Kontrola rezystancji izolacji w instalacjach
Wymagania dawniej i dziś
Kontrola rezystancji izolacji w instalacjach, fot. Sonel
Systematyczne kontrole stanu izolacji urządzeń i instalacji elektrycznych mogą zapobiec niebezpiecznym dla życia i zdrowia wypadkom oraz w przyszłości ograniczyć koszty związane z usuwaniem awarii. Cykliczne pomiary izolacji pomagają w wykryciu pogarszającego się stanu ochrony zarówno przeciwporażeniowej, jak i pożarowej. Głównym zadaniem kontroli stanu izolacji przewodów instalacji oraz urządzeń elektrycznych jest wykrycie jej uszkodzeń, a tym samym możliwość zapobiegania zwarciom, które mogą być przyczyną zarówno pożarów, jak i porażeń prądem elektrycznym. W artykule przedstawiono i omówiono zasady wykonania badań oraz wymagania dotyczące oceny stanu rezystancji izolacji zawarte w polskich przepisach elektrycznych i normach od roku 1919 do chwili obecnej.
W artykule:
|
StreszczenieW artykule przedstawiono i omówiono zasady wykonania badań oraz wymagania dotyczące oceny stanu rezystancji izolacji zawarte w polskich przepisach elektrycznych i normach od roku 1919 do chwili obecnej. AbstractThe article presents and discusses the rules governing the inspection of insulation resistance in installations, as well as the requirements for evaluating insulation condition, as outlined in Polish electrical regulations and standards spanning from 1919 to the present day. |
Pomiar rezystancji izolacji polega na zmierzeniu prądu płynącego przez materiał izolacyjny przy napięciu probierczym odpowiednim dla danego obiektu [2]. W tabeli 1. przedstawiono metody oceny stanu izolacji [3].
W tabeli 2. przedstawiono względną liczbę pożarów spowodowanych wadami instalacji elektrycznych lub wadami urządzeń grzejnych, nieprawidłową eksploatacją instalacji lub urządzeń grzejnych oraz elektrycznością statyczną na tle ogólnej liczby pożarów budynków w latach 2000–2019.
Tab. 1. Metody oceny stanu izolacji [3]
Tab. 2. Statystyka pożarów elektrycznych [15]
Kontrole stanu izolacji wykonywane w oparciu o „Pomiary elektrotechniczne” z roku 1914 [14]
Pomiar należało wykonać nie tylko celem wyznaczenia oporu izolacji pomiędzy przewodami a ziemią, ale powinien być także zmierzony opór izolacji dwóch sąsiednich przewodów względem siebie, o ile między tymi przewodami istnieje różnica napięć. Przy pierwszym pomiarze należy bieguny izolowane każdego obwodu połączyć przewodząco ze sobą, przy drugim pomiarze należy oddzielić wszystkie żarówki, lampy łukowe, motory i pozostałe przyrządy zużywające prąd, natomiast wszystkie świeczniki istniejące należy przyłączyć, bezpieczniki założyć i wszystkie łączniki załączyć. „Jako źródło prądu do pomiaru najlepiej użyć baterii akumulatorów – będącej na miejscu lub pomocniczej, przenośnej; zamiast akumulatorów można użyć prądu z generatora (prądu stałego), zasilającego daną sieć, od której odłączono przewody badań” [14]. Przykładowy układ pomiaru rezystancji przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Układ do pomiaru rezystancji izolacji z użyciem baterii akumulatorów [14]
Rys. 2. „Pomiary elektrotechniczne” z roku 1914 [14]
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o „Przepisy bezpieczeństwa dla urządzeń elektrycznych o napięciu do 250 woltów” z roku 1919 [4]
Zgodnie z zapisami par. 77 przepisu [4], „Przed uruchomieniem instalacji winna być wypróbowana izolacja przewodów względem ziemi, jak również izolacja każdego z nich względem pozostałych. Pomiary izolacji winny być wykonane, o ile można, przy napięciu odpowiadającemu roboczemu, a przynajmniej przy napięciu nie mniejszym od 100 woltów. Jeżeli do pomiarów użyty jest prąd stały, to dla uniknięcia zjawisk elektrolitycznych należy baczyć, aby biegun ujemny źródła prądu był przyłączony do przewodu, którego izolacja jest mierzona”.
