Системы изоляции объектов для хранения техники Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Тер-Закарян Карапет Арменович, Шокодько Екатерина Александровна, Фомина Екатерина Дмитриевна, Жукова Екатерина Юрьевна
В статье рассмотрены системы изоляции хозяйственных объектов для хранения и сохранения технических средств передвижения и, в частности, автотранспорта различного типа: индивидуальных гаражей, крытых стоянок автотранспорта для автоколонн и для хранения техники в условиях ее консервации. Обоснована необходимость изоляции подобных объектов, как с позиций сохранения тепла, так и создания комфортных условий для персонала, а так же обеспечения сохранения техники в рабочем состоянии.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Тер-Закарян Карапет Арменович, Шокодько Екатерина Александровна, Фомина Екатерина Дмитриевна, Жукова Екатерина Юрьевна
Инновационные технологии сельского строительства
Системы бесшовной изоляции построек фермерских хозяйств
Энергоэффективное утепление продовольственных складов и овощехранилищ
Системы изоляции пола фермерских домов
Системы изоляции каркасных коттеджей
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Текст научной работы на тему «Системы изоляции объектов для хранения техники»
Системы изоляции объектов для хранения техники
■ р ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЧЛ ЖУРНАЛ
УДК 338.012+694.5 Б01 10.24411/2413-046Х-2019-13026 Тер-Закарян Карапет Арменович,
исполнительный директор ООО ТЕПОФОЛ, автор изобретения.
Шокодько Екатерина Александровна, канд. технических наук, старший преподаватель НИУМГСУ, Москва
Фомина Екатерина Дмитриевна, студентка НИУ МГСУ, Москва
Жукова Екатерина Юрьевна, студентка НИУ МГСУ, Москва
Аннотация: В статье рассмотрены системы изоляции хозяйственных объектов для хранения и сохранения технических средств передвижения и, в частности, автотранспорта различного типа: индивидуальных гаражей, крытых стоянок автотранспорта для автоколонн и для хранения техники в условиях ее консервации. Обоснована необходимость изоляции подобных объектов, как с позиций сохранения тепла, так и создания комфортных условий для персонала, а так же обеспечения сохранения техники в рабочем состоянии.
Ключевые слова: сохранение оборудования, технические средства, изоляционная система, экономическая оценка, пенополиэтилен, энергетическая эффективность.
Энергоэффективность современных промышленных зданий и сооружений является важным фактором экономической деятельности современного предприятия. Затраты на переоснащение, эксплуатацию и потребление энергии напрямую влияют на себестоимость выпускаемой продукции. Чем меньше эксплуатационные расходы, тем ниже себестоимость продукции.
На современном производственном предприятии, кроме основного производства, функционируют вспомогательные службы, такие как логистика, складские помещения, автотранспортные мастерские, гаражи автопарка и другие, не относящиеся к
производственным «горячим цехам». Да и само предприятие может заниматься непосредственно транспортными услугами и иметь собственный развитой автопарк, мастерские, службы хранения и поставки различных материалов и запчастей.
Производственные помещения транспортного предприятия возводятся на основе технологий строительства каркасных, бескаркасных и тентовых ангарных помещений с необходимой инфраструктурой хранения, ремонта и обслуживания автотранспорта. Конструкции подобного типа, во-первых, обеспечивают защиту от несанкционированного проникновения на охраняемой территории; во-вторых, эксплуатационную сохранность техники и в третьих, благоприятные условия труда. Энергоэффективность таких помещений реализуется за счёт мер, направленных на сохранение требуемого микроклимата внутри помещения, рационального расходования энергии и снижение эксплуатационных расходов [1-3].
Важным фактором сохранения микроклимата в гаражном помещении является правильно рассчитанная, выбранная и смонтированная теплоизоляция, обеспечивающая тепло -, влаго-, шумозащиту. При этом следует учесть необходимость установки мощных и современных систем принудительной вентиляции для обеспечения достаточного воздухообмена.
На сегодняшний день существуют различные варианты и технологии утепления гаражных помещений на основе пенополиуретана, минеральной ваты, полистирола, несшитого вспененного полиэтилена (НПЭ) и других утеплителей. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Так, например, система утепления на основе минеральной ваты состоит из нескольких компонентов: пароизоляции, теплоизоляции и гидроизоляции. Многокомпонентность обеспечивает энергоэффективность, но и снижает надёжность системы в целом, предъявляя повышенные требования к точности и квалификации монтажа. Кроме того, важным фактором является срок службы утеплителя. Дополнительный монтаж, замена теплоизоляционного покрытия снижает энергоэффективность и дополнительно увеличивает эксплуатационные расходы.
