Bir direnç ölçümü gerçekleştirirken ilgili personel, her iki yönde yapılan ölçümlerin sonuçları birbirinden farklı olmayacağı için bunun önemli olmadığını söyleyecektir. Ancak, güç tesislerinde ölçüm yapılması durumunda durum oldukça farklıdır. Test kablolarının bağlanma şekli, elde edilen sonuçları önemli ölçüde etkileyebilir.
Uzun yıllardır müşterilerimizden bu konuyla ilgili bir çok soru alıyoruz: “Örneğin bir güç kablosunun izolasyon direncini ölçerken bağlı test kablolarının polaritesi önemli midir?”
Genellikle, bir direnç ölçümü gerçekleştirirken ilgili personel, her iki yönde yapılan ölçümlerin sonuçları birbirinden farklı olmayacağı için bunun önemli olmadığını söyleyecektir. Ancak, güç tesislerinde ölçüm yapılması durumunda durum oldukça farklıdır. Yukarıda bahsedilen kablo durumunda test kablolarının bağlanma şekli, elde edilen sonuçları önemli ölçüde etkileyebilir.
İlk olarak, ölçümler sırasında ne tür bir akımla karşı karşıya olduğumuzu ve izolasyon direnci ölçümlerinin neden normal bir rezistif direnç üzerinde yapılan ölçümlerle aynı olamayacağını bilmemiz gerekir. Normal, bağlantısız bir alkalin pilde akan ve kademeli olarak kendi kendine deşarj olmasına neden olan bir akım hayal etmeye çalışın. Kaynaklar, kendi kendine deşarj oranının 30 günde %0,3 olduğunu belirtmektedir. Bunların kapasiteleri yaklaşık 3000 mAh’dir. Bu, bağlı olmayan bir pildeki akım akışının yaklaşık 12,5 μA olduğu anlamına gelir ve bu da 1000 V gerilimle ölçülen 80 MΩ dirence karşılık gelir.
Problem, MΩ yerine yüzlerce veya binlerce GΩ’luk direnç ölçtüğümüzde başlar. Bu gibi durumlarda, ölçülen akım, ticari olarak paketlenmiş pilleri boşaltan akımdan çok daha farklıdır. Bu akım 1000 hatta 50 000 kat daha düşüktür (10 000 V gerilimde 40 TΩ ölçümü sırasındaki test akımı gibi). Bu durumda, ölçüm her türlü enterferanstan etkilenir, örneğin:
⦁ Kabloların geometrik düzeninden kaynaklanan devrede akan akımlar. Ölçülen akım o kadar küçüktür ki, kabloların yalıtımından akan herhangi bir istenmeyen akım test akımıyla karşılaştırılabilir ve ölçüm sonucunu önemli ölçüde etkileyebilir. Bu nedenle, kabloları üst üste yerleştirmekten kaçınılmalıdır. SONEL S.A., ölçümler sırasında kullanılması durumunda bu sorunu ortadan kaldıran korumalı bir test kablosu sağlar
⦁ Bu tür düşük akımları ölçerken ve yalıtım durumu hakkında bilgi sahibi olmadan, cihaz tarafından üretilmeyen çeşitli kaynaklardan gelen akımların varlığında, örn:
çevredeki diğer kaynaklardan akım sızıntısı, elektrokimyasal yarı hücreler, vb. ölçüm cihazının akım girişi test sonuçlarını etkileyen akımlar taşıyabilir (kaçak akımlar).
⦁ Test kabloları ve ölçülen nesne alanındaki hareketlerden kaynaklanan ölçülen akımdaki değişiklikler. Bu, kapasitif dokunmatik ekranlarda kullanılana benzer bir olaydır. Hareket eden bir kişi kapasitör kapaklarından biri haline gelir. Dielektrik rolü esas olarak hava tarafından gerçekleştirilir. Test kablolarının ve ölçülen nesnenin yakınında hareket eden kişi(ler), bu ‘parazitik’ kapasitörün kapakları arasındaki mesafeyi değiştirerek kapasitansı değiştirir ve kapasitans değişikliği bir akım akışına neden olur (ölçüm cihazı potansiyellerin farkını sağlar). Korumalı bir kablo bu durumu ortadan kaldırır, ancak test edilen nesne korumasız olabilir; bu nedenle test edilen nesne ölçüm cihazına uygun şekilde bağlanmalıdır. Nesne hala korumasızsa, ölçüm sırasında hareketlerden kaçınılması önerilir. Aşağıda, nesneyi ölçüm cihazının pozitif elektrodu ile koruyacak ve aynı zamanda enterferans kapasitansın etkisini azaltacak test kablolarını bağlama yöntemine değineceğiz
⦁ Ölçüm cihazının ve test edilen nesnenin bulunduğu harici düşük frekanslı elektrik alanları. Yüksek frekanslı alanlar filtrelenir. Düşük frekanslı elektrik alanları (birkaç Hz’in altında), özellikle de 1 saniyeden daha uzun periyoda sahip olanlar doğru akıma (DC) çok benzer ve sonuçta dalgalanmalar olarak fark edilebilir
⦁ dielektriklerin polarizasyonu ile ilgili durumlar
⦁ kabloların keskin uçlarından korona deşarjı
Yukarıdaki bilgilere sahip olarak, izolasyon direnci test cihazını, test edilen nesneye bağlamanın farklı iki senaryosunu inceleyelim.
