Villanyszerelők Lapja

Méréstechnika

Villamos berendezés szigetelési ellenállásának vizsgálata

Hibavédelem ellenőrzése – műszeres vizsgálatok III.

2016. április 17. | Furján Attila, Oláh Csaba villamosmérnökök |  5999 | |

Villamos berendezés szigetelési ellenállásának vizsgálata

Cikksorozatunk harmadik részében a villamos berendezések, padlózatok és falak szigetelési ellenállása/impedanciájának vizsgálati módszereit tárgyaljuk. Fontos, hogy ezeket a vizsgálatokat ne keverjük össze az MSZ 13207:2000 szabvány szerinti kábelek szigetelési ellenállásmérésével!

Egy villamos berendezés vagy berendezés- rész hibavédelmi szempontból történő felülvizsgálatának fontos részét képezi a szigetelési ellenállás vizsgálata és megfelelőségének igazolása. Ezt a vizsgálatot mind első, mind időszakos felülvizsgálat esetén szükséges elvégezni, hiszen az első felülvizsgálat során lehetőleg még a feszültség alá helyezést megelőzően ezzel a módszerrel ellenőrizni tudjuk, hogy az adott villamos berendezésen belül az egyes áramkörök a kialakításuk során (vezetékek behúzása, kötések kialakítása) nem szenvedtek olyan fizikai károsodást, amely a szigetelési ellenállás értékét a megfelelő biztonsági szint alá csökkentené. Időszakos felülvizsgálat esetén a szigetelő anyagok ellenőrzése az öregedésük, az esetleges nedvesedés és kedvezőtlen környezet (például kémiai anyagok behatása) által okozott romlás miatt szükséges.

Vonatkozó szabványok

Jelenleg a villamos berendezések hibavédelmi szempontból történő felülvizsgálata esetén a szigetelési ellenállás vizsgálatának módszereit, valamint a mért ellenállás határértékeit az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány 61.3.3-as pontja, valamint a jelenleg érvényben lévő MSZ 4852:1977 szabvány írja elő. Ezeken kívül a különböző védővezető nélküli érintésvédelmi módok esetén az MSZ 4851-5:1991 szabvány vonatkozó pontjai tartalmazzák az egyes védelmi módok alkalmazása esetén elvégzendő szigetelési ellenállás vizsgálatának módszereit. SELV, PELV és villamos elválasztással történő védelmi mód alkalmazásánál a szigetelési ellenállás vizsgálatát az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány 61.3.4-es pontja határozza meg, a padlózatok és a falak szigetelési ellenállásának/impedanciájának vizsgálatával az említett szabvány 61.3.5-ös pontja foglalkozik. A szigetelési ellenállás vizsgálatánál alkalmazott műszerekkel és mérési módokkal szemben támasztott követelményeket az MSZ EN 61557-2:2007 szabvány foglalja magában.

Villamos berendezés szigetelési ellenállásának vizsgálata

Hibavédelmi szempontból történő első vagy időszakos felülvizsgálat alkalmával az MSZ HD 60364-6:2007 61.3.3-as pontja szerint a villamos berendezés szigetelési ellenállásértékét mérni kell az aktív vezetők (L1, L2, L3, N) és a védővezető között. A mérés elvégzéséhez az aktív vezetőket össze lehet kötni egymással és csoportosan mérni a védővezetőhöz képest. A mérés idejére a nulla és a védővezetők szétválasztandók (amennyiben nagyon kis értéket mérünk, akkor ez valószínűleg nem történt meg). TN-C típusú rendszer esetén a vizsgálatot a fázisvezetők és a PEN vezető között kell elvégezni. Mind az MSZ HD 60364-6:2007, mind az MSZ 4852:1977 szabvány a szigetelési ellenállás mérése esetén vizsgáló egyenfeszültséget ír elő, amelynek hullámossága nem haladja meg az 5%-ot. A mérőfeszültség-értékre vonatkozóan az MSZ 4852:1977 szabvány előírja, hogy a vizsgáló egyenfeszültség a villamos berendezés névleges feszültségének csúcsértékénél ne legyen kisebb, de ne legyen nagyobb a vizsgált berendezés névleges szigetelési feszültségének effektív értékénél. Az MSZ HD 60364-6:2007 vonatkozó pontja egyszerűbben, az alábbiakban (1. táblázat) határozza meg a szigetelési ellenállás vizsgálatánál alkalmazandó vizsgáló feszültség értéket, melyet a vizsgált villamos berendezés névleges üzemi feszültségétől tesz függővé.

