การทดสอบดัชนีโพลาไรเซชัน หรือ การทดสอบ PI

การทดสอบดัชนีโพลาไรเซชัน (การทดสอบค่า PI) ร่วมกับ การทดสอบความต้านทานฉนวน (การทดสอบค่า IR) ถูกดำเนินการบนเครื่องจักรไฟฟ้าแรงสูงเพื่อกำหนดสภาพการใช้งานของฉนวน ทดสอบ IP เพื่อกำหนดความแห้งและความสะอาดของฉนวนโดยเฉพาะ
ในการทดสอบความต้านทานฉนวน แรงดันไฟฟ้าตรงสูงจะถูกนำไปใช้ที่ฉนวน แรงดันที่นำไปใช้นี้จะถูกหารด้วยกระแสผ่านฉนวนไฟฟ้าเพื่อรับค่าความต้านทานของฉนวน เนื่องจากตามกฎของโอห์ม

โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าตรงแยกต่างหาก วอลต์มิเตอร์ และแอมมิเตอร์สำหรับวัดแรงดันและกระแสที่เกี่ยวข้อง เราสามารถใช้พอตเทนชิโอมิเตอร์ที่แสดงผลได้โดยตรงซึ่งเรียกว่าเม็กเกอร์ในท้องถิ่น

เม็กเกอร์ ให้แรงดันตรง (DC) ที่จำเป็นทั่วฉนวน และยังแสดงค่าความต้านทานของฉนวนได้โดยตรงในช่วง M – Ω และ G – Ω เราทั่วไปจะใช้เม็กเกอร์ 500 V, 2.5 KV และ 5 KV ขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของฉนวน เช่น เราใช้เม็กเกอร์ 500V สำหรับการวัดฉนวนที่มีอัตราส่วน 1.1 KV สำหรับหม้อแปลงแรงสูง อุปกรณ์ HV และเครื่องจักรอื่น ๆ เราใช้เม็กเกอร์ 2.5 หรือ 5 KV ขึ้นอยู่กับระดับฉนวน
เนื่องจากฉนวนไฟฟ้าทั้งหมดมีลักษณะเป็นไดเอเล็กทริก ฉนวนเหล่านี้มักมีคุณสมบัติแบบคาปาซิแทน เมื่อนำแรงดันมาใช้ที่ฉนวนไฟฟ้า จะมีกระแสชาร์จเริ่มต้น แต่หลังจากไม่กี่ช่วงเวลาเมื่อฉนวนชาร์จเต็มแล้ว กระแสชาร์จคาปาซิแทนจะกลายเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงแนะนำให้วัดความต้านทานฉนวน อย่างน้อย 1 นาที (บางครั้ง 15 วินาที) หลังจากการนำแรงดันมาใช้ที่ฉนวน

การวัดความต้านทานฉนวนด้วยเม็กเกอร์เพียงอย่างเดียวอาจไม่ได้ผลเชื่อถือได้เสมอไป เนื่องจากค่าความต้านทานของฉนวนไฟฟ้าอาจเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ
ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขบางส่วนโดยการนำเข้าการทดสอบดัชนีโพลาไรเซชัน หรือเรียกสั้นๆว่าการทดสอบค่า PI เราจะกล่าวถึงปรัชญาเบื้องหลังการทดสอบ PI ด้านล่าง
เมื่อนำแรงดันมาใช้ที่ฉนวน จะมีกระแสที่ผ่านฉนวนนั้น แม้ว่ากระแสนี้จะน้อยมากและอยู่ในช่วงมิลลิแอมแปร์หรือบางครั้งในช่วงไมโครแอมแปร์ แต่มันมีส่วนประกอบหลักสี่ส่วน

1. ส่วนประกอบคาปาซิแทน

2. ส่วนประกอบคอนดักทีฟ

3. ส่วนประกอบการรั่วไหลผิว

4. ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน

ขออธิบายทีละส่วน

ส่วนประกอบคาปาซิแทน

เมื่อนำแรงดัน DC มาใช้ที่ฉนวน ด้วยธรรมชาติของไดเอเล็กทริก จะมีกระแสชาร์จเริ่มต้นสูงผ่านฉนวนนั้น กระแสจะลดลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลและกลายเป็นศูนย์หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง กระแสจะมีอยู่ในช่วง 10 วินาทีแรกของการทดสอบ แต่จะใช้เวลาประมาณ 60 วินาทีเพื่อลดลงจนหมด

