Værd at vide om isolationstest

Alle elektriske installationer og maskiner skal til enhver tid, og under alle forhold, opretholde en vis isolationsmodstand for at garantere elektrisk sikkerhed samt driftssikkerhed. Men isolationsmaterialer nedbrydes over tid, under påvirkning af bl.a. elektrisk, mekanisk, kemisk samt termisk stress. Derfor er der ingen garanti for at isolationsmodstanden målt i dag er opretholdt i morgen. At isolationsteste, og isolationstesterne selv, kaldes nogen gange fejlagtigt for at megge med en megger. Ordene er afledt af det amerikanske ord ”Meg-ohm meter”, altså mega ohm måler, da isolationsmodstand oftest måles i megaohm.

Isolationstest er en påkrævet test som skal foretages før idriftsætning af en elektrisk installation, for at sikre mod fejl på isolationsmaterialet, som kan være opstået under produktion, transport eller installation.

Er det ikke muligt at frakoble alle brugsgenstande før test, eller er man i tvivl, sikrer kortslutning af spændingsførende ledere også mod fejlagtig at påtrykke brugsgenstande en potentielt ødelæggende prøvespænding f.eks. mellem fase og nul. Bemærk at en fejl i installationen ellers kan føre til dette scenarie, selvom tilslutning i målepunkt udføres korrekt. Kortslutter bør derfor altid anvendes.

Bemærk at mange elektroniske belastninger har en tyristor beskyttelse til jord som ikke kan omgås. Det betyder at tyristoren typisk ”lukker op” og afleder teststrømmen til jord, ved isolationstest. I disse tilfælde vil man opleve en isolationsmodstand tæt på 0, på en ikke fejlramt installation. I denne situation skal brugsgenstande frakobles, ellers kan isolationstest ikke gennemføres.

Ved en isolationsfejl løber der en lækagestrøm. Isolationstesteren måler den påtrykte målespænding samt en eventuel lækagestrøm. Simpelt gengivet udregnes isolationsmodstanden derfor ganske ligetil med Ohms lov  

Forskellige scenarier

Test af installationskabler, som typisk testes med ”et enkelt skud”. Efter millisekunder til få sekunder efter prøvespænding påtrykkes, opnås en stabil værdi. Der er ingen nævneværdig kapacitet i installationen, så det giver ingen mening at analysere med f.eks. PI, DAR og DD (mere om analyse senere i denne tekst). Simpelt fortalt aflæses resultatet efter et par sekunder som f.eks. 0,0 MΩ eller >999MΩ, og tolkes umiddelbart som ”ikke OK” eller ”OK”. Det er denne type isolationstest som elektrikeren typisk foretager på elinstallationen i boliger, kontorbyggeri og industri, og den som de fleste elektrikere refererer til når de taler om ”isolationstest”.

Test af installationer med høj kapacitet og absorption ”modtager” derimod i en periode efter prøvespænding påtrykkes, en strøm, som opbygger en ladning. Det er altså ikke en lækagestrøm, men en strøm som oplader kapaciteten i installationen. Det betyder både at det tager lige fra sekunder til timer før et stabilt resultat opnås, ligesom analysemetoder kan tages i brug. Dette er f.eks. lange distributionskabler samt motor- og generatorvinkler.

Først skal installationen gøres spændingsløs og eventuelle kapacitorer skal aflades. Bemærk at f.eks. lange forsyningskabler kan have en meget høj kapacitet, hvilket også er grunden til at det er vigtigt at vælge en isolationstester med automatisk afladning efter test, hvis den skal anvendes til test af større installationer, da man eller kan risikere at stå med et spændingsløst kabel, opladet med en potentielt livsfarlig energi efter test.

Isolationstest kan foretages på flere måder, og ofte er en kombination nødvendig for et retvisende billede.

Kært barn har mange navne, og det de fleste elektrikere forbinder med isolationstest er en ”hurtig test” hvor mindre installationskabler påtrykkes en målespænding og værdien aflæses øjeblikkeligt. Ofte vist som f.eks. ”>999MΩ” eller ”OL” (udenfor skala) da isolationsmodstanden langt overstiger hvad instrumentet kan måle, og dermed ligger langt og sikkert fra grænseværdien. Mindre instrumenter ≤1000V viser typisk kun et resultat for isolationsmodstanden, men instrumenter er tilgængelige i alle spændingsniveauer med visning af f.eks. lækagestrøm, aktuel prøvespænding og analysemuligheder beskrevet herefter.

Begge metoder baseres på ændringen i isolationsmodstanden som funktion af tiden under test. Resultaterne påvirkes ikke nævneværdigt at temperatur, med mindre temperaturændringen sker under testen, og er derfor perfekte til forebyggende vedligehold, hvor en udvikling f.eks. fra år til år let kan følges, selv under skiftende ydre forhold. Bemærk at værdierne kan noteres og udregnes manuelt, men at mange isolationstestere har indbyggede analyse metoder. Metoderne er velegnet til test af fastmateriale isolation som f.eks. kabler og motorer. Metoderne er dermed ikke velegnet til f.eks. olienedsænkede transformerviklinger.

