전기 절연 저항 시험

전기 회로에서 일반적으로 매우 천천히 열화되어 예기치 않은 순간에 고장 나는 부분을 절연이라고 합니다. 모터의 권선, 전원 케이블 및 차단기의 내부 장벽은 분리 기능을 제대로 수행하거나 그렇지 않을 수 있습니다. 중요한 점은 절연 측면에서 안전한 설치와 안전하지 않은 설치의 차이는 보통 회로의 절연 저항 임계값으로 측정된다는 것입니다. 절연 테스터는 설치가 얼마나 열화되었는지 확인할 수 있는 기회를 제공합니다. 절연체에 소량의 DC 전압을 가함으로써 절연이 얼마나 견딜 수 있는지 측정할 수 있습니다.

간단한 답변: 절연 저항 테스트는 절연층에 DC 전압을 가하여 누설 전류의 양을 메가옴 또는 기가옴 단위로 측정하는 방법입니다. 명목상 시험 전압은 다음과 같습니다: 250 V (저전압 제어 회로), 500 V (230/400 V 정격 저전압 장비), 1,000 V (최대 1 kV 정격 전압의 케이블 및 모터), 2,500 – 5,000 V (중전압 정격 장비). 측정을 수행하기 전에 60초를 기다려야 합니다. 대부분의 경우 저전압 회로에서는 1 MΩ가 일반적입니다. 회전 기계의 경우 IEEE 43에 따라 40℃에서 정격 기계 전압 kV당 1 MΩ씩 추가되어 1 MΩ에서 변동하며, 새 장비의 경우 절연 저항이 100 MΩ 이상이어야 합니다. 분극 지수는 2.0 이상이어야 하며(10분 결과를 1분 결과로 나눈 값), 결과가 1.5 미만이면 습기 또는 오염을 나타냅니다.

절연 저항 테스트가 실제로 측정하는 것

테스트는 이해하기 쉽지만 종종 오해를 받습니다. 테스트를 수행하려면 알려진 DC 전압을 도체와 접지 사이 또는 두 도체 사이에 가하고 절연 재료가 그 사이로 흐르는 소량의 전류를 측정할 수 있어야 합니다. 절연 측정 중에 흐르는 전류가 매우 적기 때문에(좋은 절연의 경우 나노암페어에서 마이크로암페어 수준) 얻어지는 저항 값은 매우 높으며, 이 때문에 결과가 옴이 아닌 메가옴 또는 기가옴 단위로 표현되고 일반 멀티미터로는 테스트를 수행할 수 없습니다. 일반 디지털 멀티미터(DMM)는 회로에 낮은 전압을 가하여 저항을 측정하지만 절연 시스템에 대해 아무것도 말할 수 있는 전압이 아닙니다.

테스트가 결정해야 하는 것은 임의의 값이 아니라 예상 값과의 차이입니다. 절연은 습기, 열, 오염, 기계적 손상 및 부분 방전 과정으로 인해 손상될 수 있으며, 이 모든 것이 절연 재료의 저항을 크게 낮춥니다. 따라서 절연이 양호할 때 저항 값은 충분히 높아 측정 시점에 절연이 정상 작동하고 있음을 증명하지만, 마지막 측정 이후 저항이 절반으로 떨어졌다면 절연이 악화되었음을 의미하며, 이는 훨씬 더 중요하고 이 테스트가 단독 이벤트가 아닌 모니터링 프로세스의 일부여야 하는 이유입니다.

왜 테스트에 DC가 사용되며, 관련된 세 가지 전류

절연은 저항과 다르게 작용합니다. DC 전압이 인가될 때 세 가지 전류가 존재하며, 이 전류들에 대한 이해는 테스트 과정의 거의 모든 실용적인 측면을 밝힙니다.

• 정전 용량 충전 전류. 절연 시스템은 커패시터처럼 작용합니다; 초기 용량은 매우 높지만 몇 초 내에 사라집니다.
• 유전 흡수 전류. 절연 분자는 들어오는 전기장에 따라 반응합니다. 이 전류는 몇 분 내에 빠르게 사라지지만, 이것이 분극 지수가 효과적인 이유입니다.
• 누설 또는 전도 전류, 절연 저항에서 흐르는 정상 상태 전류입니다.

