Test de résistance d'isolation électrique

La partie d’un circuit électrique qui se détériore généralement très lentement et finit par tomber en panne de manière inattendue est connue sous le nom d’isolation. Un enroulement de moteur, un câble d’alimentation et la barrière interne d’un disjoncteur assurent soit correctement la fonction de séparation, soit non. L’essentiel est que la différence entre une installation sûre et une installation non sûre en termes d’isolation est généralement mesurée par le seuil de résistance d’isolation de l’un ou l’autre circuit. Un testeur d’isolation vous offre la possibilité de vérifier jusqu’où l’installation s’est dégradée. En appliquant une petite tension continue à travers des morceaux d’isolation, on peut mesurer la capacité de l’isolation à retenir cette tension.

Réponse simple : Le test de résistance d’isolation utilise une tension continue appliquée à travers la couche d’isolation afin de mesurer la quantité de courant de fuite, exprimée en méga- ou gigaohms. Les tensions nominales de test sont : 250 V (circuits de commande basse tension), 500 V (équipements basse tension évalués à 230/400 V), 1 000 V (câbles et moteurs évalués jusqu’à 1 kV), et 2 500 – 5 000 V (équipements évalués en moyenne tension). Il est nécessaire d’attendre 60 secondes avant d’effectuer la mesure. Dans la plupart des cas, 1 MΩ est typique pour les circuits basse tension. Pour les machines tournantes, cela varie de 1 MΩ à 1 MΩ supplémentaire pour chaque kV de tension nominale de la machine à 40°C selon la norme IEEE 43 ; dans le cas d’un équipement neuf, la résistance d’isolation doit être supérieure à 100 MΩ. L’indice de polarisation doit dépasser 2,0 (calculé en divisant le résultat à 10 minutes par celui à 1 minute). Si le résultat est inférieur à 1,5, cela indique la présence d’humidité ou de contamination.

Ce que mesure réellement un test de résistance d’isolation

Le test est facile à comprendre, mais il est souvent mal interprété. Pour effectuer le test, une tension continue connue est appliquée soit entre un conducteur et la terre, soit entre deux conducteurs, et le matériau isolant permet de mesurer le faible courant qui le traverse. En raison de la très faible intensité de courant présente lors de la mesure de l’isolation – de l’ordre du nanoampère au microampère pour une bonne isolation – la résistance obtenue est très élevée, ce qui explique pourquoi les résultats sont exprimés en mégaohms ou gigaohms plutôt qu’en ohms, et pourquoi les multimètres classiques ne peuvent pas effectuer ce test. Un multimètre numérique classique mesure la résistance en appliquant une faible tension dans le circuit, ce qui ne permet pas d’évaluer le système d’isolation.

Ce que le test doit déterminer n'est pas une valeur arbitraire mais plutôt une différence par rapport à une valeur attendue. L'isolation peut être altérée par l'humidité, la chaleur, la contamination, les dommages mécaniques et le processus de décharge partielle, qui réduisent tous significativement la résistance du matériau isolant. Ainsi, lorsque l'isolation est bonne, la valeur de résistance est suffisamment élevée, prouvant que l'isolation fonctionne au moment de la mesure ; mais lorsque la résistance a chuté de moitié depuis la dernière mesure, cela signifie que l'isolation s'est détériorée, ce qui est beaucoup plus important dans ce cas et une raison pour laquelle ce test doit faire partie du processus de surveillance plutôt qu'un événement isolé.

Pourquoi le test utilise du courant continu, et les trois courants impliqués

L'isolation agit différemment de la résistance. Lorsqu'une tension continue est appliquée, trois courants sont présents – connaître ces courants éclaire presque tous les aspects pratiques du processus de test.

• Courant de charge capacitive. Le système d'isolation agit comme un condensateur ; cela signifie que la capacité initiale est très élevée, mais elle s'estompe en quelques secondes.
• Courant d'absorption diélectrique. Les molécules de l'isolation se comportent en fonction du champ électrique entrant. Ce courant s'estompe rapidement en quelques minutes, mais c'est celui qui rend l'indice de polarisation efficace.
• Courant de fuite ou de conduction, qui est un courant en régime permanent circulant dans la résistance de l'isolation.

Puisque les deux premiers courants accompagnent le troisième, la lecture ne peut être prise qu'après un certain temps suivant l'application de la tension, ce qui signifie qu'elle refléterait les courants présents dans les deux premiers cas. Ainsi, il est devenu une pratique courante d'enregistrer les données après au moins 60 secondes.

