время стандартного испытания изоляции, на определение тока поляризации или поглощения может влиять наличие тока утечки. Вместо попытки измерить во время тестирования изоляции ток поляризации при тестировании рассеяния в диэлектрике (DD) измеряется ток деполяризации и ток разряда емкости после тестирования изоляции.
Принцип измерения состоит в следующем. Сначала тестируемое оборудование заряжается в течение времени, достаточного для достижения стабильного состояния (зарядка емкости и поляризация завершена, и единственным протекающим током является ток утечки). Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра и при этом измеряется протекающий ток. Этот ток состоит из зарядного тока емкости и тока повторного поглощения, которые в совокупности дают общий ток рассеивания в диэлектрике. Данный ток измеряется по истечении стандартного времени в одну минуту. Электрический ток зависит от общей емкости и конечного испытательного напряжения. Значение DD рассчитывается по формуле:
DD = Ток через 1 минуту / (Испытательное напряжение x Емкость)
Тест DD позволяет идентифицировать избыточные токи разряда, когда поврежден или загрязнен один из слоев многослойной изоляции. При точечных испытаниях или тестах PI и DAR подобный дефект можно упустить. При заданном напряжении и емкости ток разряда будет выше, если поврежден один из слоев изоляции. Постоянная времени этого отдельного слоя больше не будет совпадать с другими слоями, что приведет к более высокому значению тока по сравнению с неповрежденной изоляцией. Однородная изоляция будет иметь значение DD, близкое к нулю, а допустимая многослойная изоляция будет иметь значение DD до 2. В приведенной ниже таблице указано состояние в зависимости от полученного значения DD.