Er isolationsmaterialet i god stand, vil lækagestrømmen være lav, og målingen vil hovedsageligt påvirkes af den kapacitive opladning samt dielektriske absorption. Måleværdien [Ω] vil stige gennem målingens varighed, da disse ”ladestrømme” aftager i takt med at installationen oplades. Er isolationsmaterialet derimod i ringe stand, vil lækagestrømmen være konstant høj, ikke aftagende, hvilket vil give udslag i forholdet mellem modstandsværdierne som funktion af tiden.

Henviser til absorptionsstrømmen, også kaldt ”den langvarige ladestrøm”. Når installationen påtrykkes en DC prøvespænding, orienteres atomerne i isolationsmaterialets ladning i en bestemt retning, hvilket får en lille strøm til at løbe. Installationen testes i 10 minutter og en aflæsning af isolationsmodstanden noteres (evt. automatisk) efter 1- og 10 minutter. Forholdet mellem 10 minutters og 1 minuts resultat giver PI værdi. Det bør bemærkes at variationer af PI værdierne kan forekomme, så erfaringstal bør indhentes afhængig af installation så følgende bør blot ses som en eksempel. Fra IEEE43-2000 rekommandation for roterende maskineri:

Ved installationer med isolationstyper med lav absorption/hurtig polarisering, kan en 60 sekunders test være tilstrækkelig. Igen skal værdierne ses som vejledende, og erfaringstal bør indhentes.

Dielektrisk afladning DD kaldes også re-absorptions test og udføres ved måling af strømmen under dielektrisk afladning DD (Dielectric discharge). I modsætning til PI og DAR test, som kan påvirkes af en egentlig lækagestrøm, måles ved DD på afpolariserings strømmen, der opstår når atomerne i isolationsmaterialet falder på plads i deres naturlige, tilfældige orden, samt den kapacitive afladning efter test.

Installationen testes til en stabil værdi opnås, det vil sige at kun en eventuel lækagestrøm er til stede. Prøvespændingen fjernes fra testobjektet, uden at isolationstesteren frakobles, og den afladningsstrøm der efterfølgende løber måles automatisk af instrumentet. Strømmen består af både den kapacitive strøm og polariseringsstrømmen. DD test kan hjælpe med at identificere f.eks. defekte lag i isolationsmaterialer bestående af flere lag, som ikke nødvendigvis påvises ved isolationstest eller de tidsafhængige test, PI og DAR. Homogene, altså enkelt lags isolation, vil have en DD værdi tæt ved 0, mens multilayer isolationsmaterialer vil have en DD værdi op til 2. Igen skal værdierne ses som vejledende, og erfaringstal bør indhentes.

Medens fugt, forurening og kemiske påvirkninger på isoleringsmaterialet typisk afsløres af tidsbaserede tests som PI og DAR kan mekanisk og aldersbetinget nedbrydning, f.eks. krakelering, overses i disse tests. Her anvendes spændingsbaserede tests, hvor prøvespændingen gradvis øges, indtil gennemslag forekommer f.eks. gennem en revne i isolationsmaterialet.

Så i stedet for en stabil isolationsmodstand, ved den stadig stigende prøvespænding, vil kurven på et tidspunkt ”knække” og isolationsmodstanden vil falde drastisk.  

Trappetest øger trinvis spænding indtil testen gennemføres eller til gennemslag. Den er altså velegnet til at finde ”svageste led i kæden”, altså det svageste punkt i isolationsmaterialet. Dette fører til et voldsomt fald i den målte isolationsmodstand. Flere isolationstestere, typisk fra 5kV og op, tilbyder automatisk step test, hvor spændingstrin og varighed af trin kan defineres. Dette er næsten et must, da testens varighed let måles i minutter eller endog timer ved f.eks. store motorer og generatorer.

Medens trappetestens spændingstrin er groft inddelt, f.eks. 5 trin á 1000V fra 1000 til 5000V prøvespænding, som illustreret på figurer herover, giver højkvalitetsinstrumenter mulighed for rampetest. Rampetest hæver testspændingen i en jævn stigning, i modsætning til trappetestens øjeblikkelige og væsentlige forøgelse mellem trinene. Det giver mulighed for langt mere detaljeret analyse af isolationsmodstandens respons til prøvespændingen. Det giver desuden den fordel ved test på en begyndende nedbrudt isolation, at testen automatisk kan afbrydes netop når isolationsmodstanden falder drastisk og dermed kan destruktivt gennemslag ofte undgås. Det vil sige at installationen kan fejlmeldes men kan fungere til planlagt vedligehold, da isolationen ikke nødvendigvis er ”slået i stykker” af en høj prøvespænding.

Ved måling af meget høje isolationsmodstande, typisk fra GΩ skalaen, kan nøjagtigheden påvirkes af de små overfladestrømme, som flyder som lækagestrømme gennem fugt og forurening på isolationsmaterialets overflade. Disse overfladestrømme kan elimineres i målekredsen ved tilslutning af guard kabel.

Se hele vores store program af isolationstestere på vores hjemmeside. Instrumenter fra flere anerkendte leverandører, alle med sikkerhed og professionel funktionalitet i højsædet. Fra simple analoge instrumenter til avanceret digital analyse. Testspændinger fra 10V til 15kV. Kontakt os hvis du har spørgsmål.