Misura resistenza di isolamento

misure resistenza

Uno dei servizi offerti dalla Servizi Ingegneria Nicotra è la misura resistenza di isolamento.

L’insieme degli impianti elettrici e delle apparecchiature deve rispettare determinate caratteristiche d’isolamento per garantire il loro funzionamento nella massima sicurezza.

Nei cavi di collegamento dei dispositivi di sezionamento e di protezione, come anche nei motori e generatori, la resistenza dell’isolamento dei conduttori si effettua mediante strumenti dotati di un’alta resistenza elettrica, per limitare al massimo la circolazione di correnti residue al di fuori dei conduttori misurati.

La qualità dell’isolamento si modifica nel corso degli anni a causa delle sollecitazioni elettriche e meccaniche a cui sono sottoposte le apparecchiature. Tale alterazione provoca una riduzione della resistività elettrica dei materiali isolanti, creando un aumento delle correnti di dispersione, che possono causare gravi incidenti agli utilizzatori e arresti improvvisi della produzione industriale.

Oltre alle misure effettuate in fase di controllo su materiali nuovi e/o rigenerati, la verifica periodica dell’isolamento permette un’analisi preventiva contro tali incidenti volta a rilevare il degrado precoce delle caratteristiche dell’isolamento prima che raggiunga un livello insufficiente (“manutenzione preventiva”).

È necessario fare distinzione tra la prova di tenuta dielettrica e la misura di resistenza d’isolamento: spesso confuse l’una con l’altra.

La prova di tenuta dielettrica esprime la capacità di un isolante di sopportare una sovratensione di media durata senza produrre una scarica verso terra. Questa sovratensione può essere causata da un fulmine o generata da un difetto sulla linea di trasmissione dell’energia. L’obiettivo principale di questa prova consiste nel verificare che le procedure di costruzione dei materiali e le distanze dell’isolamento siano state rispettate. Spesso la prova si effettua applicando una tensione in alternata, ma è possibile utilizzare anche una tensione in continua. L’apparecchio idoneo a questo tipo di misura è il dielettrometro. Il risultato ottenuto è un valore di tensione il più delle volte espresso in kV, e presenta un carattere più o meno distruttivo a seconda dei livelli di test (prove di qualità o manutenzione). Per questa ragione il test dielettrico viene eseguito su apparecchiature nuove oppure rigenerate.

La misura della resistenza d’isolamento, non è considerata distruttiva nelle normali condizioni di test. Viene eseguita applicando una tensione in continua di valore inferiore al test dielettrico, ottenendo un risultato espresso in resistenza (kΩ, MΩ, GΩ, TΩ). Per la tipologia di cavo analizzato è considerata scarsa una resistenza inferiore ai 5 GΩ.

Questo valore di resistenza esprime tutta la qualità dell’isolamento fra due elementi conduttori. La sua natura non distruttiva la rende particolarmente adatta al controllo dell’invecchiamento degli isolanti durante il normale periodo di esercizio di un’apparecchiatura o di un impianto elettrico. Questa misura si effettua mediante un controllore d’isolamento chiamato anche megaohmmetro.

Principio della misura d’isolamento e fattori che la influenzano

La misura della resistenza d’isolamento è basata sulla legge di Ohm. Applicando una tensione continua di valore conosciuto ed inferiore a quello della prova dielettrica, si misura la corrente circolante, e si determina il valore della resistenza. Per principio la resistenza d’isolamento presenta un valore molto elevato ma non infinito e quindi, con la misura della debole corrente circolante, il megaohmmetro indica il valore della resistenza d’isolamento con un risultato in kΩ, MΩ, GΩ, oppure in TΩ. Questo valore di resistenza esprime la qualità dell’isolamento fra due elementi conduttori e fornisce una buona indicazione sugli eventuali rischi della circolazione di correnti di dispersione.