첫 번째 두 전류가 세 번째 전류와 함께 존재하기 때문에, 전압이 인가된 후 일정 시간이 지난 후에만 측정값을 취할 수 있으며, 이는 처음 두 경우에 발생하는 전류를 반영합니다. 따라서 최소 60초 후에 데이터를 기록하는 것이 일반적인 관행이 되었습니다.

장비 등급별 테스트 전압

테스트에 사용되는 전압은 약점을 감지할 만큼 충분히 높아야 하며, 이미 완벽한 상태인 절연을 손상시키지 않을 만큼 충분히 낮아야 합니다. 실제 사용 전압은 테스트를 수행하는 장비에 따라 다를 수 있습니다.

어떤 사양에서든 기억해야 할 일반적인 관례 중 하나는 500V 이하로 정격된 장비는 일반적으로 정격 전압의 최대 두 배에 해당하는 전압에서 테스트된다는 것입니다. 이 전압보다 높은 정격의 장비의 경우, 테스트 전압은 보통 정격 전압에 더 가깝습니다. 이 유형의 기기에 대한 주요 표준은 IEC 61557-2이며, 기계 테스트에 대한 표준은 IEEE 43입니다. 사양에 전압이 명시되지 않은 경우, 이는 설치자의 선택이 아니라 사양의 결함으로 간주됩니다 — 매번 동일한 전압과 동일한 시간 동안 사용되어야 하며 그렇지 않으면 추세가 왜곡됩니다.

무엇을 테스트할 가치가 있으며, 얼마나 자주 해야 하는가

테스트가 필요한 것은 케이블뿐만이 아닙니다; 사실, 두 도체가 서로 분리된 유전체를 만나는 경우에는 언제나 테스트가 필요합니다. 각 장비 종류는 고유한 테스트 주기를 가지고 있습니다. 펌프, 믹서, 그라인더, 팬, 압축기 및 모든 냉동 장치를 작동하는 모터는 잘 알려진 예로, 이러한 유형의 장치는 습기와 가열/냉각 사이클로 인해 결함이 발생합니다. 권선 중 하나에 문제가 생기면 즉시 전체 생산 라인이 멈춥니다. 케이블 테스트는 설치 시점과 필요에 따라, 특히 케이블이 지하에 있거나 젖었거나 노출된 경우에 수행됩니다. 스위치기어는 인수 검사 시 및 수리 후 절연 테스트를 완료합니다. 변압기 테스트에는 오일 테스트와 권선 절연 검사도 포함됩니다. 마지막으로 차단기, 접촉기, 소켓과 같은 장치는 유형 테스트 중 및 공장에서 제조된 모든 유닛과 함께 유전체 무결성 테스트를 받아야 합니다.

실제 구현 계획에서 고려되는 두 가지 시간 관련 측면이 있습니다. 우선, 장비가 새 것이거나 갱신된 시점에 측정을 수행하여 장비 열화의 진행 상황을 평가할 수 있어야 합니다. 장치를 계획적으로 정지시키면 테스트가 가능해지는데, 테스트는 기계를 꺼야 하고, 격리하며, 부하를 제거해야 하기 때문입니다. 배경 읽기 제조 공장 가동 중단 계획 은 왜 이러한 기간이 전체 전기 테스트 일정에 적합한지, 한 번에 하나의 자산만을 위한 것이 아닌지를 설명합니다.

테스트 절차, 단계별

절연 저항 테스트는 고전압 하에서, 보통 전원이 공급되는 장비에 대해 수행됩니다. 이 방법은 절대 최소한의 방법이며, 많은 지역 규정과 현장 지침이 여기에 추가 사항을 포함하며, 언급된 어떤 사항도 제외할 수 없습니다.