Система утепления на основе несшитого вспененного полиэтилена лишена таких недостатков. За счёт своих физических свойств, теплоизоляционное полотно НПЭ заменяет собой тепло-, влаго-, паро-, ветро_ и шумозащиту. К достоинствам вспененного полиэтилена относится низкая теплопроводность, эластичность, достаточная прочность и устойчивость к агрессивным средам и вибрациям, что является важным для применения на производственных объектах.
Технология утепления на основе вспененного полиэтилена основана на создании единой герметичной изоляционной оболочки без зазоров и при минимизации мостиков холода. Для этого теплоизоляционный материал рулонного формата механически закрепляется на поверхностях объекта и сваривается в замковых соединениях (рис. 1) при помощи тепловой сварки строительным феном. Эта технология, как и сам теплоизоляционный материал, разработана и производится в России компанией Тепофол (патент №2645190) [4]. Тепло- и энергоэффективность утеплителя многократно повышается при использовании материала с теплоотражающим слоем.
Рис. 1. Схема формирования соединения «в замок»
Для хранения частной автомобильной техники используются частные гаражи в гаражных кооперативах, которые возводятся по одной из двух схем: кирпичные стены и бетонные крыша и основания, или корпус из оцинкованного металла с покрытием. Конструкции их таковы, что изолировать подобные объекты можно только изнутри и в индивидуальном порядке.
Использование волокнистой паропроницаемой теплоизоляции непродуктивно, так как паровоздушная смесь, проходя из помещения, конденсируется на несущем покрытии. Капельная влага образующаяся при этом формирует лжепротечки, способствует промерзанию (зимой) и стен и внутренних помещений, делает возможным появление грибка и плесени (в теплый период года). Независимо от времени года, минераловоолокнистая теплоизоляция в подобных условиях быстро приход в негодность.
Рис. 2. Формирование изоляционного контура индивидуального гаража
Использование теплоизоляции, имеющей низкое проницание и с возможностью бесшовного соединения (рис. 2) позволяет сформировать эффективное и долговечное покрытие. Рулонный пенополиэтилен монтируют на стены и потолок, механически закрепляют с помощью тарельчатых дюбелей, а швы, соединенные в замок сваривают строительным феном (рис. 3).
Рис. 3. Монтаж теплоизоляции: а — механическое закрепление листа утеплителя; б -сварка стыков рулонного пенополиэтилена
Более сложной задачей является формирование изоляционной оболочки крупных гаражей или объектов для долговременной консервации техники, расположенных на значительных площадях (рис. 4). В этом случае, помимо архитектурно-компоновочных задач, оценки термического сопротивления изоляционной оболочки, реализации инженерных систем климат-контроля, возникают дополнительные аспекты, связанные с масштабным фактором. Вместе с этим цели защитных мероприятий остаются те же:
сохранение техники в рабочем состоянии, создание благоприятных условий для работы персонала, энергосбережение и снижение затрат на эксплуатацию и объектов и техники.
Рис. 4. Интерьеры теплоизолированных стоянок
На одном из таких производственных объектов, утеплённых вспененным полиэтиленом по технологии Тепофол, специалисты МГСУ провели тепловизионное обследование утеплённых поверхностей. В итоге, температурное поле на поверхности ограждающих конструкций было равномерным, при отсутствии источников потерь.
Проведенные на моделях (рис. 5) исследования показали пригодность разработанных систем изоляции и формирования изоляционно-конструкционной оболочки с применением тентовых сооружений на металлическом несущем каркасе.
Рис. 5. Макет каркасного сооружения с тентовым покрытием
Особо актуальными такие системы теплоизоляции стали при развитии транспортной инфраструктуры МЧС и Минобороны России. Используемая ими техника должна не
только надёжно храниться, но и быть готова к эксплуатации в любой момент времени, в любых климатических условиях. Так, например, объекты хранения и обслуживания техники на полигоне Кадамовский Министерства Обороны России построены на основе тенто — мобильных укрытий и утеплены теплоизоляционным материалом «Тепофол», созданным на основе несшитого вспененного полиэтилена.
В условиях сильных морозов, становится очень важным приведение автотранспорта в рабочее состояние. Опыт текущей зимы для большинства российских регионов и постоянная практика для регионов, где отрицательные температуры — нормальный климатический фактор показывает, что даже завести машину на морозе либо сложно, либо невозможно, либо стоит денег, либо опасно. И в то же время, автотранспорт должен быть готовым к эксплуатации в любой момент. Использование зимних обогреваемых стоянок автотранспорта с эффективной теплоизоляцией позволяет решать все эти проблемы.
Рис. 6. Сооружение с тентовым покрытием
Рис. 7. Монтаж тентового покрытия
Тентовые сооружения, как правило, каркасного типа позволяют сформировать теплоэффективную изоляционную оболочку (рис. 6, 7) и используются при возведении большепролетных конструкций: спортивных сооружений, хранилищ, складов. В качестве каркаса используются системы из профилированного металла и легких металлических конструкций.
