Jak poprawnie wykonywać pomiary rezystancji izolacji w instalacjach elektrycznych nn?

Jak poprawnie wykonywać pomiary rezystancji izolacji w instalacjach elektrycznych nn?

Jak poprawnie wykonywać pomiary rezystancji izolacji w instalacjach elektrycznych nn?

Jakość izolacji wpływa bezpośrednio na bezpieczeństwo eksploatacji instalacji. Stąd waga, jaką przywiązuje się do pomiarów rezystancji izolacji. W artykule przedstawiono porady, jakimi przyrządami i jak wykonywać tego typu pomiary miarodajnie.

Izolacja jest z punktu widzenia bezpieczeństwa eksploatacji instalacji elektrycznych najważniejszym elementem zapewniającym ochronę przeciwporażeniową. To właśnie izolacja separuje elementy instalacji znajdujące się pod napięciem od części przewodzących lub bezpośrednio od osób eksploatujących instalację lub znajdujących się w jej pobliżu. Jakość izolacji wpływa zatem bezpośrednio na możliwość zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej. W związku z tym podczas odbioru nowo budowanej lub zmodernizowanej instalacji należy wykonać pomiar rezystancji izolacji. Co więcej, pomiar ten należy powtarzać cyklicznie, aby sprawdzić, czy nie doszło do pogorszenia stanu izolacji na skutek uszkodzeń mechanicznych, chemicznych czy np. wywołanych światłem słonecznym.

Wybór urządzenia pomiarowego

Do pomiaru rezystancji izolacji wykorzystywane są dwa główne typy mierników: induktorowe oraz cyfrowe. Cyfrowy pomiar rezystancji izolacji może być zaimplementowany jako jedna z funkcji uniwersalnego miernika cyfrowego do pomiaru parametrów instalacji elektrycznych.

W przeszłości najbardziej powszechne było stosowanie mierników induktorowych, obecnie to jednak mierniki cyfrowe stanowią większość używanych przez pomiarowców urządzeń. Niezależnie od wyboru typu urządzenia, pomiary rezystancji izolacji można wykonać zgodnie z normami. Natomiast gdybyśmy chcieli uzyskać dokładną wartość pomiarową dla bardzo wysokich rezystancji (np. setek megaomów czy gigaomów), lepsze będą mierniki cyfrowe, które dla znacznych wartości rezystancji zwracają dość dokładną wartość. Pozwolić to może na obserwowanie zmian rezystancji izolacji w czasie, a tym samym może być źródłem informacji o degradowaniu się izolacji.

Sam pomiar rezystancji izolacji polega na podłączeniu napięcia probierczego do badanego obwodu i pomiar prądu upływu, który odpowiada rezystancji izolacji.

Mierniki induktorowe

Mierniki induktorowe są przyrządami analogowymi zasilanymi przez wbudowaną prądnicę, która pobudzona manualnie wytwarza napięcie probiercze. Przykład takiego miernika zaprezentowano na rysunku 1. Po prawej stronie zauważyć można korbę służącą właśnie do napędzenia prądnicy miernika. Na blacie tego miernika jest skala napięciowa, pozwala ona doładować miernik do wymaganego napięcia, przy czym w tym mierniku nie będzie możliwości, aby wykorzystać napięcie probiercze wyższe od 600 V. W praktyce oznacza to, że pomiar będzie wykonywany przy napięciu nie wyższym niż 500 V. W przypadku gdyby istniała potrzeba badania elementów instalacji wyższym napięciem probierczym, czyli np. 1000 V, należy zastosować inny miernik. Taką możliwość oferuje miernik C.A 6503 produkcji Chauvin Arnoux, którego fotografię zaprezentowano na rysunku 2. Posiada on pokrętło wyboru napięcia probierczego. Sposób doboru poprawnego napięcia roboczego będzie opisany w dalszej części artykułu.

Na rynku spotkać można także analogowe mierniki rezystancji izolacji posiadające wbudowane źródło zasilania czerpiące energię z baterii. Tego typu urządzenia są jednak rzadkością.

  Rys. 1. Induktorowy miernik rezystancji izolacji Chauvin Arnoux C.A 6501 (źródło: http://www.chauvin-arnoux.com/)

Rys. 2. Induktorowy miernik pomiaru rezystancji izolacji Chauvin Arnoux C.A 6503 (źródło: http://www.chauvin-arnoux.com/)

Mierniki cyfrowe

Alternatywą dla mierników induktorowych są mierniki cyfrowe. Posiadają one wbudowany generator napięcia czerpiący z akumulatora zasilającego także wyświetlacz i układy elektroniczne miernika. Przykładem takiego urządzenia jest zaprezentowany na rysunku 3. miernik MIC-10 produkcji Sonel. Jest to małe, poręczne i proste w obsłudze urządzenie pozwalające zmierzyć rezystancję izolacji przy napięciu probierczym nawet do 1 kV. Wynik pomiaru jest dokładny także w zakresie giga Ohmów, dzięki czemu cykliczne pomiary posłużyć mogą do obserwacji, jak szybko badana izolacja się degraduje.

