Polarisationsindex-Test oder PI-Test

Polarisationsindex-Test (PI-Wert-Test) zusammen mit Isolationswiderstands-Test (IR-Wert-Test) wird an Hochspannungsmaschinen durchgeführt, um den Zustand der Isolation zu bestimmen. Der IP-Test wird insbesondere zur Bestimmung der Trockenheit und Reinheit der Isolation durchgeführt.
Beim Isolationswiderstands-Test wird eine hohe Gleichspannung über den Isolator angelegt. Diese angelegte Spannung wird dann durch den Strom durch den elektrischen Isolator geteilt, um den Widerstandswert des Isolators zu ermitteln. Gemäß dem Ohmschen Gesetz,

Ohne die Verwendung einer separaten Quelle für Gleichspannung, eines Voltmeters und eines Amperemeters zur Messung der entsprechenden Spannung und Stromstärke, können wir einen direkten Potentiometer verwenden, der auch lokal als Megger bezeichnet wird.

Megger gibt die erforderliche Gleichspannung (DC) über den Isolator und zeigt den Widerstandswert der Isolation direkt im Bereich von M – Ω und G – Ω an. Wir verwenden in der Regel 500 V, 2,5 kV und 5 kV Megger, abhängig von der dielektrischen Festigkeit der Isolation. Zum Beispiel verwenden wir einen 500-V-Megger zur Messung bis zu 1,1-kV-nominaler Isolation. Für Hochspannungstransformatoren, andere Hochspannungsgeräte und Maschinen, verwenden wir 2,5 oder 5 kV Megger, je nach Isolationsstufe.
Da alle elektrischen Isolatoren dielektrisch sind, haben sie immer ein kapazitives Verhalten. Aufgrund dessen gibt es bei Anwendung der Spannung über den elektrischen Isolator zunächst einen Ladestrom. Nach wenigen Momenten, wenn der Isolator vollständig geladen ist, wird der kapazitive Ladestrom null. Deshalb wird empfohlen, den Isolationswiderstand mindestens 1 Minute (manchmal 15 Sekunden) nach der Anwendung der Spannung über den Isolator zu messen.

Nur das Messen des Isolationswiderstands mit einem Megger kann nicht immer ein zuverlässiges Ergebnis liefern, da sich der Widerstandswert eines elektrischen Isolators auch mit der Temperatur ändern kann.
Diese Schwierigkeit wird teilweise durch die Einführung des Polarisationsindex-Tests oder kurz PI-Wert-Tests gelöst. Wir werden die Philosophie hinter dem PI-Test weiter unten besprechen.
Wenn wir eine Spannung über einen Isolator anlegen, gibt es einen entsprechenden Strom durch ihn. Obwohl dieser Strom minimal ist und im Milliampere- oder manchmal Mikroampere-Bereich liegt, hat er hauptsächlich vier Komponenten.

1. Kapazitive Komponente.

2. Leitfähige Komponente.

3. Oberflächenlecksstrom-Komponente.

4. Polarisationskomponente.

Lassen Sie uns diese nacheinander besprechen.

Kapazitive Komponente

Wenn wir eine Gleichspannung über einen Isolator anlegen, gibt es aufgrund seiner dielektrischen Natur einen anfänglich hohen Lade-Strom durch ihn. Dieser Strom fällt exponentiell ab und wird nach einer gewissen Zeit null. Dieser Strom existiert während der ersten 10 Sekunden des Tests. Es dauert jedoch etwa 60 Sekunden, bis er vollständig abgeklungen ist.

Leitfähige Komponente

Dieser Strom ist rein leitfähig und fließt durch den Isolator, als ob der Isolator rein widerständig wäre. Dieser Strom ist ein direkter Elektronenfluss. Jeder Isolator hat diese Komponente des elektrischen Stroms. Da in der Praxis jedes Material in diesem Universum ein gewisses leitfähiges Verhalten aufweist, bleibt dieser leitfähige Strom während des gesamten Tests konstant.

Oberflächenlecksstrom-Komponente

Aufgrund von Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen auf der Oberfläche des festen Isolators fließt eine kleine Stromkomponente über die äußere Oberfläche des Isolators.

Polarisationskomponente

Jeder Isolator ist hygroskopisch. Einige Verunreinigungs-Moleküle, vor allem Feuchtigkeit im Isolator, sind sehr polar. Wenn ein elektrisches Feld über den Isolator angewendet wird, richten sich die polaren Moleküle entlang der Richtung des elektrischen Feldes aus. Die dafür benötigte Energie stammt von der Spannungsquelle in Form eines elektrischen Stroms. Dieser Strom wird als Polarisationsstrom bezeichnet. Er setzt sich fort, bis sich alle polaren Moleküle entlang der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet haben.
Es dauert etwa 10 Minuten, um die polaren Moleküle entlang des elektrischen Feldes auszurichten, und deshalb, wenn wir das Megger-Ergebnis nach 10 Minuten nehmen, hat die Polarisierung keinen Einfluss auf das Megger-Ergebnis.
Wenn wir also den Megger-Wert eines Isolators nach 1 Minute nehmen, spiegelt das Ergebnis den IR-Wert wider, der frei von der kapazitiven Stromkomponente ist. Wenn wir den Megger-Wert des Isolators nach 10 Minuten nehmen, zeigt das Megger-Ergebnis den IR-Wert, der frei von den Effekten sowohl der kapazitiven als auch der Polarisationskomponente des Stroms ist.

Der Polarisationsindex ist das Verhältnis des Megger-Werts nach 10 Minuten zum Megger-Wert nach 1 Minute.
Die Bedeutung des Polarisationsindex-Tests.
Sei I der gesamte anfängliche Strom während des Polarisationsindex-Tests oder PI-Tests.
IC ist der kapazitive Strom.
IR ist der widerständige oder leitfähige Strom.
IS ist der Oberflächenlecksstrom.
IP ist der Polarisationsstrom des Isolators.

Der Wert des Isolationswiderstands-Tests oder IR-Wert-Tests, d.h. der Wert des Megger-Lesens nur 1 Minute nach dem Test, ist-

Der Megger-Wert des 10-Minuten-Tests ist

Daher ist das Ergebnis des Polarisationsindex-Tests,

Aus der obigen Gleichung ist klar, dass, wenn der Wert von (IR + IS) >> IP, der PI des Isolators nahe 1 liegt. Und große IR oder IS oder beide deuten auf eine ungesunde Isolation hin.
Der Wert von PI wird hoch, wenn (IR + IS) sehr klein im Vergleich zu IP ist. Diese Gleichung deutet darauf hin, dass ein hoher Polarisationsindex eines Isolators die Gesundheit des Isolators impliziert. Für gute Isolatoren ist der widerständige Lecksstrom IR sehr gering.
Es ist immer wünschenswert, dass der Polarisationsindex eines elektrischen Isolators mehr als 2 beträgt. Ein Polarisationsindex unter 1,5 ist gefährlich.

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