Измерения сопротивления изоляции — это наиболее распространённая процедура, которая осуществляется с помощью мегаомметра. Давайте рассмотрим, как проводить такие испытания, используя в качестве примера энергосистему Республики Беларусь. Важно отметить, что основные нормы остаются одинаковыми, за редкими исключениями.
Что такое мегаомметр и как им пользоваться
Мегаомметры представляют собой специализированные и многофункциональные устройства, предназначенные для определения сопротивления изоляции. Эти приборы не только обеспечивают высокоточность замеров, но и позволяют установить целостность изоляционных компонентов. Обычно мегаомметры применяются профессиональными электриками и специалистами, занимающимися обслуживанием высоковольтного электрического оборудования, что обусловлено их техническими особенностями. Прибор способен измерять большое сопротивление в различных цепях, изоляционных материалах, моторах, телекоммуникационных системах и аналогичных устройствах, а его основное предназначение — это определение безопасности эксплуатации проверяемых объектов.
Мегаомметр — это специализированный прибор, предназначенный для осуществления измерений в диапазоне высоких показателей сопротивления. В отличие от традиционных омметров, мегаомметры производят замеры, используя высокое напряжение, которое генерируется самими инструментами измерения.
Принцип работы мегаомметра основывается на законе Ома, где I=U/R обозначает ток (I) равный напряжению (U), делённому на сопротивление (R). Основные компоненты, размещённые внутри устройства, включают источник постоянного напряжения с известной и откалиброванной величиной, измеритель тока и выходные клеммы для подключения.
Чтобы провести замеры, соединительные провода фиксируются на клеммах с помощью обычных зажимов в форме крокодила, а встроенный амперметр измеряет токовые значения в цепи. Некоторые модели имеют шкалу с двумя различными значениями или отображают данные на цифровом экране.
Принцип работы мегаомметра
Мегаомметры используются для проведения замеров изоляционного сопротивления, а также для оценки коэффициента абсорбции изоляции электрического оборудования, находящегося в нерабочем состоянии. Измерители изоляционного сопротивления могут классифицироваться в зависимости от типовых характеристик схемы и метода индикации.
Цифровые модели представляют собой более доступные устройства, тогда как аналоговые приборы имеют более высокую стоимость, но отличаются высокой точностью измерений. Основная сфера применения современных мегаомметров включает в себя производственные и распределительные системы электрической энергии, контроль эксплуатации электрического оборудования в промышленности, лабораториях и в полевых условиях. В домашней практике такие устройства не столь востребованы.
Как устроен прибор
Разные модели измерителей имеют различные конструктивные особенности. В старых версиях приборов использовались ручные динамомашины, тогда как новые устройства комплектуются как наружными, так и внутренними источниками питания.
На схеме ниже представлены ключевые элементы конструкции мегаомметра:
- Л – зажим Линия;
- Э – зажим Экран;
- З – зажим Земля;
Выходная мощность устройств, предназначенных для проверки изоляции высоковольтного промышленного оборудования, может значительно превышать характеристики моделей, используемых в бытовых электросетях.
Конструктивная особенность измерительной головки заключается в взаимодействии рамок, а переключательный тумблер обеспечивает необходимые соединения. Надёжный и прочный диэлектрический корпус снабжён переносной ручкой, складным генератором, переключателем и специальными клеммами для подключения.
Принцип измерения сопротивления изоляции мегаомметром
Основой работы данного измерительного прибора является знакомый каждому закон Ома для участка цепи I=U/R. Для реализации этого закона в каждом устройстве присутсвуют:
- источник постоянного, откалиброванного напряжения
- измеритель тока
- выходные клеммы
Конструкция генератора напряжения может варьироваться в широких пределах: в старых моделях используются простые ручные динамо-машины, а новые версии могут функционировать от автономных или встроенных источников. Выходная мощность и напряжение генератора, в зависимости от модели, могут представлять один фиксированный уровень или несколько диапазонов. Проводники, прикрепленные к клеммам, с другой стороны подключаются к тестируемой цепи; для этого, как правило, используются зажимы в форме крокодила. Встроенный амперметр фиксирует ток, проходящий по цепи. Учитывая, что напряжение генератора фиксировано и откалибровано, шкала измерительной головки отображается в соответствующих единицах измерения — мегаомах или килоомах.
Так выглядит шкала проверенного аналогового прибора с длительным сроком службы. Он предоставляет возможность выполнять замеры на двух разных диапазонах:
Современные мегаомметры, использующие современные технологии обработки цифровых сигналов, отображают результаты на дисплее, что делает информацию более наглядной.