Rys. 3. „Przepisy bezpieczeństwa dla urządzeń elektrycznych o napięciu do 250 woltów” z roku 1919 [4]
Opór izolacji pomiędzy dwoma bezpiecznikami oraz za ostatnim bezpiecznikiem nie powinien być mniejszy od 1000 omów pomnożonych przez napięcie robocze, wyrażone w woltach. Temu warunkowi mogą nie odpowiadać linie napowietrzne i te części instalacji, które przechodzą przez pomieszczenia przesycone wilgocią, jak np. garbarnie, farbiarnie, browary itp. Przy pomiarach stanu izolacji te części powinny być odłączone od instalacji, której stan izolacji mierzymy. Przy mierzeniu izolacji przewodów względem ziemi obwód winien być zamknięty, czyli lampy, silniki elektryczne itp. odbiorniki prądu winny być włączone. Przy mierzeniu izolacji między przewodami odbiorniki prądu winny być zupełnie odłączone od przewodów.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o „Przepisy budowy i ruchu urządzeń elektrycznych prądu silnego” z roku 1932 [6]
Zgodnie z zapisami par. 3 pkt. C przepisu [6], „Stan izolacji każdego urządzenia prądu silnego (z wyjątkiem maszyn, akumulatorów i transformatorów, dla których istnieją specjalne przepisy), powinien być taki, aby oporność izolacji mierzona między przewodami i w stosunku do ziemi wynosiła, przy niskim napięciu między każdymi dwoma miejscami zabezpieczenia, następującymi po sobie wzdłuż linii lub poza ostatnim bezpiecznikiem czy automatem do końców wszystkich odgałęzień, najmniej 1000 omów na każdy wolt napięcia roboczego. Wynika z tego na każdej takiej przestrzeni upływ prądu najwyżej jednego miliampera. Taka sama oporność izolacji wymagana jest dla każdego urządzenia rozdzielczego (rozdzielnicy, tablicy lub tabliczki rozdzielczej).
Rys. 4. „Przepisy budowy i ruchu urządzeń elektrycznych prądu silnego” z 1932 roku
Wyjątek od tego warunku dopuszczalny jest dla przewodów napowietrznych i przewodów prowadzonych w pomieszczeniach wilgotnych lub z oparami żrącymi albo na zewnątrz budynku. W pomieszczeniach tych urządzenia elektryczne muszą jednak być wykonywane ze szczególną dbałością o należyty dobór materiałów, dobrą izolację i staranną robotę. W badanych urządzeniach można przy pomiarze oporności izolacji odłączyć na wszystkich biegunach lub fazach przewody idące przez pomieszczenia wilgotne itp., a pozostałe przewody powinny odpowiadać powyższym minimalnym wymaganiom. Pomiary oporności izolacji powinny być dokonywane, ile możności, napięciem roboczym, co najmniej jednak napięciem 100 V. Podczas dokonywania pomiaru oporności względem ziemi prądem stałym do próbnego przewodu należy przyłożyć, ile możności, biegun ujemny, a czas trwania każdego pomiaru powinien wynosić około minuty.
Jeżeli się mierzy nie tylko oporność izolacji przewodów względem ziemi, ale też oporność izolacji pomiędzy każdymi dwoma przewodami, to wszystkie odbiorniki (żarówki, przyrządy i motory) powinny być od przewodów odłączone, natomiast wszystkie świeczniki włączone, stopki (korki, paski) założone i wyłączniki włączone. Oporność izolacji powinna odpowiadać minimalnym wymaganiom podanym wyżej”.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o „Przepisy budowy urządzeń elektrycznych” z roku 1960 [7]
Zgodnie z zapisami par. 18 przepisu [7]: „Wartość oporności izolacji przewodów w zwykłych pomieszczeniach, mierzona na odcinku między dwoma sąsiednimi zabezpieczeniami lub za ostatnim zabezpieczeniem, nie powinna być mniejsza niż 1000 omów na 1 wolt napięcia w obwodzie. Zaleca się, aby najmniejsza wartość oporności izolacji przewodów w pomieszczeniach wilgotnych i pomieszczeniach o wyziewach żrących nie była mniejsza od wartości oporności podanej w ust. 1:
- o 200 Ω na 1 wolt przy napięciu międzyprzewodowym do 250 V,
- o 500 Ω na 1 wolt przy napięciu międzyprzewodowym powyżej 250 V.