Tensions de test selon la classe d'équipement

La tension utilisée pour le test doit être suffisamment élevée pour détecter toute faiblesse tout en étant suffisamment basse pour éviter d'endommager une isolation déjà en parfait état. La tension réelle utilisée peut varier selon les différentes options disponibles, car elle est liée à l'équipement utilisé pour effectuer les tests.

Une convention courante qui doit être retenue dans toute spécification est que les équipements classés à 500 V ou moins sont généralement testés à une tension pouvant atteindre jusqu'à deux fois la tension nominale. Dans le cas des équipements classés à une tension supérieure, la tension de test est généralement un peu plus proche de la tension nominale. La norme principale pour ce type d'instrument est la IEC 61557-2 et la norme pour les tests de machines est la IEEE 43. Lorsqu'aucune tension n'est mentionnée dans la spécification, cela est considéré comme un défaut de la spécification plutôt que comme un choix de l'installateur — c'est la même tension utilisée à chaque fois avec la même durée ou la tendance sera faussée.

Ce qui mérite d'être testé, et à quelle fréquence

Ce ne sont pas seulement les câbles qui nécessitent des tests ; en fait, chaque fois que deux conducteurs rencontrent un diélectrique qui les sépare l'un de l'autre, un test est nécessaire. Chaque type d'équipement a son propre cycle de test unique. Les moteurs qui font fonctionner les pompes, mélangeurs, broyeurs, ventilateurs, compresseurs et toutes les unités de réfrigération sont des exemples bien connus car ces types d'appareils deviennent défectueux à cause de l'humidité et des cycles de chauffage/refroidissement. Tout problème dans l'un des enroulements provoque instantanément l'arrêt de toute la ligne de production. Le test des câbles a lieu au moment de l'installation et ensuite selon les besoins, en particulier si le câble est enterré, humide ou exposé à l'air libre. Les appareillages de commutation effectuent des tests d'isolation lors de l'acceptation et après toute réparation. Le test des transformateurs comprend le test de l'huile et la vérification de l'isolation des enroulements en même temps. Enfin, des dispositifs tels que les disjoncteurs, contacteurs et prises doivent subir des tests d'intégrité diélectrique à la fois lors des essais type et avec toutes les unités fabriquées en atelier.

Deux aspects liés au temps sont pris en compte dans toute mise en œuvre pratique. Tout d'abord, la mesure doit être effectuée soit lorsque l'équipement est neuf (ou renouvelé) afin d'évaluer la dégradation de l'équipement. L'arrêt programmé des dispositifs rend le test possible, car le test nécessite que les machines soient éteintes, isolées et déchargées. Lire un contexte sur la planification d'un arrêt d'usine explique pourquoi ces fenêtres sont le bon moment pour l'ensemble du calendrier des tests électriques plutôt que pour un seul équipement à la fois.

La procédure de test, étape par étape

Le test de résistance d'isolation est réalisé sous haute tension et sur un équipement normalement sous tension. Cette méthode est le minimum absolu ; de nombreux codes locaux et instructions de site locales y ajoutent des exigences, et aucun des points mentionnés ne peut être exclu.

• Définir la limite et la référence. Identifier tous les composants à vérifier et obtenir les résultats précédents ainsi que la température ambiante lors des mesures.
• Déconnecter et verrouiller. Couper l'alimentation, appliquer le verrouillage/étiquetage, et s'assurer que l'installation est hors tension à l'aide d'un indicateur de tension approuvé.
• Déconnecter les éléments qui ne doivent pas être testés. Les dispositifs électroniques, variateurs de fréquence (VFD), dispositifs de protection contre les surtensions, modules PLC et relais électroniques doivent être déconnectés, car la tension de test peut les endommager. Évitez de connecter des circuits en parallèle afin d’obtenir la mesure souhaitée.
• Déconnexion de la terre. La charge capacitive stockée dans les longues longueurs de câble et les enroulements peut être mortelle ; c’est pourquoi il est nécessaire de mettre à la terre les conducteurs et de les maintenir à la terre pendant une longue période.
• Connectez le testeur et choisissez la tension de test. Testez d’abord le conducteur à la terre, puis conducteur à conducteur si nécessaire. Réglez la tension dans le cadre des spécifications.
• Appliquez la tension et attendez. Effectuez la mesure pendant soixante secondes, ou pendant dix minutes dans le cas de l’indice de polarisation.
• Faites des enregistrements et mettez à la terre au préalable. Notez la valeur ainsi que la tension, le temps et la température ambiante. Ne retirez pas les câbles sans mettre l’équipement à la terre.

