Індекс поляризації (PI) та DAR — оцінка ізоляції великих двигунів і трансформаторів

Гід з вимірювання опору ізоляції розглядає стандартну процедуру: вимірювання одиничного значення опору ізоляції після фіксованого часу вимірювання. У великих двигунів, генераторів і трансформаторів (як правило, від кількох МВА) це одиничне значення, однак, значно менш показове, ніж на малому колі: ємність обмотки настільки велика, що показання опору продовжує зростати ще тривалий час. Ця стаття розглядає дві додаткові оцінки, пристосовані до цього: індекс поляризації (PI) і коефіцієнт діелектричного поглинання (DAR), обидва засновані на IEEE 43.

Чому одиничного показання недостатньо

Коли на обмотку подається постійна напруга, вимірюваний струм спочатку складається з трьох складових: короткочасного зарядного струму ємності обмотки, поступово спадного струму абсорбції (поляризації ізоляційного матеріалу) і зрештою стабільного струму витоку. На великій обмотці зі значною ємністю струм абсорбції домінує ще протягом хвилин, через що показання опору, наприклад, на 1-й хвилині все ще сильно зростає. Одиничне показання у фіксований момент часу тоді свідчить в основному про те, наскільки далеко просунулося це наростання, а не в першу чергу про реальний стан ізоляції.

Коефіцієнт діелектричного поглинання (DAR)

DAR — швидша з двох оцінок: відношення виміряного опору ізоляції через 60 секунд і через 30 секунд:

$$DAR = \frac{R_{60с}}{R_{30с}}$$

DAR — швидкий скринінг, придатний як первинний індикатор, але менш показовий для обмоток зі значною ємністю, де процес абсорбції відбувається у більш тривалому масштабі часу, ніж вікна 30-60 секунд, які охоплює DAR.

Індекс поляризації (PI)

PI використовує довше вікно і тому є повнішою оцінкою для машин зі значною ємністю обмотки: відношення опору ізоляції через 10 хвилин і через 1 хвилину:

$$PI = \frac{R_{10хв}}{R_{1хв}}$$

Орієнтовні значення згідно з IEEE 43

IEEE 43 дає такі практичні орієнтовні значення для мінімально прийнятного PI:

PI помітно нижче цих орієнтовних значень вказує на зволоження, забруднення чи старіння ізоляції; PI на рівні або трохи нижче 1,0 (ледь зростаючий опір) — сильна ознака сильно зволоженої чи забрудненої ізоляції.

Зверніть увагу: IEEE 43 написаний спеціально для обертових машин (двигуни, генератори). Для силових трансформаторів з рідинним охолодженням застосовується інша, специфічна для трансформаторів практика діагностичних польових випробувань із власною системою відліку. На практиці PI та DAR попри це також застосовуються до обмоток трансформаторів як додатковий, порівнянний індикатор, але без прямого перенесення точних порогових значень IEEE 43.

Практична значущість

При періодичній оцінці ізоляції великих двигунів, генераторів і (з наведеним застереженням) трансформаторів одиничне вимірювання опору ізоляції дає недостатньо інформації, щоб відрізнити тенденцію від миттєвого знімка. PI та/або DAR, виміряні й задокументовані під час кожної періодичної перевірки, дозволяють розпізнати поступове погіршення ізоляції ще до того, як саме абсолютне значення опору ізоляції стане занадто низьким.

Часті помилки

1. Оцінка лише абсолютного значення опору ізоляції у великої машини без розрахунку PI чи DAR — на перший погляд «достатнє» значення опору може приховувати спадну тенденцію, яка стає видимою лише через PI/DAR.
2. Використання DAR замість PI у машин зі значною ємністю обмотки — коротше часове вікно DAR не може повністю охопити процес абсорбції великої обмотки.
3. Пряме застосування порогових значень IEEE 43 для обертових машин до силових трансформаторів як точної норми, а не як додаткового, індикативного порівняння.
4. Недотримання сталості випробувальної напруги чи часу випробування між послідовними періодичними вимірюваннями — PI та DAR можна осмислено порівнювати в часі лише якщо умови вимірювання (випробувальна напруга, температура, тривалість випробування) залишаються порівнянними.

Пов'язані матеріали

• Вимірювання опору ізоляції
• Вимірювання опору ізоляції DC-сторони PV-стрінгів
• Калібрування вимірювального обладнання