1. táblázat: a vizsgálati egyenfeszültség értéke és a szigetelési ellenállás határértéke a villamos berendezés névleges feszültségétől függően

a vizsgált áramkör
névleges feszültsége (Un)
vizsgálati egyenfeszültség
(Um)
a szigetelési ellenállás
minimális értéke
SELV és PELV 250 V Rszig ≥ 0,5 MΩ
Un ≤ 500 V és FELV rendszer 500 V Rszig ≥ 0,5 MΩ
Un ≥ 500 V 1000 V Rszig ≥ 0,5 MΩ

A mérés megkezdése előtt a vizsgált villamos berendezést vagy berendezésrészt feszültségmentesíteni kell. Továbbá minden olyan villamos berendezést (berendezésrészt) és készüléket, amelyet rongálna vagy működésbe hozna a vizsgáló egyenfeszültség, a mérés elvégezhetősége miatt a villamos hálózati csatlakoztatásból kihúzni szükséges: a mérés megkezdése előtt távolítsuk el a dugaszolóaljzatba csatlakoztatott eszközöket, a fénycsöveket és egyéb világító eszközöket, továbbá a túlfeszültség-védelmi betéteket. Ezt és a különböző relációkban (L-N, L-PE, N-PE) történő mérési elrendezést egyfázisú rendszeren az 1. ábra mutatja, míg egy mérést a gyakorlatban a 2. ábra szemlélteti.

1. ábra: szigetelési ellenállás mérése

 

2. ábra: szigetelési ellenállás mérése a gyakorlatban, univerzális érintésvédelmi műszerrel

A szigetelési ellenállás vizsgálatának megkezdése előtt a rendszerbe épített fogyasztókészülékek kapcsolókészülékeit, valamint az egyéb kapcsolóeszközöket be kell kapcsolni. Az MSZ 4852:1977 szabvány 5. pontja szerint a vizsgálandó villamos hálózatot a vizsgálat megkezdése előtt az elosztótáblákba épített biztosító berendezések kioldásával, biztosító betétek eltávolításával és a beépített kapcsoló eszközök kikapcsolásával szakaszokra kell bontani (hiszen a villamos berendezések szigetelési ellenállásmérésekor egy nagy kiterjedésű, kapaci-tív jellegű hálózatot mérünk, amelynek feltöltése a kisebb szakaszokra bontás után jóval könnyebben kivitelezhető, mivel ez a szabvány még az induktoros műszerrel történő mérést tartalmazza). Bár erre a metódusra az MSZ HD 60364-6:2007 vonatkozó pontja nem tér ki, azonban hasznos lehet azokban az esetekben, mikor nem lehet egyszerre lekapcsolni a teljes villamos berendezést, részenként viszont elvégezhetők a mérések. A mérendő berendezés (berendezés- rész) kapacitív jellegéből adódik, hogy a mért szigetelési ellenállásérték csak abban az esetben elfogadható, ha ez az említett kapacitás már feltöltődött, vagyis a műszer kijelzőjén megjelenő mérési eredmény megközelítőleg stabilizálódik (a legtöbb műszer esetén a folyamatos vizsgálatot, ezáltal a hálózat folyamatos töltését a START gomb nyomva tartásával érhetjük el). Különösen kapacitív jellegű vizsgált berendezés esetén a mérés elvégzése után a mért szakaszt ki kell sütni még az eredeti állapot visszaállítása és a villamos eszközök, készülékek újracsatlakoztatása előtt. Amennyiben a vizsgált berendezés kondenzátortelepet tartalmaz, azt a vizsgálat idejére le kell választani a hálózatról.

Abban az esetben, ha a vizsgált berendezés védelmének érdekében túlfeszültség-védelmi eszközöket építettek be, és ezek leválasztása nem, vagy csak nagyon nehezen megoldható (pl. túlfeszültség-védelmi betétet magában foglaló rögzített csatlakozóaljzat esetén), az MSZ HD 60364-6:2007 61.3.3.-as pontja megengedi az Um=250 V-os vizsgáló egyenfeszültség alkalmazását. A berendezés szigetelési ellenállás értékének viszont teljesítenie kell a legfeljebb Un=500 V-os névleges feszültségű berendezésekre vonatkozó Rszig≥1 MΩ-os határértéket.