• 한계와 기준을 정의합니다. 점검할 모든 구성 요소를 식별하고 이전 결과와 측정 당시의 주변 온도를 확보합니다.
• 분리 및 잠금. 전원을 차단하고, 잠금/태그아웃을 적용하며, 승인된 전압 표시기를 사용하여 설치가 무전원 상태임을 확인합니다.
• 테스트하지 않을 항목을 분리합니다. 전자 장치, VFD, 서지 보호 장치, PLC 모듈 및 전자 릴레이는 테스트 전압으로 인해 손상될 수 있으므로 반드시 분리해야 합니다. 의도한 측정을 얻기 위해 병렬 회로 연결을 피하십시오.
• 접지 분리. 긴 케이블 구간과 권선에 저장된 정전 용량 전하는 치명적일 수 있으므로, 도체를 접지하고 오랜 시간 동안 접지 상태를 유지하는 것이 필요합니다.
• 테스터를 연결하고 테스트 전압을 선택하십시오. 먼저 도체와 접지 간을 테스트하고, 필요 시 도체 간을 테스트하십시오. 전압은 사양 범위 내에서 설정하십시오.
• 전압을 인가하고 대기하십시오. 측정 시 60초 동안 실행하거나, 분극 지수 측정 시 10분 동안 실행하십시오.
• 기록을 작성하고 사전에 접지하십시오. 전압, 시간 및 주변 온도와 함께 값을 기록하십시오. 접지 없이 리드를 제거하지 마십시오.

개별 보호 및 차단 장치의 특정 측정 지점과 허용 기준은 케이블이나 권선과 다릅니다. 절연 테스트는 차단기가 통과해야 하는 여러 검사 중 하나이며, 접촉 저항, 트립 시간 검증 및 기계적 작동과 함께 전체 세트는 차단기 테스트 시운전 절차를 구성하는 사람들을 위한 가이드에 설명되어 있습니다.

좋은 측정값의 기준

제품의 특정 측면을 설명하는 단일 숫자가 존재한다고 말하는 것은 잘못된 것입니다. 특정 조건 하에서 특정 유형의 기기의 성능을 알려주는 다양한 매개변수 세트가 있으며, 정확히 어떤 벤치마크를 사용해야 하는지 아는 것이 도전 과제입니다.

해당 표에는 두 가지 주의 사항이 있습니다. 첫째, 높은 수치가 절연이 충분하다는 의미는 아닙니다; 수명이 다한 절연 시스템은 건조한 조건에서는 좋은 측정값을 보일 수 있지만 일주일간의 비 후에는 실패할 수 있습니다. 이 때문에 습기 조절 및 추세 분석이 중요합니다. 둘째, 낮은 측정값이 항상 결함을 의미하지는 않습니다. 부싱 및 절연체 표면의 오염, 접속함 내의 물, 또는 테스트 중 도체와 접촉된 상태로 남아 있는 계측기는 건전한 절연에 대해 낮은 측정값을 초래할 수 있습니다.

DAR 및 PI: 하나의 숫자로는 충분하지 않을 때

유전 흡수 비율(DAR)은 60초 시점의 저항을 30초 시점의 저항으로 나눈 값입니다. 분극 지수(PI)는 10분 시점의 저항을 1분 시점의 저항으로 나눈 값입니다. 두 지수 모두 흡수 전류가 습기와 오염물이 있는 절연체보다 건조하고 깨끗한 절연체에서 더 천천히 소산된다는 사실을 이용합니다.

양호한 상태의 기계는 1분 시점과 10분 시점 사이에 전류가 감소하여 비율이 증가하므로 PI가 2 이상을 나타냅니다. 습기나 오염물로 가득 찬 절연체는 거의 즉시 정상 상태 누설 전류에 도달하여 비율이 평평해지고 1보다 낮아질 수 있습니다. 널리 인정되는 기준값은 2.0 이상은 양호, 1.5에서 2.0 사이면 조사가 필요하며, 1.5 미만은 건조 및 청소로 해결될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 문제를 나타냅니다. 여기서 유일한 제한은 PI가 약 1 MΩ 이하의 절연 저항에서는 누설 전류가 흡수 전류를 지배하기 때문에 의미가 없다는 점입니다. 따라서 먼저 단순 저항을 확인하고 그 다음에 비율을 고려해야 합니다.