Монтаж тентовой системы утепления осуществляется в следующей последовательности. На несущий каркас монтируется обрешетка; по обрешетки раскладывают рулонный пенополиэтилен, листы закрепляют механически; формируется замковое соединение листов и осуществляется их сварка. Далее растягивается тентовое покрытие и механически закрепляется по периметру и ребрам жесткости конструкции. Подобное тентовое покрытие хорошо защищает систему от всех видов атмосферных воздействий, но не является препятствием для несанкционированного проникновения. Поэтому подобные тентовые конструкции рекомендуется устанавливать на охраняемых территориях.
Теплоизоляционный материал на основе вспененного полиэтилена экологически безопасен, прост в эксплуатации и применении, имеет высокую эксплуатационную стойкость. При расчёте экономической эффективности, утепление производственного помещения вспененным полиэтиленом даёт явное преимущество по сравнению с применением утеплителей других видов.
Системы на основе вспененного полиэтилена является наглядным примером реализации принципов энергетической эффективности, которые могут быть сформулированы следующим образом: снижение расходов на обогрев помещения;
использование материалов и конструкций допускающих быстрое и неэнергоемкое возведение сооружений; создание оптимальных условий для работы персонала. Применительно к сооружениям для хранения техники так же является немаловажным создание условий для сохранения машин и механизмов, а так же из безремонтной эксплуатации.
1. Иванова Н.А. Основные направления перспектив развития жилищного строительства на местном уровне / Московский экономический журнал. №4. 2018. С. 65-74
2. Жук П.М., Жуков А.Д. Нормативная правовая база экологической оценки строительных материалов: перспективы совершенствования // Экология и промышленность России. 2018. № 4. С. 52-57.
3. Умнякова Н.П., Цыганков В.М., Кузьмин В.А. Экспериментальные теплотехнические исследования для рационального проектирования стеновых конструкций с отражательной теплоизоляцией // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 38-42
4. Патент РФ № 2645190 «Замковая технология теплоизоляционного материала для бесшовной сварки соединительных замков» зарегистрирован 16 февраля 2018 г.
5. Жуков А.Д., Тер-Закарян К.А., Тучаев Д.У., Петровский Е.С. Энергоэффективное утепление продовольственных складов и овощехранилищ // Международный сельскохозяйственный журнал. 2018. № 1. С. 65-67.
6. Жуков А.Д., Тер-Закарян К.А., Бессонов И.В., Семенов В.С, Старостин А.В. Системы строительной изоляции с применением пенополиэтилена // Строительные материалы. 2018. № 9, С. 58-61
7. Жуков А.Д., Тер-Закарян К.А., Боброва Е.Ю. Инновационные технологии сельского строительства // Московский экономический журнал (QJE.SU) № 5/2018
8. Zhukov A. D., Ter-Zakaryan K. A., Semenov V. S.. Insulation systems with the expanded polyethylene application. Science DirectIFAC PaperOnLine Volume 51, Issue 30, 2018, Pages 803-807. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.191.
1. Ivanovа N.A. The main directions of the prospects for the development of housing at the local level / Moscow economic journal.№4. 2018. pp. 65-74
2. Zhuk P.M., Zhukov A.D. Normative legal base of environmental assessment of building materials: prospects for improvement // Ecology and industry of Russia. 2018. № 4. рр. 52-57.
3. Umnyakova NP, Tsygankov V.M., Kuzmin V.A. Experimental heat engineering studies for the rational design of wall structures with reflective insulation // Housing construction. 2018. № 1-2. pp. 38-422.
4. Patent for Russian Federation invention no. 2645190 « lock technology of thermal insulation material for seamless welding of connecting locks», registered on February 16th, 2018
5. Zhukov, A.D., Ter-Zakaryan, K.A., Tuchaev, D.U., Petrovskij, E.S. Energy-efficient warming of food warehouses and vegetable stores // International Agricultural Journal. 2018. № 1(361), pp. 65-67.
6. Zhukov A.D., Ter-Zakaryan K.A., Bessonov I.V., Semenov V.S., Starostin A.V. Systems of building insulation with the use of polyethylene // Building materials. 2018. № 9, P. 58-61.
7. Zhukov A.D., Ter-Zakaryan K.A., Bobrova E.Yu. Innovative technologies for rural construction // Moscow Economic Journal (QJE.SU) № 5/2018.
8. Zhukov A. D., Ter-Zakaryan K. A., Semenov V. S.. Insulation systems with the expanded polyethylene application. Science DirectIFAC PaperOnLine Volume 51, Issue 30, 2018, Pages 803-807. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.191.
Что ухудшает изоляцию электрооборудования при хранении
Для определения температуры нагрева обмоток по методу сопротивления замеряется омическое сопротивление обмотки в холодном и нагретом (рабочем) состояниях.