Test kablosunun (siyah) girişine girebilecek, ancak ölçülen izolasyonu temsil eden Rx direncinden akmadan olası ek akım kaynaklarını kontrol edeceğiz. Bu, kablo iletkeni ile kılıf arasındaki direnç anlamına gelir. Ölçümler sırasında, SONEL S.A. tarafından standart olarak sağlanan şilti bir kablo kullanılır.
ÖRNEK BİR
Enterferans kaynakları ve bunlara karşı koruma:
⦁ RUPŁ1 ve RUPŁ2 üzerinden akan düşük yalıtım direncine bağlı kaçak akımlar ortadan kaldırılır:
⦁ Kırmızı (+) ve siyah (-) kablolar arasındaki yalıtım üzerinde bir bant kullanarak GUARD kablosu (mavi) ile RUPŁ1,
⦁ İnce, mavi çizgi ile işaretlenmiş siyah (-) kablo üzerinde ekranlama yaparak RUPŁ2,
⦁ siyah kablo koruması ve çekirdeği arasındaki olası kaçak akımlar. RIZOL tarafından temsil edilmektedir:
⦁ Ölçüm cihazının iç tasarımı, test kablosu (-) ve koruması üzerindeki voltajın etkin bir şekilde aynı olmasını sağlar ( hata birkaç mV seviyesindedir). Ohm yasası uyarınca akım, potansiyeller arasındaki farka ve bu örnekte çok yüksek olan dirence bağlıdır. En kötü durumda, yüzlerce GΩ. Bu nedenle bu etkinin önemli olmadığı varsayılabilir,
⦁ RSKR3 ile birlikte IZAKŁ1 ve RSKR1’in neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ Ölçüm cihazının tasarımı, ölçüm sisteminin dahili korumasıyla parazit akımlarının etkisini ortadan kaldırır,
⦁ RSKR2 ile birlikte IZAKŁ1 ve RSKR1’in neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ etki ortadan kaldırılmamıştır,
⦁ Bu durumda, test akımının ölçüm girişine girerek test edilen RX direncini kısmen ihmal etme riski vardır. Bu, kırmızı kablonun (+) yalıtımından ve test edilen kablonun dış yalıtımından (kılıf) ve topraktan geçen kaçak akımın (veya diğer parazit akımın) ölçüm girişine gireceği durumdur,
⦁ RSKR2 ile birlikte IZAKŁ2 ve RSKR1 veya RSKR3’ün neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ etki ortadan kaldırılmamıştır,
⦁ Bu durumda, test akımının ölçüm girişine girerek test edilen RX direncini kısmen ihmal etme riski vardır. Bu, kırmızı kablonun (+) yalıtımından veya ölçüm cihazının yalıtımından ve test edilen kablonun dış yalıtımından (kılıf) ve ayrıca ölçüm girişine girmek için topraktan akan parazit akımının (başka bir kaynaktan kaynaklanan) durumudur.