온도, 습도 및 측정값을 비교 가능하게 하는 보정

절연 저항은 온도의 영향을 크게 받으며, 이와 관련된 공식은 단순한 관찰을 잘못된 비교로 보이게 할 만큼 강력합니다. 기준 온도보다 10°C 상승할 때마다 절연 저항 값은 대략 절반으로 줄어들고, 기준 온도보다 10°C 낮을 때마다 절연 저항 값은 반대로 두 배가 됩니다. 따라서 15°C에서 절연 저항 측정값이 200 MΩ이고, 여름 25°C에서 100 MΩ으로 나타난다면 이는 열화의 신호가 아니라 온도 의존성 곡선을 따른 결과입니다.

IEEE 43는 이 문제를 해결하기 위해 절연 저항 측정을 40°C 기준 온도에서 수행하고 보정하도록 요구하여 계절에 따른 측정값 비교가 가능하게 합니다. 실제로는 절연 등급에 따른 보정 곡선을 적용하며, 보정 곡선을 적용한 후의 실제 측정값을 추적합니다. 습도도 이 경우 영향을 미치지만 제어가 덜 됩니다.

오해를 불러일으키는 다섯 가지 실수

• 측정 전후에 방전을 하지 않는 것. . 충전된 케이블이나 권선은 테스트 후 위험한 전압을 가질 수 있습니다. 이는 기술자에게 위험하며, 테스트가 활성 회로에서 수행되어 데이터 오류가 발생할 수 있습니다.
• 장비가 연결된 상태에서 측정하는 것. VFD, 서지 보호기, PLC 입력 모듈 및 전자 릴레이는 테스트 전압을 견디도록 설계되지 않아 손상되거나 측정을 단락시켜 낮은 측정값을 초래할 수 있습니다.
• 짧은 시간 동안 테스트하는 것. 5초 측정은 실제로 충전 전류를 측정합니다. 이 경우 어떤 상관관계도 없으며 추세는 잡음이 됩니다.
• 온도를 무시하는 것. 온도를 명시하지 않고 수치를 얻는 것은 좋은 역사적 시리즈가 되지 않으며; 역사적 시리즈가 테스트의 이유입니다.
• 한 번의 측정에 의존하는 것. 절연 테스트는 추세에 관한 것입니다. 기준선이나 이력이 없는 한 수치는 안정적인 시스템과 결함 있는 시스템을 구분할 수 없습니다.

메가옴미터 또는 히폿 테스터: 동일한 기기가 아닙니다.

메가옴미터와 히폿 테스터는 보통 동일한 것으로 오해되지만, 근본적으로 다른 두 가지 도구입니다. 메가옴미터는 절연 저항 테스터라고도 하며, 특정 DC 전압을 적용하여 절연을 테스트하고 누설 전류량을 측정하여 메가옴 단위로 읽기를 제공합니다. 메가옴미터는 적절히 사용하면 해롭지 않은 진단 도구이며, 현장 테스트, 시운전 및 성능 추세 분석에 적합합니다.

반면 히폿 테스트는 고전압을 적용하여 절연의 신뢰성을 확인하는 방법입니다. 히폿 테스터는 IEC 표준에 따라 작동 전압의 두 배에 1,000V를 더한 매우 높은 전압을 일정 시간(보통 1분) 동안 적용하며, 이 전압 적용이 표준에서 정한 누설 전류 한도 내에 있는지 확인합니다. 이는 절연이 전압 스트레스를 견딜 수 있는지 여부를 정의하는 데 도움을 주며, 결함 있는 절연을 파괴할 수 있습니다. 따라서 히폿 테스트는 현장에서 사용하는 대신 적절히 통제된 환경에서 수행되어야 합니다.

단일 측정에서 프로그램으로: 기준선과 추세 분석

절연 테스트는 측정보다 비교 측면에서 가치가 있습니다. 프로그램은 네 가지 구성 요소로 이루어집니다: 시운전 중 기준선 측정(테스트 전압과 체류 시간 기록); 모든 테스트가 이전 테스트와 비교 가능하도록 표준화된 테스트 프로세스; 전압, 시간 및 온도를 기록하는 기록 시스템; 그리고 절대값이 아닌 절연 상태의 전체 추세를 모니터링하는 사실.