Рис. 1. Сроки службы изоляции в зависимости от рабочей температуры
Перегрев отдельных узлов
При определении максимально допустимой температуры узлов электрооборудования температура окружающей среды принимается Гср = 35 °С ( ГОСТ 183—55).
Непосредственные измерения температуры при помощи термометров или термощупов дают надежные результаты, но не позволяют определять температуру внутренних наиболее нагретых частей обмотки. На основе измерения омического сопротивления обмотки можно определить только некоторое среднее значение ее температуры. Поэтому нормы предельно допустимой температуры обмоток указываются с учетом метода ее измерения.
Для проводов и кабелей с резиновой изоляцией допустимое превышение температуры (перегрев) составляет 55 °С; для жил кабелей с бумажной изоляцией—80 °С и для голых проводников 70 °С.
Сопротивление и электрическая прочность изоляции. Состояние изоляции проводов и обмоток электрооборудования характеризуется ее сопротивлением и электрической прочностью, т. е. способностью противостоять пробою под действием напряжения. Износ (старение) изоляции происходит вследствие’ ее нагрева, действия механических нагрузок (в том числе вибрационных), а также от влияния масел, химических веществ, влаги и пыли. Внешними признаками старения изоляции являются ее потемнение, увеличение хрупкости и растрескивание.
Сопротивление изоляции электрических машин, аппаратов и кабелей измеряется обычно мегомметрами. Следует учитывать, что сопротивление изоляции, а следовательно, и показания мегомметра зависят от температуры обмотки, напряжения и продолжительности измерения.
Характер этой зависимости показан на рис. 2, из которого видно, что сопротивление изоляции уменьшается с повышением ее температуры и измерительного напряжения и увеличивается при увеличении времени измерения. Влия: ние этих факторов учитывается действующими правилами и нормами измерения сопротивления изоляции.
Для измерения сопротивления изоляции, рассчитанной на напряжение ниже 500 в, применяются мегомметры напряжением 500 в, а во всех остальных случаях — мегомметры напряжением 1000 в.
Сопротивление изоляции обмоток электродвигателей относительно корпуса, а также между обмотками в холодном состоянии должно быть не менее 1 Мом, а при температуре 60 °С — 0,5 Мом. Необходимая длительность измерения определяется по стабильности показаний мегомметра.
Рис. 2. Зависимость сопротивления изоляции от температуры обмотки, измерительного напряжения и времени измерения
Сопротивление изоляции командо-аппаратов и коммутационной аппаратуры должно быть не менее 1 Мом. Сопротивление изоляции электропроводки и троллейных проводов между любым проводом и землей, а также между двумя проводами должно быть не менее 0,5 Мом.
Электрическая прочность изоляции проверяется на специальных установках. Такое испытание производится на переменном токе при мощности испытательного трансформатора не ниже 0,5 ква на каждые 1000 в испытательного напряжения. Полное испытательное напряжение выдерживается в течение 1 мин.
Для электродвигателей, работающих при напряжении до 380 в включительно, при отсутствии соответствующего испытательного оборудования допускается испытание электрической прочности изоляции мегомметром с напряжением 1000 в при времени испытания этим напряжением не менее 1 мин.
Сушка, пропитка и лакировка изоляции обмоток. Отсыревание изоляции в силу ее гигроскопичности происходит не только при непосредственном попадании воды на обмотки машин и аппаратов, но и при работе машин во влажной среде, колебаниях температур окружающей среды и изоляции, при длительном хранении на складе, транспортировке и т. п. Во всех случаях, когда электрическое сопротивление отсыревших обмоток оказывается ниже допустимых пределов, производят сушку электрических машин и аппаратов с целью повышения сопротивления изоляции до требуемых значений. Она производится внешним обогревом, инфракрасными лучами или электрическим током. Тот или иной способ сушки применяется в зависимости от места, где производится сушка (в мастерской или на месте эксплуатации машины), размеров объекта сушки и цели сушки (перед пропиткой или после нее).
Сушку внешним обогревом лучше всего производить в специальных сушильных шкафах, оборудованных вентиляцией. Для сушки инфракрасными лучами применяют специальные лампы, отличающиеся большой отдачей инфракрасных лучей. Сушка инфракрасными лучами обеспечивает лучшее качество сушки и меньшую ее продолжительность.
Сушка асинхронных двигателей может производиться на месте переменным током. При этом способе ротор двигателя надежно затормаживают, а его обмотки закорачивают с помощью специальной перемычки на фазных кольцах. Статор включают в сеть трехфазного тока с пониженным напряжением. Таким образом, электродвигатель превращается в трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой. Для того чтобы сила тока в обмотке ротора не превысила 50—70% от номинальной, напряжение на обмотке статора должно быть не выше 10—15% °т номинального напряжения питающей сети для данного электродвигателя. Во время сушки необходимо следить за температурой бандажей ротора, которая не должна превышать 100 °С. Температуру сушки можно регулировать изменением подводимого напряжения или периодическим отключением двигателя от сети. Схема включения электродвигателя при этом способе сушки показана на рис. 3.