Rys. 5. „Przepisy budowy urządzeń elektrycznych” z 1960 roku
Dopuszcza się ulgę w zakresie wymaganych w ust. 1 oporności izolacji dla instalacji wykonanych przewodami wtynkowymi oraz instalacji w rurkach pod tynkiem w nowych budynkach. Pomiar oporności izolacji należy wykonać za pomocą induktora o napięciu co najmniej 500 wolt, przy otwartych obwodach, mierząc oporność izolacji każdej żyły względem ziemi i każdych dwóch żył względem siebie. W czasie pomiarów w sieci siłowej należy odłączyć odbiorniki, aparaty, przyrządy itp.
W sieci oświetleniowej żarówki należy wykręcić, a oprawy oświetleniowe, gniazda wtyczkowe, wyłączniki i tablice obwodów oświetleniowych załączyć. Główki bezpieczników i wkładki topikowe należy w czasie pomiaru usunąć z gniazd i podstaw bezpiecznikowych”.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o Rozporządzenie Ministra Energetyki i Energii Atomowej oraz Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać instalacje elektroenergetyczne i urządzenia oświetlenia elektrycznego z dnia 9 kwietnia 1977 r. [8]
Zgodnie z par. 33 przepisu [8]: „Rezystancja izolacji instalacji elektroenergetycznej w pomieszczeniach suchych, przejściowo wilgotnych i zapylonych, zmierzona induktorem o napięciu znamionowym co najmniej 500 V na odcinku między dwoma sąsiednimi zabezpieczeniami lub za ostatnim zabezpieczeniem, nie powinna być mniejsza od 1000 Ω na 1 V napięcia znamionowego instalacji. Dla instalacji elektroenergetycznej w nowo wykonanych budynkach z przewodami ułożonymi w otworach prefabrykowanych elementów budowlanych bezpośrednio pod tynkiem albo w rurach instalacyjnych pod tynkiem dopuszcza się na okres jednego roku od wykonania instalacji rezystancję izolacji mniejszą niż określona w ust. 1, lecz nie mniejszą od:
- 800 Ω na 1 V napięcia znamionowego instalacji przy napięciu znamionowym międzyprzewodowym nie większym niż 250 V,
- 500 Ω na 1 V napięcia znamionowego instalacji przy napięciu znamionowym międzyprzewodowym wyższym od 250 V.
Wartość rezystancji izolacji instalacji elektroenergetycznej w pomieszczeniach wilgotnych, bardzo wilgotnych i o wyziewach żrących oraz na zewnątrz pomieszczeń powinna zapewnić bezpieczne użytkowanie instalacji”.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o PN-88 E-04300 [9]
Zgodnie z wymaganiami normy [9], należy zmierzyć rezystancję izolacji między:
a) każdym przewodem fazowym a ziemią,
b) przewodem neutralnym a ziemią w układach sieciowych, w których przewód neutralny ma taką samą izolację względem ziemi jak przewody fazowe, po odłączeniu wszystkich połączeń z uziemieniem,
c) każdymi dwoma przewodami roboczymi (fazowymi i neutralnym).
Przed wykonaniem pomiarów należy:
- odłączyć zasilanie,
- odłączyć wszystkie odbiorniki (wykręcić żarówki i lampy wyładowcze, wyjąć wtyczki odbiorników przenośnych, odłączyć przewody od odbiorników zainstalowanych na stałe),
- odłączyć wszystkie elementy mogące ulec uszkodzeniom (np. elektroniczne),
- zamknąć wszystkie łączniki.
Dopuszcza się, aby przy wykonywaniu pomiarów wg poz. a) i b) wszystkie przewody fazowe i przewód neutralny były połączone razem. Pomiary należy wykonać prądem stałym o napięciach probierczych nie mniejszych niż podane w tabeli 3. [9].
Wynik pomiaru należy uznać za dodatni, jeżeli rezystancja izolacji jest nie mniejsza niż podana w tabeli 3.
Tab. 3. Minimalne wartości rezystancji izolacji wg [9]
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o PN-93 E-05009/61 [10]
Zgodnie z wymaganiami normy [10], rezystancję izolacji należy zmierzyć:
- między przewodami roboczymi branymi kolejno po dwa;
UWAGA: w praktyce pomiar ten można wykonać tylko w czasie montażu instalacji, przed przyłączeniem odbiorników.
