Medição da resistência do isolamento
O isolamento é concebido para resistir a certas tensões durante a sua vida útil, mas devemos ter em mente que o isolamento eléctrico se degrada com o tempo e as tensões anormais podem acelerar este processo natural, encurtando a sua vida útil. É por isso que é importante testar regularmente para detectar o envelhecimento acelerado, a sua causa e as acções para corrigir a situação. A degradação do isolamento deve-se a 5 causas que interagem entre si: tensão eléctrica (por sobretensão ou subtensão que conduz à fissuração ou delaminação), mecânica (por choques, paragens e arranques frequentes, vibrações,…), ataque químico (por vapores corrosivos, sujidade ou óleo), tensão térmica (calor ou frio excessivo) e poluição ambiental (humidade, buracos por roedores,…).
Para tensões de 500 ou 1000V são realizados testes pontuais para saber simplesmente se o isolamento está em boas condições, mas para tensões superiores a 1Kv utilizamos outra metodologia, utilizando sempre uma tensão estável em toda a sua gama de resistência com sensibilidade melhorada.
Os testes de diagnóstico do isolamento no programa de manutenção preventiva são fundamentais para prever e prevenir avarias do equipamento eléctrico. A utilização deste equipamento não está associada ao envelhecimento do equipamento mas pode ser utilizada para localizar com precisão a posição do objecto de teste em qualquer lugar ao longo da sua curva de envelhecimento.
Como é medida a resistência de isolamento? Os testadores de isolamento Amperis são testadores de resistência de alta gama com um gerador DC incorporado, são dispositivos portáteis que fornecem uma leitura directa da resistência do isolamento. Em bom isolamento, a resistência estará no intervalo de megohm ou superior.
Aplicando uma tensão de ensaio numa porção de isolamento, medindo a corrente resultante e aplicando a Lei de Ohm (R = E / I), a resistência de isolamento pode ser calculada, mas quando mais de uma corrente está a fluir, a análise torna-se mais complicada. Deve ter em conta: a corrente capacitiva de carga (grande corrente de curta duração), a corrente de absorção ou polarização (composta por 3 componentes que se decompõem a zero durante vários minutos), a corrente de fuga superficial (devido à humidade ou contaminação salina da superfície de isolamento) e a corrente de condução (estável através do isolamento). A corrente total é a soma destes componentes, e é o que o equipamento de teste de isolamento Amperis mede. O primeiro passo em qualquer teste de isolamento é assegurar que o isolamento é totalmente descarregado. Ao testar o isolamento, quanto mais o operador souber sobre os resultados (durante e após o teste), melhor será a sua decisão sobre como implementar uma possível solução para o problema. O equipamento Amperis é utilizado para medir a resistência de isolamento: num cabo eléctrico blindado, em disjuntores ou isoladores de casquilhos, num transformador de potência, num gerador de CA…
Através do gráfico de carga que indica as características da tensão de saída em função da resistência da carga, asseguramos que é aplicada uma tensão adequada sobre a resistência na gama de interesse. Equipamento de teste de isolamento de boa qualidade, tal como o fornecido pela Amperis, tem uma característica de tensão que apresenta um rápido tempo de subida de tensão a um nível de resistência correspondente a um bom isolamento. Um tempo de subida rápido assegura uma medição eficaz.
Terminal protector
O terminal de protecção deve ter um bom desempenho (capacidade de eliminar eficazmente os efeitos de fuga superficial ou indesejada) e estar bem protegido (contra aplicação acidental de tensão ou transientes de acordo com a IEC61010); é, portanto, uma parte importante de um conjunto de teste de isolamento >1Kv.
O equipamento oferecido pela Amperis inclui um terminal de protecção que permite fornecer todo o espectro de informação obtida através de testes de isolamento. Daí a importância do terminal de protecção, quanto melhor for o seu desempenho, maior será a precisão da medição da resistência de isolamento. Recordar que a manutenção preventiva eficaz para a detecção precoce de falhas depende dos resultados dos testes. Portanto, o utilizador pode identificar rapidamente se existe uma fuga superficial e qual é a sua magnitude: só é necessário realizar 2 testes, um com o terminal de protecção e outro sem ele.
Os testes de isolamento de alta tensão são uma ferramenta indispensável para o diagnóstico de falhas e monitorização do estado, pelo que a utilização do terminal de protecção não deve destruir a precisão do instrumento (uma vez que o dispositivo tem de fornecer não só a corrente necessária para o teste de isolamento, mas também a corrente dispersa que flui através do terminal de protecção).
