극화지수 시험 또는 PI 시험
Polarization Index Test (PI 값 테스트)와 함께 절연 저항 테스트 (IR 값 테스트)는 HV 전기 장비에서 절연 상태를 결정하기 위해 수행됩니다. IP 테스트는 특히 절연의 건조 상태와 청결 상태를 결정하기 위해 수행됩니다.
절연 저항 테스트에서는 고전압 DC 전압을 절연체에 걸립니다. 이 적용된 전압은 전류로 나누어 전기 절연체의 저항 값을 얻습니다. 오므의 법칙에 따르면,
직접 전압 소스, 볼트미터 및 암페어미터를 사용하지 않고 해당 전압과 전류를 측정할 수 있는 직접 표시 포텐티오미터(현지에서는 메거라고 부름)를 사용할 수 있습니다.
메거는 절연체에 필요한 직류(DC) 전압을 제공하고, M – Ω 및 G – Ω 범위에서 절연 저항 값을 직접 표시합니다. 일반적으로 절연체의 유전 강도에 따라 500V, 2.5KV 및 5KV 메거를 사용합니다. 예를 들어, 1.1KV 등급의 절연체를 측정하려면 500V 메거를 사용합니다. 고전압 변압기, 기타 HV 장비 및 기계의 경우, 절연 수준에 따라 2.5 또는 5KV 메거를 사용합니다.
모든 전기 절연체는 유전체 특성을 가지므로 항상 용량적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 이유로, 절연체에 전압을 걸었을 때 초기에는 충전 전류가 발생합니다. 그러나 몇 순간 후에 절연체가 완전히 충전되면 용량적 충전 전류는 0이 됩니다. 따라서 절연체에 전압을 걸은 후 최소 1분(때로는 15초) 후에 절연 저항을 측정하는 것이 권장됩니다.
메거로만 절연 저항을 측정하면 항상 신뢰할 수 있는 결과를 얻지 못할 수도 있습니다. 전기 절연체의 저항 값은 온도에 따라 달라질 수 있기 때문입니다.
이 문제는 극성 지수 테스트 또는 간단히 PI 값 테스트를 도입함으로써 부분적으로 해결됩니다. 아래에서 PI 테스트의 철학을 논의하겠습니다.
절연체에 전압을 걸면 그에 상응하는 전류가 흐릅니다. 이 전류는 매우 작으며 밀리암페어 또는 때로는 마이크로암페어 단위이며, 주로 네 가지 구성 요소가 있습니다.
용량적 구성 요소.
전도성 구성 요소.
표면 누설 구성 요소.
극화 구성 요소.
하나씩 살펴보겠습니다.
용량적 구성 요소
절연체에 직류 전압을 걸면, 그 유전체 특성 때문에 초기에 높은 충전 전류가 흐릅니다. 이 전류는 지수적으로 감소하여 시간이 지나면 0이 됩니다. 이 전류는 테스트의 초기 10초 동안 존재하며, 거의 60초 동안 완전히 감소합니다.
전도성 구성 요소
이 전류는 순전히 전도성이며, 절연체가 순전히 저항성인 것처럼 절연체를 통해 흐릅니다. 이 전류는 전자들의 직접적인 흐름입니다. 모든 절연체는 이 전기 전류의 구성 요소를 가지고 있습니다. 실제로 우주에서 모든 물질은 어느 정도의 전도성을 가지기 때문입니다. 이 전도 전류는 테스트 전체 동안 일정하게 유지됩니다.
표면 누설 구성 요소
고체 절연체 표면의 먼지, 습기 및 기타 오염물로 인해 절연체의 외부 표면을 통해 작은 전류 구성 요소가 흐릅니다.
극화 구성 요소
모든 절연체는 흡습성입니다. 절연체 내의 일부 오염 분자, 특히 습기는 매우 극성이 있습니다. 절연체에 전기장을 걸면 극성 분자는 전기장의 방향에 따라 정렬됩니다. 이 극성 분자의 정렬에 필요한 에너지는 전압 소스로부터 전기 전류 형태로 공급됩니다. 이를 극화 전류라고 합니다. 이 전류는 모든 극성 분자가 전기장의 방향에 따라 정렬될 때까지 계속됩니다.
극성 분자가 전기장의 방향에 따라 정렬되는데 약 10분이 걸리므로, 10분 동안 메거 결과를 취하면 극화의 영향이 메거 결과에 나타나지 않습니다.
따라서 1분 동안 절연체의 메거 값을 취하면, 메거 값은 전류의 용량적 구성 요소의 영향을 받지 않는 IR 값을 반영합니다. 다시 10분 동안 절연체의 메거 값을 취하면, 메거 결과는 전류의 용량적 구성 요소와 극화 구성 요소의 영향을 받지 않는 IR 값을 보여줍니다.
극화 지수는 10분 동안 측정한 메거 값과 1분 동안 측정한 메거 값의 비율입니다.
극화 지수 테스트의 중요성.
PI 테스트 또는 PI 테스트 중 총 초기 전류 I를 가정합니다.
IC는 용량적 전류입니다.
IR는 저항성 또는 전도성 전류입니다.
IS는 표면 누설 전류입니다.
IP는 절연체의 극화 전류입니다.
절연 저항 테스트 또는 IR 값 테스트의 값, 즉 테스트 후 1분 동안의 메거 읽기 값은-
10분 테스트의 메거 값은
따라서 극화 지수 테스트의 결과는
위 식에서 (IR + IS) >> IP인 경우, 절연체의 PI는 1에 가까워집니다. 큰 IR 또는 IS 또는 둘 다 절연체의 불건강함을 나타냅니다.
(IR + IS)가 IP에 비해 매우 작으면 PI 값이 높아집니다. 이 식은 절연체의 높은 극화 지수가 절연체의 건강함을 의미함을 나타냅니다. 좋은 절연체의 경우 저항성 누설 전류 IR은 매우 작습니다.
항상 전기 절연체의 극화 지수가 2보다 커야 합니다. 극화 지수가 1.5 미만인 것은 위험합니다.
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