Szigetelési ellenállásmérés SELV és PELV védelmi mód esetén

Amennyiben a SELV vagy PELV védelmi mód került kialakításra az MSZ HD 60364-4-41:2007 szabvány 414.-es pontjában megfogalmazott követelmények szerint, abban az esetben az áramkörök villamos szempontból történő elválasztását szigetelési ellenállásméréssel is igazolni kell az MSZ HD 60364-6:2007 61.3.4. pontja szerint. SELV típusú villamos elválasztás esetén a mérésnek igazolnia kell, hogy az aktív részek elválasztása megfelelő más áramkörök aktív részeitől. PELV típusú villamos elválasztás esetén a mérésnek igazolnia kell, hogy az aktív részek elválasztása megfelelő más áramkörök aktív részeitől és a földelőhöz csatlakozó védővezetőtől. A mért szigetelési ellenállásérték abban az esetben elfogadható, ha megfelel a vizsgált áramkör legnagyobb feszültségére vonatkozó határértéknek az 1. táblázatban foglaltak szerint.

Szigetelési ellenállásmérés villamos elválasztás védelmi mód esetén

Villamos elválasztás védelmi mód esetén az alapvédelmet az aktív részek alapszigetelése vagy védőfedések és burkolatok, míg a hibavédelmet a védendő áramkör a földtől és más áramköröktől való egyszerű elválasztása biztosítja az MSZ HD 60364-4-41:2007 szabvány 413. pontjában foglaltak szerint. Amennyiben egyetlen fogyasztó készülék védelme történik villamos elválasztással, és a kialakítás a fent említett szabványpont alapján történt, akkor az MSZ HD 60364-6:2007 61.3.4.3. pontja szerint igazolni kell az áramkör megfelelő elválasztását más áramkörök aktív részeitől és a földtől. A mért szigetelési ellenállásérték abban az esetben elfogadható, ha megfelel a vizsgált áramkör legnagyobb feszültségére vonatkozó határértéknek az 1. táblázatban foglaltak szerint. Abban az esetben, ha több fogyasztó készülék együttes védelme került kialakításra, akkor a szigetelési ellenállás mérésén túl számítással vagy méréssel ellenőrizni kell, hogy elhanyagolhatóan kis impedanciájú hiba fellépése esetén legalább az egyik hibás áramkör védelmi berendezése működésbe lép, és lekapcsolja az adott áramkört. A lekapcsolási időnek meg kell felelnie TN-rendszerben a táplálás önműködő lekapcsolására vonatkozó lekapcsolási időnek.

Padlózatok és falak szigetelési ellenállása/impedanciája

Abban az esetben, ha egy villamos berendezést csak szakképzett vagy kioktatott személyek irányítanak vagy felügyelnek, az MSZ HD 60364-4-41:2007 C mellékletének 1. pontja szerint alkalmazható a környezet elszigetelése védelmi mód. Ebben az esetben igazolni kell, hogy a helyiség (ahol a villamos berendezés elhelyezésre került) padlózata és falai megfelelő szigetelési tulajdonságú anyagból készültek. A padlózatok és a falak szigetelési ellenállásának/impedanciájának mérését a vizsgált rendszer földhöz viszonyított feszültségén, üzemi frekvenciájú mérőjellel kell elvégezni. Az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány A melléklete alternatívaként lehetőséget kínál kisebb értékű, de legalább Um≥25 V váltakozó feszültségű, üzemi frekvenciájú mérőjel használatára, egyen mérőfeszültséggel végzett szigetelési ellenállásméréssel kiegészítve. Ebben az esetben a vizsgáló feszültségeket a rendszer névleges feszültségétől függően a 2. táblázatból kell megválasztani. Abban az esetben, ha Um≥50 V vizsgáló jelet használunk a kimeneti áramot maximálisan Im≤3,5 mA értékűre kell korlátozni.

