Isolationsmessung

Definition:
Isolationsmessung

Grundlagen

Bei der Isolationsmessung handelt es sich um ein Verfahren, um die Sicherheit und einwandfreie Funktionalität von elektrischen Anlagen und Geräten zu überprüfen. Es ist daher erforderlich, dass alle Leiter, Schalter und vor allem die Sicherheitseinrichtungen durch Werkstoffe isoliert werden, die einen besonders hohen elektrischen Widerstand aufweisen, damit der Strom nur in den für ihn vorgesehenen Leitern fließt.
Da sich die Isolationseigenschaften der Werkstoffe aber durch Umwelteinflüsse und aufgrund von Beanspruchungen mit der Zeit verschlechtern, ist die Isolationsmessung notwendig, um die Güte der Isolation zu überprüfen. Die Isolationsmessung sollte dabei nicht nur bei Inbetriebnahme oder nach der Reparatur einer elektrischen Anlage durchgeführt werden, sondern auch in regelmäßigen Zeitabständen nach Inbetriebnahme. So kann vorzeitig festgestellt werden, wann die Isolation zu schlecht ist und zu einer Gefahr wird. Bei gewerblichen Anlagen ist eine regelmäßige Isolationsmessung vorgeschrieben.

Durchführung der Isolationsmessung

An das Testobjekt wird eine Gleichspannung (DC) angelegt die sehr viel niedriger ist als die Durchschlagsspannung. Eine Gleichspannung wird verwendet um kapazitive Einflüsse aus- zuschließen.

Der Betrag der Messspannung muss dabei mindestens dem Betrag der Betriebsspannung entsprechen. Die Messung erfolgt in der Reihenfolge Schutzleiter (PE) gegen Neutralleiter (N) und dann Schutzleiter gegen alle Außenleiter (L1, L2, L3).

Es wird der über das Testobjekt abfließende Strom gemessen und das Ergebnis z.B. in kΩ, MΩ oder TΩ angegeben. Die Messung basiert dabei auf dem Ohmschen Gesetz U=R*I.
Die Messung ist im Normalfall zerstörungsfrei und wird mit einem Isolationsprüfer (auch bekannt als Megohmeter) durchgeführt.

Das Ergebnis der Messung wird dabei durch eine Vielzahl von Faktoren (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit) beeinflusst.



Beispielaufbau Prüfling und Messgerät (Quelle: de.wikipedia.org)

Zusammenhang Ladestrom - Absorptionsstrom - Leckstrom

Der durch den Isolationskörper fließende Strom setzt sich dabei aus 3 Komponenten zusammen:

Kapazitiver Ladestrom
Er fließt bis sich die Kapazität der Isolation bis auf die angelegte Prüfspannung aufgeladen hat. Er ist zu Anfang sehr hoch und nimmt dann exponentiell bis zu einem Wert nahe 0 ab. Nach einigen Sekunden nach dem Start der Messung spielt er aber keine Rolle mehr.

Dielektrischer Absorptionsstrom
Er fließt damit sich die Moleküle innerhalb der Dielektrikums – aus dem der Isolator besteht – entsprechend dem elektrischen Feld umorientieren. Spielt länger eine Rolle als der Kapazitive Ladestrom. Er erreicht erst nach einigen Minuten den Wert 0.

Eigentlicher Leckstrom
Der Lecktstrom fließt durch den Isolator und ist damit ein Wert für die Güte der Isolation. Er ändert sich im Laufe der Messung eigentlich nicht und wird auch Ableitstrom genannt.

Zeitlicher Verlauf einzelner Ströme und Gesamtstrom
(Quelle: Ebook Isolationsmessung)

Da sich der Gesamtstrom über dem Testobjekt aus den 3 Teilströmen zusammensetzt nimmt er mit fortlaufender Zeit der Messung stark ab. Nach dem Ohmschen Gesetz nimmt also der Isolationswiderstand mit der Zeit stark zu.

Messverfahren

• Punktuelle oder Kurzeitmessung
• Verfahren mit Auswertung der zeitlichen Entwicklung
• Polarisationsindex (PI)
• Dielektrisches Absorptionsverhältnis (DAR)
• Verfahren mit stufenweiser Erhöhung der Testspannung
• Verfahren mit dielektrischer Entladung (DD – Test)

Bestimmung der Prüfspannung

Die Prüfspannungen sind in vielen internationalen und nationalen Normen geregelt. Meist empfiehlt es sich den Hersteller der Anlage zu kontaktieren, um so die richtige Prüfspannung zu erhalten. Isolationsmessgeräte im Überblick