현장에서 가장 일반적인 실용적 경보 규칙은 절연이 기준선 값에서 50% 이상 떨어졌거나 분극 지수가 1.5 미만이 된 경우입니다. 어느 것도 특정 수리를 촉발하기에는 충분하지 않지만, 둘 다 청소, 건조 및 상황에 따라 재테스트를 포함한 절연 상태 조사를 요구합니다. 따라서 이러한 방식으로 정기적으로 테스트된 절연은 정해진 일정에 따라 수리되며, 테스트되지 않은 절연은 예기치 않게 고장납니다.

생산에서의 절연 테스트: 샘플링에서 모든 단위까지

전체 프로세스의 효과는 이미 설치된 장비와 관련된 동일한 요인에 달려 있습니다. 생산 라인에서는 품질 관문으로 변하며, 질문은 “몇 개의 제품을 테스트할 것인가, 그리고 왜인가”가 됩니다.”

샘플링 검사는 전통적인 해결책으로, 한 로트 내 여러 샘플을 검사하고 나머지도 동일하다고 가정하는 방식입니다. 이 철학은 공정이 안정적이고 결함이 발생해도 큰 손상이 없을 때 작동합니다. 그러나 성형 오염, 삽입물 문제, 차단 방해 등 특정 지점에서만 정기적으로 발생하는 결함을 무시하기 때문에 적용의 중요한 지점에서 실패합니다. 샘플링 검사와 100% 검사 간의 구분 및 각각이 정당화될 수 있는 조건은 수동 및 자동 검사 비교, 에서 다루며, 안전에 중요한 부품에 대한 결론은 일관적입니다: 검사하지 않은 결함이 고객에게 도달한다는 것입니다.

보호 장치를 샘플링할 수 없는 이유

해당 제품이 보호 장치인 경우, 절연 강도는 필수 기능입니다. 절연 검사에 실패한 차단기나 RCD는 결함을 효과적으로 차단하지 못해 실제 검사 대신 샘플링된 배치를 리콜해야 하는 불가피한 상황이 발생합니다. 이것이 전기 부품 대량 생산업체가 생산 과정에서 각 유닛을 절연 및 절연 저항 검사하는 주된 이유입니다. 이 조치의 경제성은 추측이 아니며, 수동 샘플링에서 100% 자동 검사로 전환할 때의 투자 회수 계산은 자동 대 수동 MCB 검사 투자 회수, 분석에서 다뤄지며, 세 가지 수치에 달려 있습니다: 검사 비용, 현장 고장 비용, 그리고 결함을 원천에서 발견했을 때 하류 재작업 감소량입니다.

자동화 라인이 검사 데이터와 관련된 이유

이 측면의 변화는 검사 스테이션뿐만 아니라 훨씬 더 많은 부분에 영향을 미칩니다. 각 유닛에서 수집된 데이터는 기록되고 고유성과 연결되어 추적 목적으로 보존되어야 합니다. 또한, 결함 유닛이 검사를 통과하도록 조작하지 않도록 매개변수가 확인되어야 합니다. 더 나아가, 조립 후 포장 전 절연 검사가 이루어져 조기 결함을 감지할 수 있도록 경계가 설정되어야 합니다. 조립, 보정, 절연 검사 및 최종 기능 검사가 하나의 순서로 실행되고 각 유닛별 결과가 기록되는 완전 통합 라인의 실제 모습은 MCB 자동 생산 라인으로 시작하기, 전기 부품 제조업체를 위해 benlongkj가 제작하는 장비 범주인.

자주 묻는 질문

의 구성을 통해 설명됩니다. 현장에서 모터를 검사하든 라인에서 차단기를 검사하든 관계없이 동일한 원칙이 존재합니다 – 방법을 개선하고, 정보를 수집하며, 결과를 평가합니다.

먼저, 전원 공급 케이블을 네트워크에서 분리하고 격리하십시오. 살아있는 전선이 없는지 확인하십시오 – 만약 어떤 도체가 가전제품에 위험을 초래한다면, 이를 분리하십시오. 또한, 지하 전선을 접지로 방전시키십시오. 절연 저항 테스터를 지하의 전선에 연결하여 올바른 전압이 선택되었는지 확인하십시오 — 230/400 V 회로에는 500 V, 저전압 제어 회로에는 250 V를 설정하십시오. 측정값을 읽기 전에 몇 초간 기다리십시오. 테스터를 분리하기 전에 테스트를 반복하십시오.