Как устроен мегаомметр?
Определим составные части мегаомметра:
- генератор постоянного тока;
- измерительная головка, построенная на основе принципа взаимодействия двух рамок (рабочей и противодействующей);
- тумблер-переключатель пределов измерения, который позволяет переключать различные резисторные цепи для изменения выходного напряжения и режима работы головки;
- токоограничивающие резисторы.
Структура устройства довольно проста и не включает в себя излишние элементы. На герметичном и прочном диэлектрическом корпусе мегаомметра расположены:
- ручка для удобного переноски;
- складная портативная рукоятка генератора, которую нужно вращать для выработки напряжения;
- рычаг переключения режимов измерения;
- выходные клеммы для подключения соединительных проводов.
На мегаомметрах устанавливаются три выходные клеммы, которые обозначаются как:
Клеммы Земли и Линии используются для всех замеров сопротивления изоляции относительно контура заземления, а экранный вывод предназначен для исключения влияния утечек тока при проведении измерений между параллельными жилами кабеля или других аналогичных токоведущих элементов. Для активного использования этого вывода необходимо применять специальный измерительный провод с экранированными концами, который всегда входит в стандартную комплектацию прибора. У него на одном конце установлены две клеммы, одна из которых помечена буквой Э. Этот вывод подсоединяется к соответствующей клемме мегаомметра.
Напряжение, выдаваемое генератором мегаомметров, может быть следующим: 100, 250, 500, 700, 1000, 2500 вольт. При этом одни приборы используются в одном диапазоне, а другие способны одинаково эффективно работать в нескольких. Выходная мощность устройств, предназначенных для проверки изоляции высоковольтного промышленного оборудования, может в несколько раз превышать характеристики устройств, предназначенных для бытового использования. Размеры таких влияют на их мобильность и удобство эксплуатации.
С учетом этого, возможность выбирать маленькие конструкции, которые поместятся в кармане, не всегда оправдана.
Внешний вид
Структурно мегаомметр включает главные элементы: источник напряжения, измеритель тока (амперметр), провода для замеров и шкалу или дисплей для отображения результата измерения. Приборы бывают двух типов: аналоговые и цифровые.
Аналоговые устройства используют индукционный метод для получения высоких испытательных напряжений через вращение ручки. Мегаомметры аналогового типа оснащены стрелочной шкалой и не требуют внешнего электропитания.
Цифровые модели полагаются на работу электронного инвертора с выпрямителем для генерации напряжения. Питание таких мегаомметров может происходить как от сети, так и от батарей, а результаты показываются на электронном табло или дисплее.
На сегодняшний день цифровые мегаомметры находят наибольшее применение, хотя аналоговые устройства со временем продолжают совершенствоваться и остаются востребованными благодаря своей простоте и надежности.
- измерение коэффициента абсорбции (степени увлажнения изоляции);
- измерение коэффициента полимеризации (показателя старения изоляции).
Обзор производителей
Основные производители, специализирующиеся на разработке мегаомметров, включают такие компании, как Тетрон, Мегеон, Fluke, Актаком, Радио-Сервис. Приборы, созданные в советское время, как правило, были стрелочными; на данный момент лишь несколько из них продолжают производиться в России. На смену им пришли новые модели российской разработки, представляющие собой цифровые измерители. Советская электроизмерительная аппаратура, как правило, не нуждалась в бренде — она массово производилась на заводах, принадлежащих СССР. С нынешней точки зрения, стрелочные омметры по-прежнему производятся, однако они имеют весьма ограниченное распространение. В основном рынком цифровых электроизмерителей предлагают более современные модели с расширенной функциональностью, что приближает их к мультиметрам.
При выборе мегаомметра следует учитывать следующие характеристики:
- тип — аналоговый или цифровой;
- класс точности (от 2,5% погрешности; чем ниже эта цифра, тем точнее замеряемое сопротивление);
- пределы измерений — от 1 МОм до 200 ГОм;
- класс защиты от влаги и риска поражения электрическим током;
- допустимое напряжение, на котором работают измеряемые электроцепи и линии.
Мобильность мегаомметра напрямую зависит от его размера и массы. Прибор, весом от нескольких килограммов, будет труден в переноске и может использоваться преимущественно выездными бригадами. Современные цифровые мегаомметры, которые весят до килограмма, могут быть достаточно портативными.