Quando si applica una tensione costante al circuito testato, la misura di resistenza ed il valore di corrente vengono influenzati. Alcuni fattori, come ad esempio la temperatura o l’umidità, possono modificare notevolmente la misura. In un primo tempo analizzeremo, nell’ipotesi che non ci siano fattori di influenza, la natura delle correnti circolanti durante la misura d’isolamento.

La corrente totale circolante nel corpo dell’isolante è la somma di tre componenti:

  • a corrente di carica capacitiva, che corrisponde alla carica della capacità dell’isolamento testato. Questa corrente ha un andamento transitorio: all’inizio della misura ha un valore elevato, che decresce esponenzialmente verso zero quando il circuito si carica elettricamente (simile alla carica di un condensatore). Si consiglia di attendere qualche secondo per consentire al valore di corrente residua di ridursi in modo trascurabile rispetto alla corrente da misurare.
  • La corrente di assorbimento, che corrisponde all’energia necessaria alle molecole dell’isolante per riorientarsi sotto l’effetto del campo elettrico applicato. Questa corrente decresce molto più lentamente della corrente di carica capacitiva e richiede alcuni minuti per raggiungere un valore vicino allo zero.
  • La corrente di dispersione o corrente di conduzione. Questa corrente caratterizza la qualità dell’isolamento, ed è stabile nel tempo.

Il grafico seguente illustra l’andamento di queste tre correnti in funzione del tempo.

misura isolamento

La scala dei tempi è indicativa e può variare in funzione del materiale testato).

La corrente totale circolante nel circuito testato, creata dall’applicazione costante della tensione, subisce una variazione nel tempo, che comporta un’instabilità del valore della resistenza.I fattori d’influenza della misura di resistenza d’isolamento sono la temperatura e l’umidità.

La temperatura fa variare il valore della resistenza d’isolamento secondo una legge pressoché esponenziale. Nell’ambito di un programma di manutenzione preventiva occorre effettuare misure in condizioni di temperatura costanti, oppure qualora fosse impossibile, è opportuno correggerle per riportarle ad una condizione di temperatura di riferimento. Per esempio un aumento di 10 °C dimezza il valore della resistenza d’isolamento e inversamente una diminuzione di 10 °C della temperatura raddoppia il predetto valore.

Correzione resistenza di isolamento

Il tasso d’umidità influenza l’isolamento in funzione del livello di contaminazione delle superfici isolanti. Occorre non effettuare misure di resistenza d’isolamento se la temperatura è inferiore a quella del punto di rugiada.

Metodi di misura

Il metodo di misura utilizzato per rilevare le misurazioni si basa sull’ influenza del tempo di applicazione della tensione di prova. I metodi di misurazione che si basano sul suddetto principio consistono nel rilevare in tempi prestabiliti i valori di resistenza d’isolamento.

Essi presentano il pregio di essere poco influenzati dalla temperatura, il che li rende facilmente applicabili senza necessità di rettificare i risultati, con riserva che l’apparecchiatura di test non subisca significative variazioni di temperatura durante il periodo della prova.

Questi metodi si adattano alla manutenzione preventiva delle macchine rotanti e alla sorveglianza dei materiali di isolamento.

Nel caso di isolante in buono stato, la corrente di dispersione o corrente di conduzione è debole e la misura risulta fortemente influenzata dalle correnti di carica capacitiva e di assorbimento dielettrico. La misura della resistenza d’isolamento sarà quindi crescente per il tempo di applicazione della tensione di prova, con le correnti parassite in decremento. In funzione della natura degli isolanti avremo un tempo base di applicazione durante il quale la misura sarà più stabile.

In caso d’isolamento difettoso (es.: degrado, sporcizia, umidità), la corrente di dispersione o corrente di conduzione è molto forte, ed aumenta le variazioni dovute alle correnti di carica capacitiva e d’assorbimento dielettrico.

La misura della resistenza d’isolamento quindi raggiungerà rapidamente un valore di misura costante e stabile.

Analizzando le variazioni del valore della resistenza di isolamento in funzione della durata dell’applicazione della tensione di prova, è possibile determinare la qualità dell’isolamento. Questo metodo permette di ipotizzare il degrado della misura d’isolamento anche in assenza di una cronologia.