Na imagem está o equipamento de resistência de isolamento AMIC-5010, um dos equipamentos mais valorizados pelos nossos clientes.
http://www.amperis.com/productos/megohmetros/resistencia-aislamiento-amic-5010/
Interpretação dos resultados
Uma das características mais importantes de um aparelho de teste de isolamento é o alcance que o instrumento pode medir. A informação importante é a tendência das leituras ao longo de um período de tempo, que mostra uma redução da resistência e adverte para problemas futuros.
Num bom isolamento, a corrente de fuga ou corrente de condução é fraca e a medição é altamente influenciada pela carga capacitiva e correntes de absorção dieléctrica. A medição da resistência do isolamento aumentará durante o tempo de aplicação da tensão de ensaio, à medida que estas correntes de Foucault diminuem. Num isolamento incorrecto (deteriorado, sujo e húmido), a corrente de fuga é constante e muito forte, além disso, excede a carga capacitiva e as correntes de absorção dieléctrica; assim, a medição da resistência do isolamento atingirá um nível constante e estável muito rapidamente, neste caso. Portanto, ao examinar as alterações no valor de isolamento em função da duração da aplicação da tensão de ensaio, a qualidade do isolamento é determinada. Como parte do programa de manutenção preventiva, recomenda-se a manutenção de medições periódicas.
A medição da resistência do isolamento é baseada na lei de Ohm. Aplicando uma tensão DC de valor conhecido (que é inferior à tensão de ensaio dieléctrico) e depois medindo a corrente circulante, a resistência é facilmente determinada. A resistência de isolamento tem um valor muito elevado, portanto, ao medir a fraca corrente circulante, o megohmímetro indica o valor da resistência de isolamento. Esta resistência mostra a qualidade do isolamento e possíveis riscos de circulação de corrente de fuga, e o valor pode ser afectado pela temperatura e humidade (estes 2 factores fazem variar o valor da resistência do isolamento, o ideal é fazer as medições sob uma temperatura de referência acima do ponto de orvalho, caso contrário seria afectado pela humidade).
A corrente que circula no corpo do isolador é a soma de 3 componentes:
Corrente de carga capacitiva: corrente transitória correspondente à carga de capacitância do isolamento testado, elevada no início e inapreciável quando o circuito testado é carregado electricamente. Corrente de absorção: entrada de energia para reorientar as moléculas do isolador, diminui muito mais lentamente. Corrente de fuga ou de condução: esta é a corrente que indica a qualidade do isolamento, é estável ao longo do tempo. A corrente total que flui através do isolamento em teste é variável ao longo do tempo.
Testes de diagnóstico do isolamento
Medição pontual ou a curto prazo: este é o método mais simples. A tensão de ensaio é aplicada durante menos de 1 minuto e o valor da resistência de isolamento nesse instante é anotado. É altamente perturbado pela temperatura e humidade. Com este método é analisada a tendência ao longo do tempo, sendo mais representativa da evolução das características de isolamento da instalação e do equipamento, concluindo um diagnóstico correcto, podendo-se comparar a leitura com as especificações mínimas da instalação. Métodos baseados na influência do tempo de aplicação da tensão de ensaio: ensaio de diagnóstico com leituras sucessivas em certos intervalos para comparar o gráfico de um isolamento em bom estado e um isolamento contaminado (quase não influenciado pela temperatura). São recomendados para a manutenção preventiva de máquinas rotativas e para o controlo do seu isolamento. Índice de polarização: consiste em fazer 2 leituras a 1 e 10 minutos. O índice de polarização é obtido dividindo a resistência de isolamento a 10 minutos pela resistência a 1 minuto. O IEEE 43-2000 “Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Rotating Machinery” define: um índice IP superior a 4 é um sinal de bom isolamento, mas um índice inferior a 2 indica um problema. Dielectric Absorption Ratio (DAR): é semelhante ao IP mas dividindo a resistência de isolamento aos 60 segundos pela resistência de isolamento aos 30 segundos. Se o DAR for superior a 1,6, a condição de isolamento é excelente e se for inferior a 1,25, é insuficiente. Método baseado na influência da variação da tensão de ensaio (medição por passos): As medições baseadas no tempo (tais como PI, vistas DAR) podem revelar a presença de contaminantes (pó, sujidade) ou humidade na superfície dos isoladores. Realização de um teste em escala dividindo a tensão máxima aplicada em 5 passos iguais (os resultados são independentes do tipo de isolador e da temperatura). Método de teste de descarga (DD): ou teste de reabsorção de corrente é realizado medindo a corrente durante a descarga do dieléctrico do equipamento a ser testado. É calculado dividindo a corrente pelo produto da tensão de ensaio e a capacidade global. Se o valor DD for superior a 7 a qualidade do isolamento é má, se for inferior a 2 é boa. Este método é dependente da temperatura. O equipamento de ensaio de isolamento Amperis cumpre as recomendações de ensaio descritas nas normas IEEE.
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