Rys. 3. Cyfrowy miernik rezystancji izolacji MIC-10 produkcji Sonel (źródło: https://www.sonel.pl/)

Bardziej złożonym urządzeniem jest miernik MIC-5001 produkcji Sonel. Ciekawą cechą tego urządzenia jest stopień ochrony IP65, który powoduje, że nie musimy się obawiać np. kropel deszczu podczas wykonywania pomiaru. Miernik ten posiada szeroki zakres napięcia probierczego, bo umożliwia pomiar przy napięciu nawet 5 kV.

 

Rys. 4. Cyfrowy miernik rezystancji izolacji MIC-5001 produkcji Sonel (źródło: https://www.sonel.pl/)


Mierniki wielofunkcyjne do pomiarów ochronnych

Pomiar rezystancji izolacji może być jedną z funkcji mierników uniwersalnych dedykowanych do pomiarów ochronnych. Przykładem takiego urządzenia jest zaprezentowany na rysunku 5. miernik MPI-530 produkcji Sonel. Urządzenie to wykonuje wszystkie pomiary wymagane przez normę PN-EN 61557, czyli:

  • impedancja pętli zwarcia (pomiar również w obwodach z wyłącznikami RCD),

  • parametry wyłączników RCD,

  • rezystancja uziemienia,

  • ciągłość połączeń ochronnych i wyrównawczych,

  • oraz właśnie rezystancja izolacji.

Napięcie probiercze może być ustawione na poziomie maksimum 1 kV, a wynik wskazywany jest do wartości 10 GΩ. Ciekawą funkcją urządzenia jest możliwość automatycznego zgrywania pomiarów przy wykorzystaniu połączenia Bluetooth.

Rys. 5. Cyfrowy wielofunkcyjny miernik parametrów instalacji elektrycznej MPI-530 produkcji Sonel (źródło: https://www.sonel.pl/)

Poprawny sposób wykonywania pomiaru

Na poprawne wykonanie pomiaru w instalacji elektrycznej składa się wiele czynników. Ważne jest, co mierzymy, jaki jest sposób i czas wykonywania pomiaru, jak przygotowaliśmy instalację do wykonania pomiaru, a także jakie napięcie probiercze przyłączymy do badanej instalacji. Wszystkie te czynniki składają się na jakość pomiaru i będą omówione poniżej.

Co mierzyć

Rezystancja izolacji mierzona jest w instalacjach elektrycznych pomiędzy wszystkimi przewodami roboczymi, pomiędzy wszystkimi przewodami roboczymi i przewodem neutralnym, pomiędzy wszystkimi przewodami roboczymi i przewodem ochronnym oraz pomiędzy przewodem neutralnym i ochronnym. W praktyce dla przewodu (kabla) trójfazowego pięciożyłowego należy wypełnić tabelkę 1. W przypadku przewodu jednofazowego trójżyłowego pomiar się odpowiednio upraszcza.

Tabela 1

Rezystancja w [MΩ]

L1-

L2

L1-

L3

L2-

L3

L1-N

L2-N

L3-N

L1-

PE/

PEN

L2-

PE/

PEN

L3-

PE/

PEN

N-PE

                   

Dopuszcza się także wykonywanie pomiarów łączonych. To znaczy można jednocześnie podać napięcie probiercze na wszystkie przewody fazowe w celu wykonania pomiaru względem przewodu uziemiającego.

W jaki sposób mierzymy

Postawą poprawnego wykonania pomiaru jest zadbanie o własne bezpieczeństwo. Oznacza to, że należy pamiętać o odłączeniu zasilania, stworzeniu widocznej bezpiecznej przerwy w obwodzie i o zapewnieniu, że nie dojdzie do ponownego przypadkowego załączenia zasilania w trakcie wykonywania pomiaru. W praktyce zaleca się, żeby podczas wykonywania pomiaru rezystancji izolacji napięcie było odłączone w całej badanej instalacji, a nie tylko jak to często ma miejsce, w badanym obwodzie.

W trakcie pomiarów rezystancji izolacji należy bezwzględnie pamiętać o odłączeniu napięcia zasilającego i upewnieniu się, że napięcie to nie będzie przypadkowo ponownie załączone!