- między każdym przewodem roboczym i ziemią.
UWAGI: 1. W układach TN-C przewód PEN traktuje się jako część uziomu.
2. W czasie tego pomiaru przewody fazowe i neutralny mogą być ze sobą połączone.
Rezystancja izolacji, zmierzona przy napięciu probierczym o wartościach podanych w tabeli 4. jest zadowalająca, jeżeli jej wartość dla każdego obwodu przy wyłączonych odbiornikach nie jest mniejsza od odpowiedniej wartości podanej w tabeli 4. Pomiary należy wykonać prądem stałym.
Tab. 4. Minimalne wartości rezystancji izolacji wg [10]
Przyrząd probierczy powinien umożliwiać zasilanie napięciem probierczym podanym w tabeli 4., przy obciążeniu prądem 1 mA. Jeżeli w obwód są włączone urządzenia elektroniczne, należy jedynie wykonać pomiar między przewodami fazowymi połączonymi razem z przewodem neutralnym a ziemią.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o PN-IEC 60364-6-61:2000 [11]
Zgodnie z wymaganiami normy [11] rezystancję izolacji należy zmierzyć:
- między kolejnymi parami przewodów czynnych;
- między każdym przewodem czynnym a ziemią.
UWAGI: 1. W układach TN-C przewód PEN traktuje się jako część uziemienia.
2. W czasie tego pomiaru przewody fazowe i neutralny mogą być ze sobą połączone.
Rezystancja izolacji, mierzona przy napięciu probierczym o wartościach podanych w tabeli 5. jest zadowalająca, jeżeli jej wartość dla każdego obwodu przy odłączonych odbiornikach nie jest mniejsza niż odpowiednia wartość podana w tabeli 5.
Tab. 5. Minimalne wartości rezystancji izolacji wg [11]
Pomiary należy wykonać prądem stałym. Przyrząd probierczy powinien umożliwiać zasilanie napięciem probierczym podanym w tabeli 5., przy obciążeniu prądem 1 mA. Jeżeli w obwód są włączone urządzenia elektroniczne, to należy jedynie wykonać pomiar między przewodami fazowymi połączonymi razem z przewodem neutralnym a ziemią.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o PN-HD 60364-6:2008 [12]
Zgodnie z wymaganiami normy [12], rezystancję izolacji należy zmierzyć między przewodami czynnymi a przewodem ochronnym, przyłączonym do układu uziemiającego. Do tego pomiaru przewody czynne można połączyć razem.
Jeżeli istnieje prawdopodobieństwo, że ograniczniki przepięć (SPD) lub inne urządzenia mogą mieć wpływ na próbę sprawdzającą lub mogą się uszkodzić, takie urządzenia należy odłączyć przed wykonaniem pomiaru rezystancji izolacji. Jeżeli odłączenie takich urządzeń jest w sposób uzasadniony niewykonalne (np. w przypadku stałych gniazd wtyczkowych z wbudowanymi SPD), napięcie probiercze dotyczące szczególnego obwodu może być obniżone do 250 V dc, ale rezystancja izolacji powinna mieć wartość co najmniej 1 MΩ. Rezystancja izolacji mierzona przy napięciu probierczym jest zadowalająca, jeżeli wynik badania dla każdego obwodu przy odłączonych odbiornikach nie jest mniejszy niż odpowiednia wartość podana w tabeli 6.
Tab. 6. Minimalne wartości rezystancji izolacji wg [12]
UWAGA 1: do celów pomiarowych przewód neutralny odłącza się od przewodu ochronnego.
UWAGA 2: w układach TN-C pomiar wykonuje się między przewodami czynnymi a przewodem PEN.
UWAGA 3: w pomieszczeniach, w których występuje zagrożenie pożarowe, pomiar rezystancji izolacji powinien być wykonany między przewodami czynnymi. W praktyce może być konieczne wykonanie tego pomiaru podczas montażu instalacji, przed przyłączeniem wyposażenia.
UWAGA 4: wartości rezystancji izolacji są zwykle dużo większe niż wartości podane w tabeli 6A. Jeżeli takie wartości wykazują ewidentne różnice, konieczne są dalsze badania dla zidentyfikowania przyczyn.
