Värt att veta om isolationstest

Alla elektriska installationer och maskiner skall alltid och under alla förhållanden upprätthålla en viss isolationsresistans för att garantera elektrisk säkerhet samt driftssäkerhet. Men isolationsmaterialen bryts ned över tid, under påverkan av bl.a. elektrisk, mekanisk, kemisk samt termisk stress. Därför är det ingen garanti för att isolationsresistansen uppmätt idag är tillräcklig imorgon. Att isolationstesta kallas ibland felaktigt för att megga med en megger. Orden kommer från de amerikanske orden ”Meg-ohm meter”, alltså megaohmmätare, då isolationsresistansen oftast mäts i Megaohm.

Isolationstest är ett test som krävs och skall utföras innan idrifttagning av en elektrisk installation för att säkra mot fel på isolationsmaterialet som kan ha uppstått under produktion, transport eller installation.

Om det inte är möjligt att frånkoppla alla förbrukare innan test utförs, eller om man är osäker säkrar kortslutning av spänningsförande ledarna också mot att man lägger en potentiellt farlig spänning mellan fas och noll. Notera att ett fel i installationen annars kan leda till detta scenario även om anslutningen i mätpunkten utförs korrekt. Kortslutningsmetoden bör därför alltid användas.

Notera att många elektroniska belastningar har ett tyristorskydd till jord som inte kan gås runt. Det betyder att tyristoren normalt öppnar och avleder testströmmen till jord vid isolationstest. I dessa fall upplever man en isolationsresistans nära 0 på en icke felaktig installation. I denna situation skall förbrukarna frånkopplas annars kan ett isolationstest inte genomföras.

Vid ett isolationsfel går det en läckström. Isolationstestaren mäter den påtryckta mätspänningen samt en eventuell läckström. Enkelt sagt räknas isolationsresistansen ut med hjälp av Ohms lag.

Olika scenarion

Test av installationskablar som normalt testas med ”ett enda skott”. Efter några millisekunder till några få sekunder efter att testspänningen trycks på uppnås ett stabilt värde. Det är ingen nämnvärd kapacitans i installationen så det ger ingen mening att analysera med t.ex. PI, DAR och DD (mer om dessa analyser senare i denna text). Man läser helt enkelt av resultatet efter ett par sekunder som t.ex. 0,0 MΩ eller >999MΩ, och tolkar detta omedelbart som ”icke OK” eller ”OK”. Det är denna typ av isolationstest som elektrikern normalt utför på elinstallationen i bostäder, kontor och i industrin, och den som de flesta elektriker refererar till när de talar om isolationstest.

Test av installationer med hög kapacitans och absorption mottar däremot under en tid efter testspänningen tryckts på en ström som bygger upp en laddning. Det är alltså inte en läckström, men en ström som laddar upp kapacitansen i installationen. Det betyder både att det tar från sekunder till timmar innan ett stabilt resultat uppnås, liksom analysmetoder kan användas. Detta är t.ex. långa distributionskablar samt motor- och generatorlindningar.

Först skall installationen göras spänningslös och eventuella kapacitanser laddas ur. Notera att t.ex. långa matningskablar kan ha en mycket hög kapacitans, vilket också är grunden till att det är viktigt att välja en isolationstestare med automatisk urladdning efter test. Skall den användas för test av större installationer så kan man annars kan riskera att stå med en spänningslös kabel, uppladdad med en potentiellt livsfarlig energi efter test.

Isolationstest kan utföras på flera sätt och ofta är en kombination nödvändig för en rättvis bild.

Kärt barn har många namn och det de flesta elektriker kopplar samman med isolationstest är ett ”snabbtest” där mindre installationskablar trycks på med en mätspänning och värdet läses av på en gång. Ofta visat som t.ex. ”>999MΩ” eller ”OL” (utanför skala) då isolationsresistansen långt överstiger vad instrumentet kan mäta, och därmed ligger långt och säkert från gränsvärdet. Mindre instrument ≤1000V visar normalt bara ett resultat för isolationsresistansen men instrumenten är tillgängliga i alla spänningsnivåer med visning av t.ex. läckström, aktuell testspänning och analysmöjligheter beskrivna nedan.

Bägge metoderna baseras på ändringen i isolationsresistansen som en funktion av tiden under test. Resultaten påverkas inte nämnvärt av temperatur, med mindre än att temperaturändringen sker under testet och är därför perfekta till förebyggande underhåll. Där kan en utveckling t.ex. från år till år enkelt kan följas, även under skiftande yttre förhållanden. Notera att värdena kan skrivas ner och räknas ut manuellt, men att många isolationstestare har inbyggda analysmetoder. Metoderna är perfekta för test av fastmaterialisolation som t.ex. kablar och motorer. Metoderna är därmed inte lika bra för t.ex. oljenedsänkta transformatorlindningar.