전선에서 좋은 메거(Megger) 측정값은 무엇입니까?

일반적으로 1000볼트 이하에서 작동하는 배선의 경우, 1 메가옴 이상이면 일반 표준을 충족한다고 할 수 있지만, 허용 가능한 배선 수준은 100 MΩ 이상이어야 합니다. 측정값이 1 MΩ 이하로 나타나면 습기나 손상과 같은 결함을 의미하며, 이는 청소 및 건조 후 다시 테스트해야 합니다. 비교할 때는 동일한 온도에서 측정된 동일 회로의 이전 측정값과 현재 측정값을 비교하는 것이 최선의 방법입니다.

좋은 절연 저항 테스트 결과란 무엇입니까?

답은 장비의 등급에 따라 다릅니다. 저전압 회로는 최소 1 MΩ이 필요하며, 새로 설치된 저전압 장비의 절연 저항 측정값은 보통 100 MΩ 이상입니다. 회전 기계의 요구 절연 저항은 전압 값(kV) + 1 MΩ(IEEE 43 및 40도 섭씨 보정 후)이며, P.I.가 2.0 이상인 기계에 적용됩니다. 새로 제작된 장비의 일반적인 절연 저항 값은 메가옴 단위입니다.

절연 저항 테스트와 메거 테스트는 같은 것입니까?

실질적으로는 그렇지만, 기술적인 용어 사용에서는 다릅니다. 메거는 절연 저항 테스터의 이름이지만, 실제로 두 용어는 동일한 유형의 측정을 의미합니다. 중요한 정의는 히폿(hipot) 테스트와 메거 테스트의 차이입니다. 히폿 테스트는 고전압 전기 충전을 사용하여 전기 절연을 검사하는 반면, 메거는 주어진 전압을 사용하여 저항을 측정합니다.

절연 저항은 얼마나 자주 테스트해야 합니까?

중요한 모터 및 발전기는 매년, 전기 배전 시스템은 예정된 정전 시마다 테스트가 수행됩니다. 테스트는 전원 차단과 방전 과정이 필요하므로 계획된 정전 기간 동안 수행할 수 있습니다. 최선의 방법은 설치 시 기준선을 만들고 동일한 전압 및 경화 시간으로 정기적으로 테스트를 수행하는 것입니다. 가능하다면 개입 후에도 동일한 테스트를 수행해야 합니다.

참고 자료

• IEEE — IEEE 43: 전기 기계 절연 저항 테스트 권장 실무
• 국제 전기 기술 위원회 — IEC 61557-2: 절연 저항 측정 장비
• 국제 전기 기술 위원회 — IEC 60243: 절연 재료의 전기 강도
• Fluke Corporation — 절연 저항 테스트 및 데이터 추세 가이드
• Vitrek — 절연 저항 테스트 기초
• Weschler Instruments — 절연 테스트: 메가옴미터 또는 히폿 테스터
• OSHA — 전기 안전 관련 작업 관행, 29 CFR 1910 Subpart S

결론

전기 유지보수에서 절연 저항 테스트의 중요성은 잠재적 고장을 예측하는 비용 효율적인 방법이라는 사실에 있습니다. 이 과정은 특정 DC 전압을 인가하고, 충전 및 흡수 전류가 멈출 때까지 기다린 후, 누설 값을 측정하고, 독립적인 평가가 아닌 주로 이전에 동일한 조건에서 수행된 동일한 테스트와 비교하기 위한 저항 수준을 제공합니다. 전압은 등급이 있어 250 V, 500 V, 1,000 V 이상 중에서 선택할 수 있으며; 측정은 60초에서 스냅샷 값으로, 10분에서 40°C 보정 계수를 적용한 분극 지수로 수행됩니다; 이 접근법에 따라 추세를 검토해야 하며 단순한 수치 자체만 보는 것이 아닙니다. 위에서 설명한 방법을 도입하면, 플랜트 펌프 엔진부터 모든 스위치를 유전체 처리하여 이동시키는 조립 라인까지 확장할 수 있습니다: 방법을 설정하고, 조건을 등록하며, 시간 경과에 따른 데이터를 기록하십시오.