Isolationsmessungen

Isolationsmessungen
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Isolationswiderstandsmessung als erste Schutzmassnahme und zur Verfolgung von Trends.
01.11.2011 | Die Prüfung der Isolierungsgüte ist nicht nur für neue Installationen zu empfehlen, sie stellt auch ein aussagekräftiges Werkzeug für laufende Wartungsarbeiten dar und ermöglicht die frühzeitige Erkennung von schadhaften Leitungen noch bevor es zum Überschlag, zur Beschädigung, Abschaltung oder zu einem Unfall an der Anlage kommt.

Die Messung des Isolationswiderstandes als erste Schutzmassnahmenprüfung
Generell ist eine gute Isolation zwischen elektrischen Leitungen einer elektrischen Anlage oder eines Betriebsmittels die Voraussetzung für den Schutz von Menschen vor einem möglichen elektrischen Schlag und die erste Massnahme für einen wirkungsvollen Brandschutz. Dabei können Messspannungen von 50 bis 1000V zum Tragen kommen. Anwendung: Feststellung der allgemeinen Isolationsbedingungen

Die Messung des Isolationswiderstandes als Bestandteil der Diagnose
Die altbekannte, zerstörungsfreie Isolationsmessung ist aber auch der erste, wichtigste und einfachste Schritt zur Erkennung des Zustandes einer Anlage oder eines Verbrauchers. Natürlich kann die Isolationsmessung mit einer einfachen JA / NEIN-Anzeige ausgestattet werden, kann jedoch auch sehr umfangreiche Informationen bieten und zur Verfolgung von Trends eingesetzt werden. Weltweit sind der Maschinenbau, die Stromerzeuger / -verteiler und die chemische Industrie seit Jahren die Hauptanwender der Isolationsmessung in allen Varianten zu Diagnosezwecken. Hier werden für die zerstörungsfreien Messungen hauptsächlich die Spannungen 2.5kV und 5kV benutzt.

Messstrom
Der für die Isolationsmessung erzeugte und in den Prüfling eingespeiste Messstrom setzt sich aus drei Teilströmen zusammen: Den Hauptteil bildet der Ladestrom für die Kapazität (z.B. des Kabels). Ein kleiner Teil wird für die Polarisation (Absorption) benötigt, ein weiterer Teil fliesst als Leck- / Fehlerstrom ab. Der Ladestrom ist zwar der grösste, geht jedoch mit zunehmender Aufladung gegen Null. Der Polarisationsstrom richtet Moleküle im Isolationsmaterial aus und ist daher stark von Feuchtigkeit und von Verunreinigungen abhängig. Er fliesst wesentlich länger als der Ladestrom.

Anwendungen
Das Anwendungsgebiet der Isolationsmessung ist so weit, wie bei keiner anderen Messung und reicht praktisch über das gesamte Spektrum der elektrischen Sicherheit: Wartung und Reparatur grosser Motoren, Generatoren und Transformatoren Instandhaltung und Abnahme von Anlagen, Installationen, halbleitenden Fussböden / Wänden Prüfung von Schaltgerätekombinationen, Kabeln, Solarpanelen, Hybridmotoren in Autos etc.

Zeitabhängige Isolationsmessungen

Zeitabhängige Isolationsmessungen
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Isolationswiderstand über Zeit: ansteigende Werte = gute Isolation, sinkende Werte = schlechte Isolation
Solche Messungen dienen dazu, bestimmte Zustände von Isolationen bzw. Dielektrika zu erkennen. Dazu wird über längere Zeit die relevante Gleichspannung angelegt und in bestimmten Abständen werden die entsprechenden Widerstandswerte abgelesen. Von diesen Messungen gibt es mehrere verschiedene Varianten, die von den jeweiligen Anwendern zu unterschiedlichen Zwecken entwickelt wurden. Zum Teil wurden sie von bestimmten Firmen für bestimmte Anwendungen kreiert, weshalb wir hier kein vollständiges und erschöpfendes Lehrbuch liefern möchten. Nachfolgend jedoch einige Zeilen zu einigen dieser speziellen Messungen:

Polarisationsindex (PI)
Bei ausgedehnten Anlagen empfiehlt sich die Polarisationsindexprüfung. Dabei handelt es sich um eine erweiterte Prüfung des Isolationswiderstandes. Für eine Dauer von mindestens 10 Minuten wird an die Isolation die Messgleichspannung angelegt. Nach einer und nach zehn Minuten wird der jeweilige Messwert abgelesen. Ist die Isolation in Ordnung, so ist der Wert nach zehn Minuten höher als der nach einer Minute. Das Verhältnis beider Messwerte stellt den Polarisationsindex dar. Durch das längere Einwirken der Messgleichspannung werden die Moleküle der Isolation ausgerichtet und somit eine Polarisation erwirkt. Der Polarisationsindex zeigt nun auf, ob die Moleküle der Isolation noch beweglich sind, so dass eine Polarisation eintreten kann. Das ist wiederum ein Mass für den Zustand der Isolation. Grundsätzlich kann festgehalten werden:
  • PI-Werte < 1 Fehlersuche ist angesagt
  • PI-Werte = 1...2 Wartung ist empfehlenswert
  • PI-Werte = 2...4 Anlage in Ordnung, unmittelbare Aktionen nicht erforderlich. Vorbeugende Wartung kann in Abhängigkeit von der Arbeitsmenge geplant werden
  • PI-Werte > 4 Einwandfreie Anlage
Anwendung: Feststellung des Feuchtigkeits- / Verschmutzungsgrades

Absorptionsindex (DAR)
Die Prüfung des Absorptionsindex ist praktisch ein Untermenge des PI. Hierbei werden Messungen des Isolationswiderstandes nach 30 Sekunden und nach 60 Sekunden ins Verhältnis gesetzt. Anwendung: Schnellere Version des PI

Dielektrischer Entladungstest (DD)
Dieser Test wurde zur Anwendung bei grossen Maschinen entwickelt und wird, wie der Name sagt, während der Entladung vorgenommen. Anwendung: Niveau der absorbierten Verschmutzung / Feuchtigkeit

Schrittspannungstest (StepVoltage Test)
Die Messspannung wird über eine bestimmte Zeit mit ansteigenden Werten angelegt. Gute Isolierungen behalten dabei Ihren Wert bei. Schlechte Isolationen hingegen zeigen sinkende Werte mit zunehmender Spannung. Anwendung: Erkennung von Spalten und Löchern in der Isolation

DC Entladungstests:

DC Entladungstests:
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Isolationstester der Reihe METRISO für die universelle Prüfung von 10V ... 5000V
Isothermale Relaxationsstromanalyse
Test mit 1kV während 30 Minuten.
Anwendung: Kabelprüfungen

EDA Test
Aufnahme von Strom-, Spannungs- und Kapazitätswerten bei der Auf- und Entladung mit zwei Spannungen.
Anwendung: Hauptsächlich für Motoren- und Generatorenprüfungen

Diese Aufstellung erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und will auch keinen Lehrbuchcharakter haben. Wir möchten damit lediglich die unermesslichen Diagnosemöglichkeiten aufzeigen die die Isolationsmessung allgemein bietet. Damit verbunden soll natürlich auch auf die vielfältige Funktionalität unserer METRISO Messgeräte hingewiesen werden.

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