Характер зависимости электрического сопротивления R изоляции обмоток электродвигателя и температуры t сушки от времени показан на рис. 4. Некоторое снижение сопротивления изоляции в начальный период сушки объясняется конденсацией на ней влаги.
Рис. 3. Схема включения асинхронного электродвигателя при сушке его током в режиме короткого замыкания
Температура сушки изоляции ограничивается ее нагревостойкостью. Продолжительность сушки зависит от размеров объекта сушки, степени увлажнения изоляции, температуры сушки и интенсивности вентиляции и составляет обычно 8—12 ч и более. Слишком быстрое нагревание при сушке вызывает механические повреждения (растрескивание) изоляции вследствие различия коэффициентов теплового расширения металла и электроизоляционных материалов, а также повышения давления внутри изоляции от парообразования. Температура при сушке должна повышаться постепенно, по 20—25° в час. Момент окончания сушки определяют по постоянству и достаточной величине сопротивления изоляции обмоток в течение последнего периода сушки. Измеренное сразу после сушки, т. е. при температуре 80—100 °С, сопротивление изоляции обмоток электрооборудования переменного тока напряжением до 380 в должно быть около 2—5 Мом.
Рис. 4. Изменение сопротивления изоляции обмоток электродвигателя во время сушки
Чтобы повысить стойкость изоляции к воздействию окружающей среды и механических нагрузок, обмотки пропитывают электроизоляционными лаками. При пропитке лаки заполняют поры и капилляры изоляции, воздушные пустоты обмоток, что повышает влагостойкость и электрическую прочность изоляции, а также снижает температуру нагрева обмоток вследствие повышения теплопроводности изоляции. Кроме того, пропиточные лаки, цементируя витки обмоток, повышают механическую прочность изоляции.
Основной способ пропитки — погружение обмоток в пропиточный лак. Допускается также пропитка путем обливания обмоток лаком. Перед пропиткой обмотки должны быть нагреты до 60—70 °С, а лак должен иметь температуру окружающей среды (около 20 °С). После пропитки обмотки просушивают для удаления растворителя. В целях повышения влагостойкости эти операции производят 2—3 раза.
Старую обмотку перед пропиткой тщательно очищают и снимают с нее всякого рода чехлы, бандажи и т. п. Чтобы удалить старый лак, применяют растворитель (бензол, четыреххлористый углерод).
По окончании пропитки обмотку покрывают лаками или эмалями, чтобы повысить ее устойчивость к воздействию внешней среды. Покрытие наносят кистями, пульверизаторами или путем погружения, после чего также производят сушку. Для машин больших габаритов обычно применяют покровные лаки воздушной сушки, а для небольших машин и электроаппаратов — лаки печной сушки.
При проведении работ по сушке и пропитке обмоток электрических машин и аппаратов следует обращать особое внимание на выполнение противопожарных мероприятий.
Пожарная безопасность и необходимость проведения электроизмерений
Пожарная безопасность и необходимость проведения электроизмерений
В этой статье поговорим о том, как регулярное и своевременное проведение электроизмерений влияет на пожарную безопасность объекта
Автор: Валерий Карпов
Инженер электроизмерительной лаборатории «ЭлектроЗамер»
Пожары в современных электроустановках нередко сопровождаются людскими жертвами и огромными материальными потерями, для предотвращения которых необходимо принятие эффективных защитных мер. Некоторые из них рассматриваются в этой статье.
Основные причины возникновения пожаров в электроустановках
По данным МЧС, примерно в 20% случаев возникновения пожаров их причиной является неудовлетворительное техническое состояние электроустановок, находящихся в эксплуатации длительное время. Причиной этого, как правило, является нарушение правил эксплуатации, в том числе неоднократные случаи перехода в аварийные режимы работы, а также недостаточное, либо отсутствующее, техническое обслуживание электроустановки.
- возникновение короткого замыкания (КЗ);
- длительная перегрузка электросети;
- большие переходные сопротивления в местах соединений проводников.
Короткие замыкания в электропроводке в большинстве случаев происходит в результате повреждения изоляции вследствие негативных (термических, химических и т.п.) воздействий на нее окружающей среды, а также из-за естественного старения. Самое неприятное, что все эти процессы происходят постепенно и, как правило, незаметно. Заметным КЗ становится в момент, когда токонесущие проводники, частично или полностью потерявшие свою изоляцию, соприкасаются между собой или с другими металлическими частями оборудования, трубами и т.п. При этом, как правило, в месте соприкосновения вначале появляется искрение, которое постепенно может превратиться в электрическую дугу и воспламенить горючие материалы, находящиеся рядом с поврежденной электропроводкой.
