Chauvin Arnoux: Messen & Prüfen

50 ISOLATIONSMESSUNG: GRUNDBEGRIFFE 03 ISOLATIONSMESSUNG: GRUNDBEGRIFFE Elektrische Geräte oder Anlagen besitzen eine Vielzahl unterschiedlicher Stromkreise, die über verschiedene Leiter laufen. Um die Funktion aber auch die Sicherheit zu gewährleisten, müssen die Stromkreise und damit die Leiter gegeneinander isoliert sein. Der Isolationswiderstand muss mit Messgeräten, die der Norm DIN EN 61557-2 bzw. DIN VDE 0413-2 entsprechen, in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Isolationsmessung an elektrischen Anlagen Die Anforderungen an die Isolierung von elektrischen Anlagen werden in der Norm DIN VDE 0100 geregelt. Der Isolationswiderstand ist wie folgt zu messen: • zwischen jedem aktiven Leiter und Erde Hinweis: je nach Anwendung können auch andere Prüfspannungen vorgeschrieben sein: 50 V, 100 V für Telefonanlagen und Kleinspannungen, 2500 V / 5000 V für Mittelspannungsanlagen (Eisenbahn, Industrie, EVU usw…) Isolationsmessung an elektrischen Betriebsmitteln Die Isolationsprüfung ist ein wichtiger Bestandteil der Prüfung von Elektrogeräten, Maschinen, Schaltschränken usw. Der geforderte Mindestwert für den Isolationswiderstand kann sich hier von Norm zu Norm ändern. Die am häufigsten benutzte Prüfspannung beträgt 500 V DC und gilt z.B. für Maschinen (laut EN 60204) und elektrische Geräte (laut DIN VDE 0701-0702). Bei Mittelspannungsmotoren ( ≥ 1000 V) beträgt die Prüfspannung meistens 2500 oder 5000 V DC . Nützliche Hilfsmittel zur Isolationsmessung Nutzen der GUARD-Schaltung Für die Messung hoher Isolationswiderstände (> 1 G Ω ) wird empfohlen, ein Messgerät mit Guard-Buchse zu benutzen, um Leckstrom-, Kriechstrom- oder Kapazitäts-Effekte auszuschließen. Die Guard-Leitung ist an eine Oberfläche anzuschließen, von der staub- oder feuchtigkeitsbedingte Oberflächen-Kriechströme ausgehen können. Diese Oberfläche kann z.B. der Isoliermantel eines Kabels oder die isolierende Oberfläche eines Transformators zwischen den beiden Messpunkten sein. Was ist DAR (dielektrisches Absorptionsverhältnis) und PI (Polarisationsindex)? Neben dem rein numerischen Wert des Isolationswiderstands ist es auch besonders interessant, diese Parameter für die «Güte» einer Isolation zu kennen, da sie wichtige zusätzliche Aussagen ermöglichen. Zu diesen „qualitativen“ Parametern einer Isolation gehören: - Die Temperatur und die Feuchtigkeit. Durch sie verändert sich der Wert des Isolationswiderstands nach einem quasi exponentiellen Verhältnis. - Störströme (Ladestrom der Kapazität des Prüfobjektes, Strom der dielektrischen Absorption), die sich bei Anlegen der Prüfspannung ergeben. Diese Ströme verringern sich zwar mit der Zeit, sie stören jedoch die Widerstandsmessung während einer bestimmten Anlaufzeit und geben je nach Dauer Aufschluss über den qualitativen Zustand einer Isolation. Diese Indizien bzw. Verhältnisse ergänzen somit die rein quantitative Angabe des Isolationswiderstands und ermöglichen eine zuverlässige Aussage über den guten oder schlechten Zustand einer Isolierung. Betrachtet man darüber hinaus die zeitliche Veränderung dieser Werte, kann man eine vorbeugende Wartung einrichten, die etwa die unvermeidliche Alterung der Isolation, besonders bei großen Parks von Motoren und Antrieben, frühzeitig erkennt und damit beseitigen kann. Die Werte für DAR und PI werden wie folgt berechnet: PI = R 10 min / R 1 min (2 Widerstandswerte nach 1 bzw. nach 10 min.) DAR = R 1 min / R 30 sec (2 Widerstandswerte nach 30 s bzw. 1 min.) Interpretation der Ergebnisse : Was versteht man unter dem DD (Index für dielektrische Entladung)? Falls bei einer mehrlagigen Isolation nur eine der Isolationsschichten defekt ist, während die anderen noch hochohmig sind, lässt sich dieser Fehler weder durch quantitative Messung des Widerstands, noch durch Berechnung des PI oder der DAR erkennen. Dann sollte man die dielektrische Entladung messen, um daraus den DD berechnen zu können. Bei diesem Verfahren misst man die dielektrische Absorption einer heterogenen oder mehrlagigen Isolation ohne die Leckströme in den parallelen Oberflächen zu berücksichtigen. Dazu legt man an das Prüfobjekt lange genug eine Prüfspannung mit der die zu prüfende Isolation elektrisch „aufgeladen“ wird. Üblicherweise legt man dazu eine Prüfspannung von 500 V während 30 Minuten an. Danach wird das Prüfobjekt schnell entladen und man misst dabei die Kapazität. Nach einer weiteren Minute wird der durch die Isolation fließende Reststrom gemessen. Der Index DD lässt sich dann nach der folgenden Formel berechnen: DD = gemessener Strom nach 1 Minute (mA) Prüfspannung (V) x gemessene Kapazität (F) Interpretation der Ergebnisse : Hinweis: Die DD-Prüfung ist besonders geeignet für die Isolationsbeurteilung von Motoren und Antrieben, sowie für alle Arten von Maschinen und Anlagen mit heterogenen oder mehrlagigen Isolationswerkstoffen mit organischem Material. Isolationsmessung • in Leitungsabständen von jeweils 100 m bei normal angeschlossenen Verbrauchern • zwischen allen aktiven Leitern gemeinsam und Erde • die geforderte Prüfspannung (250, 500 oder 1000 V DC ) wird zwischen den aktiven Leitern und Erde angelegt Nennspannung des Stromkreises DC- Prüfspannung Mindestwert des Isolationswiderstandes Sicherheitskleinspannung SELV, PELV 250 V ≥ 0,5 M Ω ≤ 500 V (außer Kleinspannung) 500 V ≥ 1,0 M Ω > 500 V 1000 V ≥ 1,0 M Ω DAR PI Isolationszustand < 1,25 < 1 < 2 Ungenügend oder sogar gefährlich < 1,6 < 4 In Ordnung > 1,6 > 4 Hervorragend DD-Wert Isolationsqualität DD > 7 Sehr schlecht 7 > DD > 4 Schlecht 4 > DD > 2 Zweifelhaft DD < 2 Gute Isolation