Pour les dispositifs de protection et de commutation individuels, les points de mesure spécifiques et les critères d’acceptation diffèrent de ceux d’un câble ou d’un enroulement. Le test d’isolation est l’un des nombreux contrôles qu’un disjoncteur doit passer, aux côtés de la résistance de contact, de la vérification du temps de déclenchement et du fonctionnement mécanique, et l’ensemble complet est décrit dans un guide de test d’un disjoncteur pour toute personne élaborant une procédure de mise en service.

Ce qui compte comme une bonne lecture

Il est incorrect d’affirmer qu’un seul chiffre existe pour décrire un aspect spécifique d’un produit. Il existe un ensemble de paramètres différents qui nous renseignent sur les capacités d’un certain type d’instruments dans des conditions précises, et le défi consiste à savoir quel référentiel exact doit être utilisé.

Il y a deux remarques concernant ce tableau. Premièrement, un chiffre élevé ne signifie pas que l’isolation est adéquate ; le système d’isolation en fin de vie peut donner de bons résultats dans des conditions sèches mais échouer après une semaine de pluie. C’est pourquoi la conditionnement à l’humidité et le suivi sont importants. Deuxièmement, une lecture faible n’indique pas toujours un défaut. La contamination à la surface des bagues et isolateurs, l’eau dans une boîte de jonction, ou un instrument laissé en contact avec le conducteur pendant le test peuvent entraîner une lecture faible pour une isolation saine.

DAR et IP : quand un seul chiffre ne suffit pas

Le rapport d'absorption diélectrique (DAR) est la résistance à 60 secondes divisée par la résistance à 30 secondes. L'indice de polarisation (PI) est la résistance à 10 minutes divisée par la résistance à 1 minute. Les deux tirent parti du fait que le courant d'absorption se dissipe plus lentement dans une isolation sèche et propre par rapport à une isolation contaminée par l'humidité et les dépôts.

Les machines en bon état affichent un PI de 2 ou plus, car le courant diminue entre la marque d'une minute et celle de dix minutes, ce qui conduit à un ratio croissant. Une isolation remplie d'humidité ou de contaminants atteint presque immédiatement son courant de fuite en régime permanent, rendant le ratio plat et même inférieur à 1. Les valeurs seuils largement reconnues sont : au-dessus de 2,0, bon état ; de 1,5 à 2,0, à investiguer ; en dessous de 1,5 indique un problème qui peut ou non être résolu par séchage et nettoyage. La seule restriction ici est que le PI devient sans signification en dessous d'environ 1 MΩ de résistance d'isolation en raison de la dominance du courant de fuite sur l'absorption ; ainsi, vérifiez d'abord la résistance simple, puis envisagez d'utiliser le ratio.

Température, humidité et corrections qui rendent les lectures comparables

La résistance d'isolation est fortement impactée par la température et la formule impliquée est suffisamment robuste pour faire paraître une observation naïve comme une comparaison erronée. Pour chaque augmentation de température de 10°C au-dessus de la température de référence, la valeur de la résistance d'isolation est à peu près divisée par deux, et pour chaque baisse de 10°C en dessous de la température de référence, la valeur de la résistance d'isolation double inversement. Ainsi, si une mesure de résistance d'isolation indique 200 MΩ à 15°C, puis 100 MΩ en été à 25°C, ce n'est pas un signe de dégradation mais une indication d'un simple suivi de la courbe de dépendance.

La norme IEEE 43 traite ce problème en exigeant que les mesures de résistance d'isolation soient prises et corrigées à une température de référence de 40°C, ce qui permet de comparer les mesures tout au long des saisons, etc. En pratique, une courbe de correction est appliquée pour la classe d'isolation et les valeurs réelles obtenues après mesure avec la courbe de correction appliquée sont suivies. L'humidité est également un facteur dans ce cas, mais elle est moins contrôlée.

Cinq erreurs qui produisent des résultats trompeurs

• Ne pas décharger avant et après la prise des mesures. . Un câble ou un enroulement chargé présente une tension dangereuse après le test. Le danger est pour le technicien et l'erreur de données est due au test effectué sur un circuit sous tension.
• Avoir l'équipement connecté. Les variateurs de fréquence (VFD), les parafoudres, les modules d'entrée PLC et les relais électroniques ne sont pas conçus pour supporter les tensions de test et peuvent être endommagés ou court-circuiter la mesure, ce qui entraîne une lecture basse.
• Tester pendant une courte durée. Une lecture de cinq secondes mesure en réalité le courant de charge. De cette manière, rien ne peut être corrélé à cette mesure et la tendance sera du bruit.
• Ignorer la température. Obtenir une valeur sans indiquer la température à laquelle cette valeur a été obtenue ne fait pas une bonne série historique ; et la série historique est la raison du test.
• Se fier à une seule lecture. Le test d'isolation concerne les tendances. Une valeur sans référence ou historique ne permet pas de distinguer un système stable d’un système défectueux.