Дополнительным негативным фактором может являться также избыточная сырость стен и потолков, с которыми может соприкасаться электропроводка, со временем потерявшая свои первоначальные изоляционные свойства, а также ряд других факторов.
Кроме короткого замыкания, значительно снижают пожарную безопасность различные, выполненные с нарушением ПУЭ и ГОСТ 10434-82, и имеющие повышенное переходное сопротивление контакты в местах соединения проводов между собой, а также в местах присоединения проводов к аппаратам и шинам.
ПУЭ п.2.1.21 гласит: «Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов, согласно нормативно-технической документации, должно выполняться с помощью опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т.п.) в соответствии с действующими инструкциями, утвержденными в установленном порядке», (но ни в коем случае не скруток соединяемых проводов). При этом ПУЭ п.2.1.25 предписывает: «Места соединения и ответвления жил проводов и кабелей, а также соединительные и ответвительные сжимы и т.п. должны иметь изоляцию, равноценную изоляции жил целых мест этих проводов и кабелей».
А ведь именно местах плохого контакта с повышенным переходным сопротивлением, возникшим вследствие нарушений правил монтажа, окисления, чрезмерного нагрева, искрений в местах контактов и т.п., обычно и развиваются разрушительные процессы, приводящие в конечном итоге к возгоранию.
Существенное влияние на состояние изоляции оказывают и перегрузки, когда действующие длительные токи не соответствуют сечению электропроводки, т.е. не выполняются требования главы 1.3 ПУЭ. При этом электропроводка может нагреваться до достаточно высоких температур, вследствие чего происходит быстрое высыхание электрической изоляции и как следствие ее растрескивание и осыпание. Это в свою очередь и приводит к КЗ, а в результате к воспламенению горючих материалов и возникновению пожара.
Проведение электроизмерительных работ, как одна из мер по предотвращению возгораний электропроводок
Одной из эффективных мер защиты от возгорания является проведение своевременных электроизмерительных работ. Традиционно, состав проводимых электрозамеров определяет тот факт, является электроустановка новой или она уже введена в эксплуатацию.
Для вновь вводимых в эксплуатацию, а также после проведения капитального ремонта электроустановок, проводят комплекс приемо-сдаточных испытаний. При проведении приемо-сдаточных испытаний в первую очередь проводят проверку смонтированной электроустановки проекту или исполнительной документации, соответствие уставок применяемых аппаратов защиты, марки и сечения используемых проводов и кабелей, способы и качество соединения жил проводов и кабелей. Особое внимание уделяется монтажу основной и дополнительных систем уравнивания потенциалов. При выполнении монтажа должны использоваться только сертифицированные электроустановочные изделия и материалы. Подробнее о проведении приемо-сдаточных испытаний вы можете прочитать в этой статье.
Для находящихся уже много лет в эксплуатации электроустановок угроза возникновения пожара вполне реальна. В таких электроустановках в соответствии с ПТЭЭП проводят комплекс эксплуатационных испытаний. При проведении эксплуатационных испытаний в первую очередь проводят проверку сопротивления изоляции проводов и кабелей. Также немаловажной проверкой является измерение тока предполагаемого короткого замыкания (сопротивления петли фаза-ноль) линий, при которой проверяется соответствие уставки аппарата защиты, установленного в начале линии. При этом, при ухудшении этих параметров можно делать выводы о плохом качестве контактов (повышенном переходном сопротивлении) в местах присоединения проводов к аппаратам и шинам или в местах соединения проводов между собой. Кроме того, проверяется наличие и состояние переходных контактов мест присоединения проводников основной и дополнительных систем уравнивания потенциалов. Подробнее о проведении эксплуатационных испытаний вы можете прочитать в этой статье.
Опытные специалисты электроизмерительной лаборатории «ЭлектроЗамер» качественно и в разумные сроки проведут комплекс приемо-сдаточных и эксплуатационных испытаний, и при необходимости окажут помощь в устранении дефектов, дадут практические советы по повышению пожаробезопасности Вашей электроустановки.
Безопасность – это главное, ничто не стоит жизни человека!
Измерение сопротивления изоляции: руководство!
Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты, трансформаторах, электродвигателях и генераторах – электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.
Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.
Регулярная проверка изоляции, проводимая на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.
Проверка: испытание или измерение?
На первом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами проверки, которые часто путают – испытание электрической прочности изоляции и измерение сопротивления изоляции.
Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования установок для испытания кабелей повышенным напряжением. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.
При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Этот замер выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроле старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром (доступны мегомметры с диапазоном до 999 ГОм).