2. táblázat: padlózatok és falak szigetelési ellenállás vizsgálatánál is a rendszer névleges feszültségétől függően kell megválasztani a vizsgáló feszültségeket

a vizsgált áramkör
névleges feszültsége (Un)
vizsgálati egyenfeszültség
(Um)
a szigetelési ellenállás
minimális értéke 
 Un ≤ 500 V  500 V  Rszig ≥ 50 kΩ
 Un ≥ 500 V  1000 V  Rszig ≥ 100 kΩ

Egyenáramú rendszerek esetén a padlózatok és falak ellenállását elegendő egyenfeszültséggel ellenőrizni a rendszer névleges feszültségétől függővé tett vizsgáló feszültséggel a 2. táblázat alapján. Az MSZ HD 60364-6:2007 szabvány A3. és A4. mellékletében meghatározott vizsgálati elektródok (3. és 4. ábra) bármelyikével elvégezhetjük, de eltérés esetén az 1. vizsgálati elektród segítségével mért eredmény tekintendő irányadónak.

3. ábra: 1. vizsgálati elektród (a méretek mm-ben értendők)

 

4. ábra: 2. vizsgálati elektród (nedves rongyon fémlemez, azon falemez, a méretek mm-ben értendők)

A vizsgálat során padlózatoknál kb. 750 N, falaknál kb. 250 N erőt kell a falapra kifejteni. A méréskor a rendszer egyik fázisvezetőjére csatlakozva, a vizsgáló áramot egy terhelő ellenállás segítségével maximálisan Im≤3,5 mA értékűre korlátozva egy árammérőn keresztül kell a vizsgáló elektródba vezetni (a vizsgálati elektród feladata egy ember talppontjának leképezése). A vizsgálati elektród és a védővezető között fellépő feszültségkülönbséget egy legalább Rm≥1 MΩ belső ellenállású voltmérő segítségével kell mérni. A padlózat és a falak impedanciájának számítása: Zx = Ux/l

5. ábra: padló szigetelési ellenállásának mérése

Az MSZ 4851-5:1991 szabvány 2.5. pontja szerint a padló ellenállása megmérhető ugyanezen vizsgáló elektródok valamelyikével, egy ismert belső ellenállású voltmérő segítségével. Ebben az esetben először megmérjük a feszültséget a rendszer egyik fázisvezetője és a föld között, majd mérjük a feszültséget a vizsgálati elektród és a fázisvezető között (5. ábra). Ezután a szigetelési ellenállásérték az Rszig = Rb((U0/U1)–1) képlettel számítható, ahol Rszig a szigetelési ellenállás értéke, Rb a voltmérő belső ellenállása, U0 a mért feszültség a fázisvezető és a föld között, U1 a mért feszültség a fázisvezető és a mérőelektród között.

Dokumentálás

A villamos berendezések szigetelési ellenállásának mérése után az eredményeket önálló szigetelési ellenállásmérési jegyzőkönyvben kell rögzíteni, amit a minősítő irat részeként csatolunk a dokumentációhoz, annak szerves részét képezi. Ezt a jegyzőkönyvet a mérési jegyzőkönyvekre vonatkozó általános formai követelmények (azonosítás, mérést végző személy, mérőműszer tulajdonságai, kalibrálásának legutóbbi dátuma, azonosítója stb.) szerint kell elkészíteni, kiegészítve az adott vizsgált berendezés vagy berendezésrész névleges feszültségének feltüntetésével és az ennek alapján választott vizsgáló feszültség értékével. A mért eredmények minősítését a vonatkozó szabványokban leírt határértékek alapján kell megtenni (1. és 2. táblázat). Abban az esetben, ha a vizsgálat alatt a villamos berendezés szakaszokra bontása történt, a jegyzőkönyvben minden egyes szakaszt és a hozzá tartozó mérési eredményt fel kell tüntetni. Mivel a villamos berendezések esetén a mért szigetelési ellenállásérték nagy valószínűséggel nem csak a vonatkozó határértéket, hanem a műszer méréshatárát is meghaladja, így a későbbi reprodukálhatóság érdekében a vizsgálati jegyzőkönyvben ezekben az esetekben a műszer méréshatárát kell feltüntetni mért értékként (a kijelzőn megjelenő relációs vagy analóg műszer esetén a skálán szereplő végtelen jelet ne írjuk bele a jegyzőkönyvbe). Határértékeket viszont nem szükséges megadni a jegyzőkönyvben, hiszen azt a meghivatkozott szabványok tartalmazzák.

HibavédelemMSZ HD 60364