ÖRNEK İKİ
⦁ RUPŁ1 ve RUPŁ2 üzerinden akan düşük yalıtım direncine bağlı kaçak akımlar ortadan kaldırılır:
⦁ Kırmızı (+) ve siyah (-) kablolar arasındaki yalıtım üzerinde bir bant kullanarak GUARD kablosu (mavi) ile RUPŁ1,
⦁ İnce, mavi çizgi ile işaretlenmiş siyah (-) kablo üzerinde ekranlama yaparak RUPŁ2,
⦁ siyah kablo koruması ve çekirdeği arasındaki olası kaçak akımlar. RIZOL tarafından temsil edilmektedir:
⦁ Ölçüm cihazının iç tasarımı, test kablosu (-) ve blendajı üzerindeki voltajın etkili bir şekilde aynı olmasını sağlar ( hata birkaç mV seviyesindedir). Ohm yasası uyarınca akım, potansiyeller arasındaki farka ve bu örnekte çok yüksek olan dirence bağlıdır. En kötü durumda, yüzlerce GΩ. Bu nedenle bu etkinin önemli olmadığı varsayılabilir,
⦁ RSKR3 ile birlikte IZAKŁ1 ve RSKR1’in neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ Ölçüm cihazının tasarımı, ölçüm sisteminin dahili ekranlaması sayesinde enterferans akımlarının etkisini ortadan kaldırır,
⦁ RSKR2 ile birlikte IZAKŁ1 ve RSKR1’in neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ IZAKŁ1 akımı ölçümü etkilemez, çünkü RSKR1 ve RSKR2 üzerinden ölçüm girişine giremez. Örneğin, harici kaynaklar tarafından indüklenen IZAKŁ1 akım akışının yokluğunda, RSKR1 ve RSKR2 üzerinden akan test voltajıyla ilgili kaçak akım da gerekli potansiyel farkının olmaması nedeniyle akmayacaktır. IZAKŁ1 akım akışı mevcutsa (harici kaynaklar tarafından indüklenen), o zaman sadece RSKR3 ve/veya RUPL1 veya RUPL2 üzerinden cihaz topraklaması ile kapatmak mümkün olacaktır – bu sadece ölçülen test voltajı değerinin değişmesine neden olacaktır ve bu değişiklik ölçümler sırasında dikkate alınacaktır,
⦁ bu bağlamda – etki ortadan kaldırılır,
⦁ IZAKŁ2 ve RSKR1 veya RSKR2 ile birlikte RSKR3’ün neden olduğu olası kaçak akımlar:
⦁ Her durumda, ölçüm girişine hiçbir akım akmaz, sadece cihazın topraklama girişine girebilir veya ölçüm cihazı tarafından ölçülen ölçüm voltajı üzerinde oldukça önemsiz bir etkiye sahip olabilir ve yalıtım direnci için test sonuçlarının görüntülenmesinde olası değişikliği dikkate alınır,
⦁ bu bağlamda – etki ortadan kaldırılır.
Bu nedenle SONEL S.A., test edilen nesnenin Şekil 3 ve 4’te gösterildiği gibi ikinci duruma uygun olarak bağlanmasını önermektedir.
Potansiyel olarak, yalıtım direnci sırasında, direnç ölçümünün sonucunu etkileyebilecek elektroendosmoz etkisi meydana gelir. Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü’ne bağlı yazarlar, elektrik makinelerinin direncinin test edilmesini tartışan IEEE Std 43™- 2013 adlı makalelerinde bundan bahsetmektedir. Suyun, örneğin bir elektrik alanının etkisi altındaki gözenekli cisimlerden akışını içerir. Bu fenomen oldukça düzensiz bir şekilde ve çoğunlukla eski termoplastik malzemelerde gözlemlenmiştir, ancak mühendisler uygulamada ıslak bir yalıtımın uygulanan voltajın polarizasyon yönüne bağlı olarak farklı direnç değerlerine tabi olabileceğini kanıtlamıştır. Tipik olarak, eski ve ıslak sargılar için, pozitif RISO+ kablosunun sargıya ve RISO- kablosunun toprağa (toprak) bağlı olduğu pozitif polarite için yalıtım direnci, ters polariteye göre daha yüksektir. Yalıtım direncinin yüksek değerinin elde edilmesi, aslında onarılması gerekirken cihazın daha fazla çalışması için onaylanmasına neden olabilir
Özetlemek gerekirse – dahili standartların ayrı düzenlemeleri ters polaritenin korunmasını gerektirmiyorsa, düşük potansiyelli terminalin kablonun veya motor sargısının çalışma çekirdeğine bağlanması önerilir. Bağlantı işlemleri sırasında yapılan iş miktarı aynı kalacaktır, ancak ölçüm doğruluğunun garantisi yalnızca cihaz test edilen nesneye düzgün bir şekilde bağlandığında elde edilir.
Kaynak:
[1] IEEE Std 43™-2013 (Revision of IEEE Std 43-2000) IEEE Recommended Practice for Testing Insulation Resistance of Electric Machinery.