Типовые причины неисправности изоляция
Поскольку измерение сопротивления изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.
Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.
1. Электрические нагрузки
В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.
2. Механические нагрузки
Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.
3. Химические воздействия
Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.
4. Напряжения, связанные с колебаниями температуры:
В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.
5. Загрязнение окружающей среды
Плесень и посторонние частицы в теплой, влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.
В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.
В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.
Принцип измерения сопротивления изоляции и влияющие на него факторы
Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто замерить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.
На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.
Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов:
- Емкость. Для зарядки емкости тестируемой изоляции необходим ток зарядки емкости. Это переходный ток, который начинается с относительно высокого значения и падает экспоненциально к значению, близкому к нулю, когда тестируемая цепь электрически заряжается. Через несколько секунд или десятых долей секунды этот ток становится незначительным по сравнению с измеряемым током.
- Поглощение. Ток поглощения, соответствующий дополнительной энергии, которая необходима для переориентации молекул изоляционного материала под воздействием прикладываемого электрического поля. Этот ток падает намного медленнее, чем ток зарядки емкости; иногда необходимо несколько минут, чтобы достичь значения, близкого к нулю.
- Ток утечки или ток проводимости. Этот ток характеризует качество изоляции и не изменяется со временем.
На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.
Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.
Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.
Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.
Влияние температуры
Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.
Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.
Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)
Методы тестирования и интерпретация результатов
Кратковременное или точечное измерение
Это наиболее простой метод. Он подразумевает подачу испытательного напряжения на короткое время (30 или 60 секунд) и фиксацию значения сопротивления изоляции на этот момент. Как уже указывалось выше, на такое прямое измерение сопротивления изоляции значительное влияние оказывает температура и влажность, поэтому измерение следует стандартизировать при контрольной температуре и для сравнения с предыдущими измерениями следует фиксировать уровень влажности. С помощью данного метода можно проанализировать качество изоляции, сравнивая текущее измеренное значение с результатами нескольких предыдущих тестов. Со временем это позволит получить более достоверную информацию о характеристиках изоляции тестируемой установки или оборудования по сравнению с одиночным испытанием.
Если условия измерения остаются идентичными (то же самое испытательное напряжение, то же время измерения и т.д.), то при периодических измерениях путем мониторинга и интерпретации любых изменений можно получить четкую оценку состояния изоляции. После записи абсолютного значения, необходимо проанализировать изменение во времени. Таким образом, измерение, показывающее относительно низкое значение изоляции, которое, тем не менее, стабильно во времени, теоретически должно доставлять меньше беспокойства, чем значительное снижение сопротивления изоляции со временем, даже если сопротивление изоляция выше, чем рекомендованное минимальное значение. В общем, любое внезапное падение сопротивления изоляции свидетельствует о проблеме, требующей изучения.
На приведенном ниже графике показан пример показаний сопротивления изоляции для электродвигателя.
В точке A сопротивление изоляции уменьшается из-за старения и накопления пыли.
Резкое падение в точке B указывает на повреждение изоляции.
В точке C неисправность была устранена (обмотка электродвигателя перемотана), поэтому вернулось более высокое значение сопротивления изоляции, остающееся стабильным во времени, что указывает на ее хорошее состояние.
Методы тестирования, основанные на влиянии времени приложения испытательного напряжения (PI и DAR)
Эти методы включают последовательное измерение значений сопротивления изоляции в указанное время. Их преимуществом является неподверженность особому влиянию температуры, поэтому их можно применять без коррекции результатов, если только испытательное оборудование не подвергается во время теста значительным колебаниям температуры.
Данные методы идеально подходят для профилактического обслуживания вращающихся машин и для мониторинга изоляции.
Если изоляционный материал находится в хорошем состоянии, ток утечки или ток проводимости будет низким, а на начальный замер сильно влияют токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. При приложении испытательного напряжения со временем измеренное значение сопротивления изоляции повышается, так как уменьшаются эти токи помех. Необходимое для измерения изоляции в хорошем состоянии время стабилизации зависит от типа изоляционного материала.
Если изоляционный материал находится в плохом состоянии (поврежден, грязный и влажный), ток утечки будет постоянным и очень высоким, часто превышающим токи зарядки емкости и диэлектрического поглощения. В таких случаях измерение сопротивления изоляции очень быстро становится постоянным и стабилизируется на высоком значении напряжения.
Изучение изменения значения сопротивления изоляции в зависимости от времени приложения испытательного напряжения дает возможность оценить качество изоляции. Этот метод позволяет сделать выводы, даже если не ведется журнал измерения изоляции. Тем не менее, рекомендуется записывать результаты периодических измерений, проводимых в контексте программы профилактического обслуживания.