Należy także pamiętać, że przed pomiarem należy bezwzględnie odłączyć wszystkie urządzenia od instalacji, w taki sposób, aby powstała bezpieczna widoczna przerwa w obwodzie. Jeśli tego nie zrobimy, to nie tylko pomiar może wyjść niemiarodajny, możemy mieć także problem z interpretacją pomiaru. Co więcej, jeśli nie odłączy się elementów odbiorczych w instalacji, może okazać się, że uszkodzimy odbiorniki lub nawet, że uszkodzimy wykorzystywany przez nas miernik.

Pomiar rezystancji izolacji powinien w zasadzie być wykonywany odcinkami. Tzn. jeśli dochodzi do łączenia przewodów w rozdzielnicach, puszkach, mufach, czy po prostu przy pomocy złączek, trzeba te połączenia rozdzielać i mierzyć rezystancję każdego z elementów linii zasilającej osobno. Możliwe jest także wykonanie zbiorczego pomiaru, ale należy wtedy zwrócić szczególną uwagę na to, co w instalacji pozostaje. Bo np. lampki wskazujące obecność napięcia mogą kompletnie zaburzyć pomiar. W przypadku pomiaru całej linii na raz łatwiej jest także popełnić błąd polegający na pozostawieniu odbiorników w instalacji.

Wybór napięcia probierczego

Poprawne wykonanie pomiaru rezystancji izolacji wymaga nastawienia odpowiedniego napięcia probierczego. Dla sieci SELV i PELV wykorzystuje się napięcie 250 V. Dla sieci o napięci roboczym do 500 V, w tym sieci FELV (czyli zdecydowana większość pomiarów w instalacjach nn) wykonywana jest napięciem nie mniejszym niż 500 V. Powyżej 500 V w sieciach nn, czyli o napięciu roboczym do 1 kV, badanie rezystancji izolacji wykonuje się przy napięciu probierczym nie mniejszym niż 1000 V.

Czas wykonania pomiaru

W trakcie pomiaru po podłączeniu do badanego obwodu napięcia probierczego prąd będzie narastał. W przypadku mierników cyfrowych same przyrządy czekają na ustabilizowanie się pomiaru, tak aby odczytana wartość była miarodajna. W trakcie pomiaru miernikiem induktorowym należy oczekiwać samodzielnie do momentu, kiedy wskazówka ustabilizuje swoje położenie.

Oględziny jako element oceny stanu izolacji

Nawet poprawnie wykonany pomiar rezystancji izolacji nie daje pełnej wiedzy o stanie izolacji. Wyobrazić można sobie sytuację, w której np. mechanicznemu uszkodzeniu ulega izolacja na skutek np. nieostrożnego wykonania otworu w ścianie przy użyciu wiertarki. W trakcie wykonywania pomiaru brak metalicznego połączenia od uziemienia do przewodu roboczego nie wpłynie na pogorszenie rezystancji izolacji. Ale gdy np. uszkodzone miejsce ulegnie zawilgoceniu, osoby korzystające z pomieszczenia będą zagrożone porażeniem. Podobnie ma się sytuacja w przypadku przewodów poddanych działaniu środków chemicznych, np. w przepompowniach ścieków. Pomiar rezystancji izolacji może wychodzić poprawnie nawet w sytuacji, gdy ewidentnie widać, że izolacja kabla poddana działaniu środków chemicznych i biologicznym substancjom straciła swoje właściwości ochronne.

Należy pamiętać, że tak samo ważne jak wykonanie pomiarów rezystancji izolacji, jest przeprowadzenie oględzin stanu instalacji w miejscach, do których mamy dostęp. Naocznie czasem możemy stwierdzić uszkodzenia, które są zagrożeniem dla obsługujących instalacje i które nie spowodowały spadku rezystancji izolacji poniżej poziomów dopuszczalnych normatywnie.


Pomiar rezystancji izolacji wydaje się być z pozoru zadaniem prostym. Jak się jednak okazuje, miarodajny wynik otrzymamy jedynie w przypadku gdy będziemy wykonywać go z wielką dbałością o szczegóły. Odpowiednie przygotowanie obwodów mierzonych, jak i odpowiednie wykonanie samej czynności pomiarowej przyczynią się nie tylko do bezpiecznego jej wykonania, ale także do uzyskania wiarygodnych wyników, które posłużą do stwierdzenia zgodności z Normami i do oceny szybkości degradacji jakości izolacji podczas kolejnych czasookresów pomiarowych.

 

Autor: dr inż. Łukasz Rosłaniec absolwent studiów magisterskich i doktoranckich na Wydziale Elektrycznym Politechniki Warszawskiej, specjalista w zakresie układów zasilania rezerwowego, rozproszonych źródeł energii, jakości energii elektrycznej, a także energoelektroniki