Mégoohmmètre ou testeur hipot : pas le même instrument.

Les mégohmmètres et les testeurs hipot sont souvent confondus, cependant, ce sont deux outils différents avec des différences fondamentales. Un mégohmmètre, également appelé testeur de résistance d’isolation, teste l’isolation par application d’une tension continue spécifique, mesure le courant de fuite et fournit des lectures en mégohms. Le mégohmmètre est un outil de diagnostic non dangereux, s’il est utilisé correctement, et il convient aux tests sur site, à la mise en service et à l’analyse des tendances de performance.

Le test hipot, en revanche, est la méthode consistant à appliquer des tensions HV et à garantir la fiabilité de l’isolation. Un testeur hipot applique une tension beaucoup plus élevée – selon les normes IEC, elle doit être égale à deux fois la tension opérationnelle plus 1 000 V – pendant une période spécifique, généralement une minute, et vérifie si l’application de cette tension entraîne un courant de fuite dans les limites fixées par les normes. Il aide à déterminer si l’isolation peut supporter le stress de tension ou non, et il peut détruire une isolation défectueuse. C’est pourquoi le test hipot doit être réalisé dans un environnement correctement contrôlé, plutôt que sur le terrain.

D’une lecture unique à un programme : références et tendances.

Le test d’isolation est précieux en termes de comparaison plutôt que de mesure. Un programme comprend quatre composants : une mesure de référence lors de la mise en service où la tension de test et le temps de maintien sont notés ; un processus de test standardisé afin que chaque test soit comparable aux tests précédents ; un système d’enregistrement consignant la tension, le temps et les températures ; et le fait qu’une tendance globale de l’état de l’isolation est surveillée plutôt que la valeur absolue.

La règle d’alarme pratique la plus courante sur tout site est que l’isolation a chuté de plus de 50 % par rapport à sa valeur de référence ou que son indice de polarisation est devenu inférieur à 1,5. Aucune de ces conditions ne suffit à déclencher des réparations spécifiques, mais les deux nécessitent une enquête sur l’état de l’isolation incluant nettoyage, séchage et retest si la situation l’exige. Ainsi, une isolation régulièrement testée de cette manière est réparée selon un calendrier établi tandis qu’une isolation non testée tombe en panne de manière inattendue.

Test d’isolation en production : de l’échantillonnage à chaque unité.

L’efficacité de l’ensemble du processus dépend des mêmes facteurs concernant l’équipement déjà installé. Sur la ligne de production, il se transforme en une porte de qualité, et la question devient “ combien de produits tester et pourquoi ”.”

L'inspection par échantillonnage sert de solution traditionnelle, où plusieurs échantillons d'un lot sont testés et l'on suppose que le reste est identique. La philosophie fonctionne lorsque le processus est stable, et qu'aucun dommage majeur ne surviendra en cas de défaut., Cependant, elle échoue au point critique de son application, car elle néglige les défauts qui surviennent régulièrement uniquement à un point spécifique — tels que les problèmes de contamination du moulage, de l'insert et des perturbations de la barrière.

La distinction entre l'échantillonnage et le test à 100 % et les conditions dans lesquelles chacun est défendable, est le sujet de

comparaison entre tests manuels et automatisés , et la conclusion pour les composants critiques pour la sécurité est cohérente : le défaut que vous n'avez pas testé est celui qui atteint le client., Pourquoi un dispositif de protection ne peut pas être échantillonné.

Si le produit en question est un dispositif de protection, la résistance diélectrique est une caractéristique nécessaire.

Un disjoncteur ou un DDR qui échoue à un test d'isolation ne pourra pas isoler efficacement une panne, ce qui entraîne la nécessité inévitable de rappeler un lot qui a été échantillonné plutôt que réellement testé. ligne de production automatique MCB, C'est la principale raison pour laquelle les producteurs de masse de composants électriques effectuent les tests diélectriques et de résistance d'isolation en cours de processus, testant chaque unité au cours de la production.

FAQ

L'économie de cette démarche n'est pas spéculative ; le calcul du retour sur investissement du passage de l'échantillonnage manuel au test automatisé à 100 % des disjoncteurs miniatures est analysé dans

Tout d'abord, déconnectez et isolez le câble d'alimentation du réseau. Assurez-vous qu'il n'y a pas de fils sous tension – si un conducteur présente un danger pour les appareils domestiques, déconnectez-le. Déchargez également les fils souterrains à la terre. Configurez un testeur de résistance d'isolement en le connectant à un fil sous terre en vous assurant que la tension correcte est sélectionnée — 500 V pour un circuit 230/400 V ou 250 V pour un circuit de commande basse tension. Attendez quelques secondes avant de prendre la lecture. Répétez le test avant de débrancher le testeur.

