Misura della resistenza di isolamento di un impianto alla tensione di esercizio

Se la rete (installazione) è sotto tensione operativa, la sua resistenza di isolamento può essere determinata utilizzando un voltmetro (Fig. 1).

Per misurare l'isolamento, determiniamo:

1) tensione operativa di rete U;

2) tensione tra il filo A e la massa UA (lettura voltmetrica nella posizione A dell'interruttore);

3) tensione tra il filo B e la massa UB (lettura voltmetrica in posizione interruttore B).

Collegando il voltmetro al filo A e designando rv la resistenza del voltmetro, rxA e rxB la resistenza di isolamento dei fili A e B verso terra, possiamo scrivere l'espressione della corrente che scorre attraverso l'isolamento del filo B;

Figura 1. Schema per misurare la resistenza di isolamento di una rete a due fili con un voltmetro.

Collegando un voltmetro al filo B, possiamo scrivere un'espressione per la corrente che scorre attraverso l'isolamento del filo A.

Risolvendo insieme le due equazioni risultanti per rxA e rxB, troviamo la resistenza di isolamento del conduttore A verso terra:

e la resistenza di isolamento del conduttore B rispetto a terra

Notando le letture dei voltmetri quando sono accesi e sostituendo queste letture nelle formule di cui sopra, troviamo i valori della resistenza di isolamento di ciascuno dei fili rispetto a terra.

Se la resistenza di isolamento del filo A verso terra è grande rispetto alla resistenza del voltmetro, quando l'interruttore è in posizione A, il voltmetro sarà collegato in serie con la resistenza di isolamento rxB, il cui valore in questo caso può essere determinato dalla formula:

Allo stesso modo, se la resistenza rxB è grande rispetto alla resistenza del voltmetro, allora nella posizione B dell'interruttore, il voltmetro sarà collegato in serie con la resistenza di isolamento rxA, il cui valore è

Dalle ultime espressioni si vede che le letture del voltmetro connesso tra un filo e la terra, a tensione costante della rete U, dipendono solo dalla resistenza di isolamento del secondo filo. Pertanto, il voltmetro può essere graduato in ohm, e dalla sua lettura è possibile stimare direttamente il valore della resistenza di isolamento della rete... Questi voltmetri graduati in ohm sono anche chiamati ohmmetri.

Per monitorare lo stato dell'isolamento, invece di un voltmetro con interruttore, è possibile utilizzare due voltmetri, includendoli secondo lo schema di fig. 2. In questo caso, quando l'isolamento è normale, ciascuno dei voltmetri riporterà una tensione pari alla metà della tensione di rete.

Riso. 2.Schema per il monitoraggio delle condizioni dell'isolamento di una rete a due fili.

Se la resistenza di isolamento di uno dei fili diminuisce, la tensione sul voltmetro collegato a questo filo diminuirà e sul secondo voltmetro aumenterà, poiché la resistenza equivalente tra i terminali del primo voltmetro diminuisce e la tensione nella rete è distribuito in proporzione alle resistenze.

Nelle reti a corrente trifase, lo stato dell'isolamento viene monitorato anche mediante voltmetri collegati tra i conduttori e la terra (Fig. 3).

Riso. 3. Schema per il monitoraggio dello stato dell'isolamento di una rete trifase.

Se l'isolamento di tutti i fili del circuito trifase è lo stesso, ciascuno dei voltmetri indica la tensione di fase. Se la resistenza di isolamento di uno dei fili, ad esempio il primo, inizia a diminuire, diminuirà anche la lettura del voltmetro collegato a questo filo, poiché diminuirà la differenza di potenziale tra questo filo e la terra. Contemporaneamente, le letture degli altri due voltmetri aumenteranno.

Se la resistenza di isolamento del primo filo scende a zero, anche la differenza di potenziale tra questo filo e la terra sarà zero e il primo voltmetro darà una lettura zero Allo stesso tempo, la differenza di potenziale tra il secondo filo e la terra, così come tra il terzo filo e la terra, aumenterà fino ad una tensione di linea che verrà rilevata dal secondo e terzo voltmetro.

Per monitorare la condizione di isolamento nei circuiti di corrente trifase ad alta tensione con neutro senza messa a terra, vengono utilizzati tre voltmetri elettrostatici collegati direttamente tra i conduttori e la terra (Fig.3), o tre trasformatori di tensione collegati a stella (Fig. 4), o trasformatori di tensione a cinque livelli (Fig. 5).

Normalmente, i trasformatori di tensione a tre livelli non sono adatti per il monitoraggio delle condizioni di isolamento. Infatti, quando una delle fasi dell'impianto è messa a terra, l'avvolgimento primario di quella fase del trasformatore di tensione sarà cortocircuitato (Fig. 4), mentre gli altri due avvolgimenti saranno in tensione sulla linea. Di conseguenza, i flussi magnetici nei nuclei di queste due fasi aumenteranno in modo significativo e saranno chiusi attraverso il nucleo della fase in corto e attraverso l'involucro del trasformatore. Questo flusso magnetico indurrà una corrente significativa nell'avvolgimento in cortocircuito, che può causare surriscaldamento e danni al trasformatore.

Figura 4 Schema per il monitoraggio dello stato di isolamento di una rete ad alta tensione trifase

Fico. 5 Schema del dispositivo e inclusione di un trasformatore di tensione pentapolare

In un trasformatore a cinque barre, quando una delle fasi dell'impianto è in cortocircuito verso terra, i flussi magnetici delle altre due fasi del trasformatore verranno chiusi attraverso le barre del trasformatore aggiuntive senza provocare il surriscaldamento del trasformatore.

Le barre aggiuntive presentano solitamente avvolgimenti a cui sono collegati relè e dispositivi di segnalazione, che entrano in azione quando una delle fasi dell'impianto è chiusa a terra, in quanto i flussi magnetici che si manifestano in questo caso nelle barre aggiuntive inducono e. eccetera. con