Индекс поляризации (PI) и DAR — оценка изоляции крупных двигателей и трансформаторов

Гид по измерению изоляционного сопротивления рассматривает стандартную процедуру: измерение единичного значения изоляционного сопротивления после фиксированного времени измерения. У крупных двигателей, генераторов и трансформаторов (как правило, от нескольких МВА) это единичное значение, однако, значительно менее показательно, чем на малой цепи: ёмкость обмотки настолько велика, что показание сопротивления продолжает расти ещё длительное время. Эта статья рассматривает две дополнительные оценки, приспособленные к этому: индекс поляризации (PI) и коэффициент диэлектрического поглощения (DAR), оба основанные на IEEE 43.

Почему единичного показания недостаточно

Когда на обмотку подаётся постоянное напряжение, измеряемый ток изначально складывается из трёх составляющих: кратковременного зарядного тока ёмкости обмотки, постепенно снижающегося тока абсорбции (поляризации изоляционного материала) и в итоге стабильного тока утечки. На крупной обмотке со значительной ёмкостью ток абсорбции доминирует ещё в течение минут, из-за чего показание сопротивления, например, на 1-й минуте всё ещё сильно растёт. Единичное показание в фиксированный момент времени тогда говорит в основном о том, насколько далеко продвинулось это нарастание, а не в первую очередь о реальном состоянии изоляции.

Коэффициент диэлектрического поглощения (DAR)

DAR — более быстрая из двух оценок: отношение измеренного изоляционного сопротивления через 60 секунд и через 30 секунд:

$$DAR = \frac{R_{60с}}{R_{30с}}$$

DAR — быстрый скрининг, подходящий как первичный индикатор, но менее показательный для обмоток со значительной ёмкостью, где процесс абсорбции протекает в более длительном масштабе времени, чем окна 30-60 секунд, охватываемые DAR.

Индекс поляризации (PI)

PI использует более длинное окно и потому является более полной оценкой для машин со значительной ёмкостью обмотки: отношение изоляционного сопротивления через 10 минут и через 1 минуту:

$$PI = \frac{R_{10мин}}{R_{1мин}}$$

Ориентировочные значения согласно IEEE 43

IEEE 43 даёт следующие практические ориентировочные значения для минимально приемлемого PI:

PI заметно ниже этих ориентировочных значений указывает на увлажнение, загрязнение или старение изоляции; PI на уровне или чуть ниже 1,0 (едва растущее сопротивление) — сильный признак сильно увлажнённой или загрязнённой изоляции.

Обратите внимание: IEEE 43 написан специально для вращающихся машин (двигатели, генераторы). Для силовых трансформаторов с жидкостным охлаждением применяется иная, специфичная для трансформаторов практика диагностических полевых испытаний со своей системой отсчёта. На практике PI и DAR тем не менее применяются и к обмоткам трансформаторов как дополнительный, сопоставимый индикатор, но без прямого переноса точных пороговых значений IEEE 43.

Практическая значимость

При периодической оценке изоляции крупных двигателей, генераторов и (с оговоркой выше) трансформаторов единичное измерение изоляционного сопротивления даёт недостаточно информации, чтобы отличить тенденцию от моментального снимка. PI и/или DAR, измеряемые и документируемые при каждой периодической проверке, позволяют распознать постепенное ухудшение изоляции ещё до того, как само абсолютное значение изоляционного сопротивления станет слишком низким.

Частые ошибки

1. Оценка только абсолютного значения изоляционного сопротивления у крупной машины без расчёта PI или DAR — на первый взгляд «достаточное» значение сопротивления может скрывать нисходящую тенденцию, которая становится видна только через PI/DAR.
2. Использование DAR вместо PI у машин со значительной ёмкостью обмотки — более короткое временное окно DAR не может полностью охватить процесс абсорбции крупной обмотки.
3. Прямое применение пороговых значений IEEE 43 для вращающихся машин к силовым трансформаторам как точной нормы, а не как дополнительного, индикативного сравнения.
4. Несоблюдение постоянства испытательного напряжения или времени испытания между последовательными периодическими измерениями — PI и DAR можно осмысленно сравнивать во времени только если условия измерения (испытательное напряжение, температура, продолжительность испытания) остаются сопоставимыми.

Связанные материалы

• Измерение изоляционного сопротивления
• Измерение изоляционного сопротивления DC-стороны PV-строк
• Калибровка измерительного оборудования