L’analisi delle variazioni, nel caso della misura a breve termine, fornisce informazioni valide solamente in caso di forti e bruschi cambiamenti dei valori e l’assenza di un evento esterno identificato.

Indice di polarizzazione (PI)

Le misure effettuate con variazione del tempo di applicazione della tensione di prova, possono essere suddivise in due rilevamenti: a 1 minuto e a 10 minuti. Il rapporto tra la resistenza d’isolamento a 10 minuti e quella ad 1 minuto si chiama Indice di Polarizzazione (PI) che permette di definire la qualità dell’isolamento.

E’ importante comprendere che il metodo di misura mediante calcolo dell’indice di polarizzazione si adatta al controllo di materiali isolanti “solidi”; non è raccomandato per le apparecchiature come per esempio trasformatori ad olio sui quali darebbe scarsi risultati anche in caso di buone condizioni d’isolamento.

 

PI

Rapporto di assorbimento dielettrico (DAR)

Per impianti o apparecchiature dotati di materiali isolanti nei quali la corrente di assorbimento diminuisce rapidamente, la misura delle resistenze di isolamento con tempi di 30 secondi e 60 secondi può essere sufficiente a qualificare lo stato dell’isolamento. Il DAR si definisce come segue:

 

DAR

Misure di forti isolamenti: il circuito di guardia

Durante la misura di isolamenti elevati (superiori a 1 GΩ), le misure potrebbero essere falsate dalla circolazione di correnti di dispersione che giungono in superficie attraverso l’umidità ed i materiali contaminati la cui resistenza non è più elevata e quindi trascurabile rispetto alla resistenza dell’isolante da testare. Per eliminare questa corrente di dispersione superficiale, che influenza il valore d’isolamento misurato, alcuni megaohmmetri dispongono di un terzo morsetto di collegamento chiamato “guardia”. Questo morsetto permette la fuoriuscita della corrente di superficie evitandone l’influenza sulla misura (osservare il seguente schema).

circuito equivalente

Nello schema indicato, senza il circuito di guardia, a causa della corrente di dispersione “i” e della corrente di superficie I1, misuriamo un valore errato di resistenza di isolamento.

cavo

Nel caso di presenza del cavo di guardia, misuriamo esclusivamente la corrente di dispersione “i”, perché il morsetto aggiuntivo permette la fuoriuscita della corrente di superficie “I1”, permettendo la misura corretta dell’isolamento.

Il morsetto di guardia va collegato alla superficie che potrebbe essere la sede della circolazione delle correnti di superficie, per esempio la superficie isolante di un cavo, di un trasformatore, ecc. E’ necessario conoscere l’elemento testato per scegliere correttamente l’ubicazione della connessione al morsetto di guardia, onde evitare di vanificare la possibile fuoriuscita della corrente di superficie.

Descrizione misura Resistenza, Rapporto di Assorbimento Dielettrico e Indice di Polarizzazione

Il cavo è disconnesso da altri sistemi elettrici vicini ed il terminale è a distanza di sicurezza da altri oggetti messi a terra.

La misura ottimale si esegue come descritto dai seguenti passaggi:

  • Il cavo da testare è messo a terra per almeno 10 minuti;
  • Viene rimossa la connessione di terra e si connette il megaohmetro al terminale;
  • Si effettua la misura di resistenza dopo 1 minuto e dopo 10 minuti

Il layout di misura dell’indice di polarizzazione è illustrato nella figura seguente.

schema di misura

Per info:

* Il tuo nome

* Telefono

* Email

captcha

*Riportare il codice di verifica
Autorizzo al trattamento dei dati personali ai sensi del D.lgs 196/03 e successive modifiche.

Animated Social Media Icons Powered by Acurax Wordpress Development Company
Switch to mobile version
Visit Us On TwitterVisit Us On FacebookVisit Us On Linkedin