Quelle est une bonne lecture Megger sur un fil ?

En ce qui concerne le câblage fonctionnant en dessous des 1000 volts habituels, on peut dire que tout ce qui est au-dessus de 1 mégaohm signifie qu'il satisfait aux normes courantes, cependant, ce niveau doit être bien supérieur à 100 MΩ pour un câblage acceptable. Si la mesure montre des valeurs inférieures à 1 MΩ, cela indique un défaut comme l'humidité ou un dommage, ce qui signifie un nettoyage et un séchage suivis d'un autre test. Lors des comparaisons, la meilleure pratique est de comparer les lectures actuelles aux lectures précédentes pour le même circuit, mesurées à la même température.

Quel est un bon résultat de test de résistance d'isolement ?

La réponse dépend de la classe de l'équipement. Les circuits basse tension nécessitent au moins 1 MΩ, tandis que pour les équipements basse tension nouvellement installés, la mesure de la résistance d'isolement sera généralement supérieure à 100 MΩ. La résistance d'isolement requise pour les machines tournantes est égale à la valeur de la tension en kilovolts plus 1 MΩ (selon IEEE 43 et après ajustement pour 40 degrés Celsius) pour les machines avec un P.I. supérieur à 2,0. Les valeurs typiques de résistance d'isolement pour les équipements nouvellement générés sont en mégaohms.

Un test de résistance d'isolement est-il identique à un test Megger ?

En termes pratiques, la réponse est oui, mais en ce qui concerne l'usage technique du terme, la réponse est non. Un megger est un nom donné au testeur de résistance d'isolement mais, en réalité, les deux se réfèrent au même type de mesure. Une définition importante à garder à l'esprit est la différence entre un test hipot et un test megger. Le test hipot utilise une charge électrique à haute tension pour tester l'isolation électrique tandis que le megger utilise une tension donnée pour mesurer la résistance.

À quelle fréquence la résistance d'isolement doit-elle être testée ?

Chaque année pour les moteurs et générateurs critiques, et à chaque arrêt programmé pour le système de distribution électrique, le processus de test est employé. Puisque le test nécessite une coupure d'alimentation et un processus de décharge, le test peut être effectué lors des arrêts planifiés. La meilleure pratique est de créer une base de référence à l'installation et de réaliser les tests à intervalles réguliers avec la même tension et le même temps de stabilisation. Le même test doit être effectué après une intervention si possible.

Références

• IEEE — IEEE 43 : Pratique recommandée pour le test de la résistance d'isolement des machines électriques
• Commission électrotechnique internationale — IEC 61557-2 : Équipement de mesure de la résistance d'isolement
• Commission électrotechnique internationale — IEC 60243 : Résistance électrique des matériaux isolants
• Fluke Corporation — Guide sur les tests de résistance d'isolation et le suivi des données
• Vitrek — Notions de base sur les tests de résistance d'isolation
• Weschler Instruments — Test d'isolation : Mégaohmmètre ou testeur Hipot
• OSHA — Pratiques de travail liées à la sécurité électrique, 29 CFR 1910 Sous-partie S

Conclusion

L'importance du test de résistance d'isolation dans la maintenance électrique réside dans le fait qu'il s'agit d'une méthode rentable pour prédire une défaillance potentielle. Le processus consiste à appliquer une certaine tension continue, à attendre que les courants de charge et d'absorption cessent, à mesurer la valeur de fuite, et à fournir un niveau de résistance à condition qu'il ne soit pas utilisé pour une évaluation indépendante, mais principalement pour une comparaison avec le même test effectué dans le même contexte auparavant. La tension a une classe, elle peut donc être choisie parmi 250 V, 500 V, 1 000 V ou plus ; la lecture est effectuée à 60 secondes pour une valeur instantanée et à 10 minutes pour un indice de polarisation avec un facteur de correction tenant compte de 40 °C ; conformément à cette approche, la tendance doit être examinée et non seulement le chiffre lui-même. Lors de l'introduction de la méthode expliquée ci-dessus, elle peut être appliquée depuis un moteur de pompe d'usine jusqu'à une ligne d'assemblage déplaçant chaque interrupteur qu'elle produit à travers un traitement diélectrique : définir la méthode, enregistrer les conditions et consigner les données au fil du temps.