Pomiary stanu izolacji wykonywane w oparciu o PN-HD 60364-6:2016 [13]
Zgodnie z wymaganiami normy [13], rezystancję izolacji należy zmierzyć:
- między przewodami czynnymi,
- między przewodami czynnymi a uziemionym przewodem ochronnym/ochronno-neutralnym (podczas pomiaru wszystkie przewody czynne mogą być zwarte ze sobą). Do tego pomiaru przewody czynne można połączyć razem. Jeżeli obwód zawiera wyposażenie, które może mieć wpływ na wyniki lub może zostać uszkodzone podczas pomiarów, pomiar należy przeprowadzić tylko między połączonymi ze sobą przewodami czynnymi a uziemieniem.
Rezystancja izolacji mierzona przy napięciu probierczym jest zadowalająca, jeżeli wynik badania dla każdego obwodu przy odłączonych odbiornikach nie jest mniejszy niż odpowiednia wartość podana w tabeli 7.
Tab. 6. Minimalne wartości rezystancji izolacji wg [13]
Podsumowanie
Przepisy normalizujące zasady badania i oceny stanu izolacji zmieniały się w Polsce wraz z upływem lat oraz rozwojem wiedzy i uwzględnieniem doświadczeń pomiarowych, zdobytych podczas użytkowania sieci i instalacji elektrycznych.
Z analizy przedstawionych przepisów i norm można wysnuć wniosek, iż kolejne zmiany w sposobie wykonywania badania oraz ich oceny związane były z dostosowywaniem ich do ówczesnego stanu wiedzy technicznej w tym zakresie oraz do stosowanych w danym czasie materiałów i technologii.
Literatura
- L. Danielski, W. Jabłoński, S. Osiński, Badania instalacji elektrycznych niskiego napięcia, część II, Centrum Szkoleniowe TREES, Wrocław 1998,.
- R. Domański, Ocena stanu izolacji na podstawie rozkładu prądu i rezystancji w funkcji czasu trwania pomiaru, w: materiały konferencyjne ELSAF 2022, OWPWr, Wrocław 2022.
- S. Czapp, Kontrola stanu izolacji instalacji elektrycznych niskiego napięcia – przegląd aktualnych wymagań w zakresie prób i pomiarów, INPE: Informacje o Normach i Przepisach Elektrycznych, miesięcznik SEP, 2011, R. 17, nr 139 (kwiecień 2011), s. 3–21.
- Przepisy bezpieczeństwa dla urządzeń elektrycznych o napięciu do 250 woltów, Ministerstwo Pracy i Opieki Społecznej, Warszawa 1919.
- Przepisy i normy Związku Elektrotechników Niemieckich, Wydawnictwo Związku Elektrowni Polskich, Warszawa 1924.
- Przepisy budowy i ruchu urządzeń elektrycznych prądu silnego, PNE 10-1932/46, SEP, Warszawa 1947.
- Przepisy budowy urządzeń elektrycznych, Ministerstwo Górnictwa i Energetyki, Państwowa Inspekcja Energetyczna, Warszawa 1960.
- Rozporządzenie Ministrów Energetyki i Energii Atomowej oraz Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska z dnia 9 kwietnia 1977 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać instalacje elektroenergetyczne i urządzenia oświetlenia elektrycznego (Dz.U. 1977 nr 14 poz. 58).
- PN-E-04300:1988 Instalacje elektryczne na napięcie nie przekraczające 1000V w budynkach. Badania techniczne przy odbiorach
- PN-E-05900:1993 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Sprawdzania - Sprawdzenia odbiorcze.
- PN-IEC 60364-6-61:2000. Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Sprawdzanie - Sprawdzanie odbiorcze.
- PN-HD 60364-6:2008 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 6: Sprawdzanie
- PN-HD 60364-6:2016-07 Instalacje elektryczne niskiego napięcia - Część 6: Sprawdzanie
- K. Drewnowski, Pomiary elektrotechniczne, Wydawnictwa Biblioteki Politechnicznej, Lwów 1914.
- J. Wiatr, Statystyki pożarów budynków, których przyczyną była niesprawna instalacja elektryczna lub przyłączone do niej urządzenia elektryczne, za lata 2000–2019, „elektro.info” 4/2020.
