Korekta temperaturowa przy pomiarze rezystancji izolacji — dlaczego 500 MΩ przy 30°C oznacza coś innego niż przy 20°C

Przewodnik o pomiarze rezystancji izolacji omawia samą podstawową metodę pomiaru. Ten artykuł omawia czynnik, który przy porównywaniu pomiarów rezystancji izolacji w czasie — przy analizie trendu silnika lub transformatora na przestrzeni wielu lat — jest co najmniej tak samo istotny jak sam pomiar: temperaturę mierzonego uzwojenia w momencie pomiaru.

Dlaczego rezystancja izolacji zależy od temperatury

Rezystancja izolacji uzwojenia jest określana nie tylko przez fizyczny stan izolacji (zanieczyszczenie, wilgoć, starzenie), ale również w dużym stopniu przez temperaturę tej izolacji w momencie pomiaru. Materiał izolacyjny zachowuje się elektrycznie po części jak półprzewodnik: wraz ze wzrostem temperatury rośnie przewodność materiału (a więc rezystancja izolacji maleje), w dużej mierze niezależnie od rzeczywistego stanu izolacji.

Reguła praktyczna: spadek o połowę na każde 10°C

Powszechnie stosowaną regułą praktyczną jest to, że rezystancja izolacji przeciętnego uzwojenia spada w przybliżeniu o połowę na każde 10°C wzrostu temperatury, i odwrotnie, wzrasta w przybliżeniu dwukrotnie na każde 10°C spadku. Dwa pomiary tego samego uzwojenia — na przykład 500 MΩ przy 20°C jednego dnia i 250 MΩ przy 30°C innego dnia — mogą więc być identyczne pod względem rzeczywistego stanu izolacji, mimo pozornego spadku zmierzonej wartości o połowę.

Uwaga: ten współczynnik 2 na każde 10°C jest praktyczną regułą ogólnego zastosowania, a nie dokładną stałą fizyczną. IEEE 43 (zalecana praktyka pomiaru rezystancji izolacji wirujących maszyn prądu przemiennego) publikuje bardziej szczegółowe współczynniki korekty temperaturowej dla poszczególnych systemów izolacyjnych, które dla dokładnej analizy trendu są preferowane względem prostej reguły praktycznej.

Korekta: sprowadzanie do temperatury odniesienia

Aby móc sensownie porównać dwa pomiary wykonane przy różnych temperaturach uzwojenia, każdą zmierzoną wartość sprowadza się do stałej temperatury odniesienia — w praktyce zwykle 20°C — za pomocą współczynnika korekty temperaturowej odpowiadającego różnicy między zmierzoną temperaturą a temperaturą odniesienia. Dopiero po tej korekcie obie skorygowane wartości są wzajemnie porównywalne i przydatne do analizy trendu na przestrzeni wielu inspekcji.

Dlaczego to więcej niż teoretyczna subtelność

Bez korekty temperaturowej analiza trendu może prowadzić do dwóch rodzajów błędnych wniosków:

• Sygnalizowane jest pozorne pogorszenie izolacji, podczas gdy uzwojenie w dniu ostatniego pomiaru było po prostu cieplejsze niż przy poprzednim pomiarze (na przykład zmierzone wkrótce po pracy, zamiast w stanie zimnym).
• Rzeczywiste pogorszenie izolacji jest maskowane, ponieważ ostatni pomiar przypadkowo wykonano przy niższej temperaturze uzwojenia niż poprzedni, przez co nieskorygowana wartość nieprawidłowo wygląda na równą lub wyższą.

Obie sytuacje podważają cel okresowego pomiaru rezystancji izolacji jako narzędzia analizy trendu w konserwacji predykcyjnej.

Znaczenie praktyczne

Przy ustanawianiu lub ocenie trendowego pomiaru rezystancji izolacji silnika, generatora lub transformatora ważne jest, aby przy każdym pomiarze rejestrować nie tylko rezystancję izolacji, ale również temperaturę uzwojenia w danym momencie (najlepiej za pomocą wbudowanego czujnika temperatury lub, w razie jego braku, reprezentatywnego oszacowania), oraz korygować każdą zmierzoną wartość do tej samej temperatury odniesienia przed porównaniem. Bez tego kroku wykres trendu nieskorygowanych wartości na przestrzeni wielu lat niewiele mówi.

Typowe błędy

1. Porównywanie wartości rezystancji izolacji z różnych pomiarów bez korekty temperaturowej w analizie trendu, podczas gdy temperatura uzwojenia między pomiarami może znacznie się różnić.
2. Brak rejestrowania temperatury uzwojenia w momencie pomiaru, przez co późniejsza korekta staje się niemożliwa.
3. Stosowanie prostej reguły "spadek o połowę na każde 10°C" do systemu izolacyjnego, dla którego dostępne są bardziej szczegółowe współczynniki IEEE 43, co prowadzi do mniej dokładnej korekty.
4. Ocenianie jednorazowego, nieskorygowanego pomiaru względem wartości granicznej bezwzględnej bez uwzględnienia temperatury, przy której tę wartość graniczną zdefiniowano — nawet bezwzględna granica odrzucenia odnosi się do temperatury odniesienia.

Powiązane

• Pomiar rezystancji izolacji
• Pomiar rezystancji izolacji przemiennika częstotliwości — odłączanie
• Wskaźnik polaryzacji (PI) i test izolacji DAR dla dużych silników
• Podłączenie guard przy pomiarze rezystancji izolacji — powierzchniowy prąd upływu