Показатель поляризации (PI)
При использовании этого метода два показания снимаются через 1 минуту и 10 минут, соответственно. Отношение (без размерностей) 10-минутного значения сопротивления изоляции к 1-минутному значению называется показателем поляризации (PI). Этот показатель можно использовать для оценки качества изоляции.
Метод измерения с использованием показателя поляризации идеально подходит для тестирования цепей с твердой изоляцией. Данный метод не рекомендуется использовать на таком оборудовании, как масляные трансформаторы, поскольку он дает низкие результаты, даже если изоляция находится в хорошем состоянии.
Рекомендация IEEE 43-2000 «Рекомендуемые методы тестирования сопротивления изоляции вращающихся машин» определяет минимальное значение показателя поляризации (PI) для вращающихся машин переменного и постоянного тока в температурных классах B, F и H равным 2.0. В общем случае значение PI, превышающее 4, является признаком превосходной изоляции, а значение ниже 2 указывает на потенциальную проблему.
PI = R (10-минутное измерение изоляции) / R (1-минутное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Значение PI (нормы)
Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR)
Для установок или оборудования, содержащих изоляционные материалы, в которых ток поглощения уменьшается быстро, для оценки состояния изоляции, возможно, будет достаточно провести измерение через 30 секунд и 60 секунд. Коэффициент DAR определяется следующим образом:
DAR = R (60-секундное измерение изоляции) / R (30-секундное измерение изоляции)
Результаты интерпретируются следующим образом:
Значение DAR (нормы)
Метод, основанный на влиянии изменения испытательного напряжения (тестирование с помощью ступенчатого напряжения)
Наличие загрязнений (пыль, грязь и т.п.) или влаги на поверхности изоляции обычно четко выявляется с помощью зависящего от времени измерения сопротивления (PI, DAR и т.д.). Однако этот тип тестирования, проводимый с использованием низкого напряжение относительно диэлектрического напряжения испытываемого изолирующего материала, может иногда пропускать признаки старения изоляции или механические повреждения. Значительное же увеличение прикладываемого испытательного напряжения может, со своей стороны, вызвать повреждение в этих слабых точках, что приведет к существенному уменьшению измеренного значения сопротивления изоляции.
Для обеспечения эффективности соотношение между шагами изменения напряжения должно быть 1 к 5, и каждый шаг должен быть одинаковым по времени (обычно от 1 до 10 минут), оставаясь при этом ниже классического напряжения испытания электрической прочности (2Un + 1000 В). Полученные с помощью данного метода результаты полностью независимы от типа изоляции и температуры, потому что он основан не на внутреннем значении измеряемого изолятора, а на эффективном сокращении значения, получаемого по истечении одного и того же времени для двух разных испытательных напряжений.
Снижение значения сопротивления изоляции на 25% или более между первым и вторым шагами измерения является свидетельством ухудшения изоляции, которое обычно связано с наличием загрязнений.
Метод испытания рассеиванием в диэлектрике (DD)
Тест рассеивания в диэлектрике (DD), также известный как измерение тока повторного поглощения, выполняется путем измерения тока рассеивания в диэлектрике на испытуемом оборудовании.
Поскольку все три составляющие тока (ток зарядки емкости, ток поляризации и ток утечки) присутствуют во время стандартного испытания изоляции, на определение тока поляризации или поглощения может влиять наличие тока утечки. Вместо попытки измерить во время тестирования изоляции ток поляризации при тестировании рассеяния в диэлектрике (DD) измеряется ток деполяризации и ток разряда емкости после тестирования изоляции.
Принцип измерения состоит в следующем. Сначала тестируемое оборудование заряжается в течение времени, достаточного для достижения стабильного состояния (зарядка емкости и поляризация завершена, и единственным протекающим током является ток утечки). Затем оборудование разряжается через резистор внутри мегомметра и при этом измеряется протекающий ток. Этот ток состоит из зарядного тока емкости и тока повторного поглощения, которые в совокупности дают общий ток рассеивания в диэлектрике. Данный ток измеряется по истечении стандартного времени в одну минуту. Электрический ток зависит от общей емкости и конечного испытательного напряжения. Значение DD рассчитывается по формуле:
DD = Ток через 1 минуту / (Испытательное напряжение x Емкость)
Тест DD позволяет идентифицировать избыточные токи разряда, когда поврежден или загрязнен один из слоев многослойной изоляции. При точечных испытаниях или тестах PI и DAR подобный дефект можно упустить. При заданном напряжении и емкости ток разряда будет выше, если поврежден один из слоев изоляции. Постоянная времени этого отдельного слоя больше не будет совпадать с другими слоями, что приведет к более высокому значению тока по сравнению с неповрежденной изоляцией. Однородная изоляция будет иметь значение DD, близкое к нулю, а допустимая многослойная изоляция будет иметь значение DD до 2. В приведенной ниже таблице указано состояние в зависимости от полученного значения DD.