ส่วนประกอบคอนดักทีฟ

กระแสนี้เป็นกระแสคอนดักทีฟโดยแท้ผ่านฉนวนราวกับฉนวนเป็นตัวต้านทานบริสุทธิ์ กระแสนี้เป็นการไหลของอิเล็กตรอนโดยตรง ฉนวนทุกชิ้นมีส่วนประกอบของกระแสไฟฟ้า เพราะว่าในทางปฏิบัติวัสดุทุกชนิดในเอกภพมีลักษณะคอนดักทีฟอยู่บ้าง กระแสคอนดักทีฟคงที่ตลอดการทดสอบ

ส่วนประกอบการรั่วไหลผิว

เนื่องจากฝุ่น ความชื้น และสิ่งปนเปื้อนอื่น ๆ บนผิวฉนวนแข็ง จะมีส่วนประกอบของกระแสเล็ก ๆ ที่ไหลผ่านผิวฉนวน

ส่วนประกอบโพลาไรเซชัน

ฉนวนทุกชิ้นมีลักษณะไฮโดรสโคปิก โมเลกุลของสารปนเปื้อนบางอย่างเช่นความชื้นในฉนวนมีความโพลาไรเซชันสูง เมื่อนำสนามไฟฟ้ามาใช้ที่ฉนวน โมเลกุลที่มีความโพลาไรเซชันจะจัดตัวเองตามทิศทางของสนามไฟฟ้า พลังงานที่จำเป็นสำหรับการจัดตัวของโมเลกุลโพลาไรเซชันมาจากแหล่งกำเนิดแรงดันในรูปของกระแสไฟฟ้า กระแสนี้เรียกว่ากระแสโพลาไรเซชัน มันจะดำเนินต่อไปจนกว่าโมเลกุลที่มีความโพลาไรเซชันทั้งหมดจะจัดตัวเองตามทิศทางของสนามไฟฟ้า
ใช้เวลาประมาณ 10 นาทีในการจัดตัวโมเลกุลโพลาไรเซชันตามสนามไฟฟ้า ดังนั้นหากเราใช้ผลลัพธ์ของเม็กเกอร์ 10 นาที จะไม่มีผลกระทบจากโพลาไรเซชันในผลลัพธ์ของเม็กเกอร์
ดังนั้น เมื่อเราใช้ค่าเม็กเกอร์ของฉนวน 1 นาที ผลลัพธ์จะสะท้อนค่า IR ที่ไม่มีผลกระทบจากส่วนประกอบของกระแสคาปาซิแทน หากเราใช้ค่าเม็กเกอร์ของฉนวน 10 นาที ผลลัพธ์ของเม็กเกอร์จะแสดงค่า IR ที่ไม่มีผลกระทบจากส่วนประกอบของกระแสคาปาซิแทนและโพลาไรเซชัน

ดัชนีโพลาไรเซชันคืออัตราส่วนระหว่างค่าเม็กเกอร์ที่วัดได้ 10 นาทีกับค่าเม็กเกอร์ที่วัดได้ 1 นาที
ความสำคัญของการทดสอบดัชนีโพลาไรเซชัน
ให้ I เป็นกระแสรวมเริ่มต้นในการทดสอบดัชนีโพลาไรเซชันหรือการทดสอบ PI
IC คือกระแสคาปาซิแทน
IR คือกระแสต้านทานหรือกระแสคอนดักทีฟ
IS คือกระแสการรั่วไหลผิว
IP คือกระแสโพลาไรเซชันของฉนวน

ค่าการทดสอบความต้านทานฉนวนหรือการทดสอบค่า IR คือค่าการอ่านเม็กเกอร์ทันทีหลังจาก 1 นาทีของการทดสอบ คือ-

ค่าเม็กเกอร์ของการทดสอบ 10 นาที คือ

ดังนั้น ผลลัพธ์ของการทดสอบดัชนีโพลาไรเซชัน คือ

จากสมการดังกล่าว ชัดเจนว่า ถ้าค่า (IR + IS) >> IP ดัชนีโพลาไรเซชันของฉนวนจะเข้าใกล้ 1 และ IR หรือ IS หรือทั้งสองค่าใหญ่แสดงถึงความไม่สุขภาพของฉนวน
ค่าดัชนีโพลาไรเซชันจะสูงถ้า (IR + IS) น้อยมากเมื่อเทียบกับ IP สมการนี้แสดงว่าดัชนีโพลาไรเซชันสูงของฉนวนหมายความว่าฉนวนมีสุขภาพดี สำหรับฉนวนที่ดี กระแสการรั่วไหลต้านทาน IR จะน้อยมาก
ควรที่จะมีดัชนีโพลาไรเซชันของฉนวนไฟฟ้ามากกว่า 2 ถ้าดัชนีโพลาไรเซชันน้อยกว่า 1.5 จะเป็นอันตราย

คำชี้แจง: โปรดเคารพต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