Правила эксплуатации
Чтобы правильно использовать мегаомметр для более серьёзных задач, отличающихся от измерений на высококилоомных или резисторах до нескольких мегаом в портативной электронике, специалист должен пройти обязательное обучение и сдать экзамен по технике безопасности и правилам пожарной безопасности. В результате таких испытаний он может получить 3-ю квалификационную группу электробезопасности. Только после завершения всех шагов он допускается к проведению замеров. Следует отметить, что мегаомметр использует высокое напряжение для измерения сопротивления изоляции — без надлежащих средств защиты это может привести к летальному исходу:
- для предела в 500 МОм — напряжение в 500 В;
- для 1 ГОм — напряжение в 1 кВ;
- для 2,5 ГОм — до 2,5 кВ;
- более высокие значения сопротивления — до 2 ТОм (2000 ГОм) — до 5 кВ.
Напряжение подачи регулируется с помощью многопозиционного переключателя, который задает пределы измерений. В современных цифровых приборах этот процесс контролируется с помощью специальной кнопки, подключенной к микросхеме, управляющей переключающими реле или мощными ключами транзисторного типа. Подача напряжения свыше 10 кВ не представляет собой проблемы. Однако дальнейшее увеличение напряжения может привести к возникновению точечных разрядов в цепи гига- и тераомметра, что может существенно повредить обмотки измерительной головки и токоведущие части. У цифровых устройств это может вызвать короткое замыкание и мгновенный выход из строя микросхемы.
Создаваемое мегаомметром напряжение является постоянным. Если при поражении переменным током в подстанции, благодаря частой смене полярности, есть шансы выжить и восстановиться, то постоянный ток с таким напряжением может моментально убить человека. Поэтому требования к мастерству и соблюдению правил безопасности для сотрудников, работающих с мегаомметрами, очень высокие.
После получения необходимых допусков и соответствующих знаний мастера работают в бригадах, соблюдая определённые инструкции. Перед началом измерений специалист должен удостовериться в работоспособности мегаомметра.
- Подключите щупы по назначенным пометкам к прибору. Для неэкранированных устройств требуются два щупа — линия и земля. Для линий и электроустановок с защитной экранировкой необходимо использовать и третий щуп, который подключается в гнездо «экран».
- После этого подайте питающее напряжение при замкнутых щупах «линия» и «земля». Сопротивление должно показать значение ноль.
- Разомкните щупы и повторно включите напряжение. В этом случае значение сопротивления должно быть бесконечным, так как воздух при нормальных условиях не проводит электричество.
Следующими этапами являются собственно замеры, которые нужно проводить следующим образом:
- Один из концов, помеченный как «земля», подключается к любой заземляющей шине (на самой электроустановке), второй (линия) — к проверяемому кабелю или обмотке двигателя (или генератора). Замеры сопротивления осуществляются с участием двух сотрудников: один подает напряжение, другой удерживает щупы подключенными к контрольным точкам замеров. На цифровых мегаомметрах для начала проверки нажимают кнопку теста, в то время как на аналоговых моделях — вращают ручку динамо, пока индикатор не засветится.
- Показания зафиксируются через 15 и 60 секунд после подачи напряжения.
- После завершения замеров отключается питание мегаомметра.
- На цифровом устройстве нажимается кнопка завершения работы, затем отключаются щупы.
- После записи показаний провод или вывод, на который подавалось напряжение, заземляется на 2 минуты.
- Для снятия остаточного напряжения с приборной цепи щупы замыкаются между собой.
Безопасность при работе
Так как мегаомметр работает на высоком напряжении, он представляет собой потенциальную опасность как для людей, которые подают это напряжение, так и для тех, кто находится рядом с испытываемым оборудованием или кабелем, на который подается это напряжение.
Что необходимо учитывать при работе с мегаомметром? Во-первых, важно правильно подключать концы к прибору, а во-вторых, необходимо надежно фиксировать концы, по которым подается напряжение к электрическому оборудованию. Не забывайте также о необходимости заземления испытываемого оборудования как до начала измерения, так и по завершении для удаления остаточного заряда.
Фокусы с мегаомметром
Что касается фокусов с мегаомметром, могу рассказать о нашем коллегe, который, по его словам, смог выдержать измерение с напряжением 500 вольт, когда сосредоточился на плотности захвата концов и не отпускал их. Но я категорически не рекомендую повторять это. Ситуация была действительно опасной. Теоретически, ток незначителен, а термическое воздействие не вызывает особых проблем.
В заключение, желаю всем удачи в работе с мегаомметром и призываю быть внимательными, поскольку наша сфера деятельности не только увлекательна, но и достаточно опасна. Соблюдение правил безопасности — это превыше всего.