Om isolationsmaterialet är i bra tillstånd kommer läckströmmen att vara låg och mätningen kommer huvudsakligen påverkas av den kapacitiva uppladdningen samt dielektriska absorptionen. Mätvärdet [Ω] kommer att stiga under den pågående mätningen, då dessa ”laddströmmar” avtar i takt med att installationen laddas upp. Är isolationsmaterialet däremot i dåligt tillstånd, kommer läckströmmen vara konstant hög, icke avtagande, vilket ger utslag i förhållandet mellan resistansvärdena som funktion av tiden.

Hänvisar till absorptionsströmmen, också kallad ”den långvariga laddströmmen”. När installationen trycker på med en DC testspänning orienteras atomerna i isolationsmaterialets laddning i en bestämd riktning vilket får en liten ström att löpa. Installationen testas i 10 minuter och en avläsning av isolationsresistansen noteras (ev. automatiskt) efter 1- och 10 minuter. Förhållandet mellan 10 minuters- och 1 minutsresultatet ger PI-värdet. Man bör notera att variationer av PI-värdena kan förekomma, så erfarenhetstal bör inhämtas beroende av installation, så följande bör bara ses som ett exempel. Från IEEE43-2000 rekommendation för roterande maskiner:

Vid installationer med isolationstyper med låg absorption/snabb polarisering, kan ett 60-sekunderstest vara tillräckligt. Även här skall värdena ses som vägledande, och erfarenhets bör inhämtas.

Dielektrisk urladdning DD kallas också reabsorptionstest och utförs genom mätning av strömmen under dielektrisk urladdning DD (Dielectric discharge). I motsättning till PI- och DAR-test, som kan påverkas av en egentlig läckström mäter man vid DD avpolariseringsströmmen som uppstår när atomerna i isolationsmaterialet faller på plats i deras naturliga, tillfälliga ordning, samt den kapacitiva urladdningen efter test.

Installationen testas tills ett stabilt värde uppnås. Det vill säga att endast en eventuell läckström är närvarande. Testspänningen tas bort från testobjektet utan att isolationstestaren frånkopplas och den urladdningsström som därefter löper mäts automatiskt av instrumentet. Strömmen består av både den kapacitiva strömmen och polariseringsströmmen. DD test kan hjälpa till med att identifiera till exempel defekta lager i isolationsmaterial bestående av flera lager som inte nödvändigtvis påvisas vid isolationstest eller de tidsavhängiga testen, PI och DAR. Homogena, alltså enkla lager med isolation, kommer ha ett DD-värde nära 0, medan isolationsmaterial bestående av flera lager kan ha ett DD-värde upp till 2. Återigen skall värdena ses som vägledande, och erfarenhetstal bör inhämtas.

Medan fukt, föroreningar och kemiska påverkningar på isoleringsmaterialet normalt avslöjas av tidsbaserade tester som PI och DAR, kan mekanisk och åldersbetingad nedbrytning, t.ex. krackelering, överses i dessa tester. Här används spänningsbaserade tester, där testspänningen gradvis ökas, tills genomslag uppkommer t.ex. genom en reva i isolationsmaterialet.

Så i stället för en stabil isolationsresistans vid den stadigt stigande testspänningen, kommer kurvan på en tidpunkt ”knäckas” och isolationsresistansen faller drastiskt.

Trapptest ökar stegvis spänningen tills testet är genomfört, eller till genomslag. Det är alltså perfekt för att hitta ”svagaste länken i kedjan”, alltså den svagaste punkten i isolationsmaterialet. Detta leder till ett våldsamt fall i den uppmätta isolationsresistansen. Flera isolationstestare, normalt från 5kV och uppåt erbjuder automatisk stegtest där spänningssteg och varaktigheten på stegen kan definieras. Detta är nästan ett måste, då testets längd lätt mäts i minuter eller ibland timmar vid t.ex. stora motorer och generatorer.

Medans trapptestets spänningssteg är grovt indelade i t.ex. 5 steg á 1000V från 1000 till 5000V testspänning, som illustreras i figuren innan ger högkvalitetsinstrument möjlighet till ramptest. Ramptest höjer testspänningen i en jämn stigning, i motsats till trapptestets ögonblickliga och väsentliga ökning mellan stegen. Det ger möjlighet till långt mer detaljerad analys av isolationsresistansens respons på testspänningen.

Det ger dessutom den fördelen vid test på en begynnande nedbrytning av isolationen, att testet automatiskt kan avbrytas precis när isolationsresistansen faller drastiskt och därmed kan destruktivt genomslag ofta undvikas. Det vill säga att installationen kan felanmälas, men kan fungera till planlagt underhåll, eftersom isolationen inte nödvändigtvis är ”sönderslagen” av en hög testspänning.

Vid mätning av mycket höga isolationsresistanser, normalt från GΩ-skalan, kan noggrannheten påverkas av de små ytströmmarna som flyter som läckströmmar genom fukt och föroreningar på isolationsmaterialets yta. Dessa ytströmmar kan elimineras i mätkretsen genom anslutning av en guard-kabel.

Se hela vårt stora utbud av isolationstestare på vår hemsida. Instrument från flera erkända leverantörer, alla med säkerhet och professionell funktionalitet satt främst. Från enkla analoga instrument till avancerade med digital analys. Testspänningar från 10V till 15kV. Kontakta oss om du har frågor.