Ratgeber
Wie gut ist eine Isolierung wirklich? Diese Frage stellt sich vor allem dann, wenn es um Leitungen für hohe Spannungen oder hohe Ströme geht. Denn schon der kleinste Schaden an diesen Leitungen kann zu katastrophalen Schäden führen. Isolationsmessgeräte sind deshalb kein Luxus, sondern ein notwendiges Teil im professionellen Arsenal elektrotechnischer Werkzeuge der Messtechnik. Hier lesen Sie, wie Isolationsmessgeräte und Isolationsmessungen funktionieren und worauf Sie bei der Anschaffung achten sollten.
Gründe für den Einsatz von Isolationsmessgeräten
Ob Isolationsmessgerät, Isolationsmesser, Isolationstester oder kurz Isotester – gemeint ist immer ein Gerät, mit dem der Zustand und die Qualität elektrischer Isolationen geprüft werden kann. Denn die wirklich perfekte Isolation gibt es nicht, es fliesst immer etwas Strom, der so genannte Leckstrom. Die Frage ist lediglich: Ist dieser Leckstrom tolerierbar? Bei guter Abschirmung elektrischer Energie durchaus. Wenn sich aber die Isolierung verschlechtert, kann der Leckstrom Probleme verursachen. Zu den typischen Ursachen von sich verschlechternder Isolation gehören beispielsweise:
Elektrische Spannungen
Hauptsächlich verbunden mit Überspannung und Unterspannung
Mechanische Spannungen
Häufige Start- und Stopschaltsequenzen können mechanische Spannungen verursachen
Auswuchtprobleme an rotierenden Maschinen und jede direkte Belastung der Kabel und der Anlagen im Allgemeinen
Chemische Beanspruchungen
Die Nähe von Chemikalien, Ölen, korrosiven Dämpfen und Staub können die Isolierleistung der Materialien beeinträchtigen
Spannungen in Verbindung mit Temperaturschwankungen
In Kombination mit den mechanischen Spannungen, die durch Start- und Stopsequenzen verursacht werden, beeinflussen Dehnungs- und Kontraktionsspannungen die Eigenschaften der Isoliermaterialien
Auch der Betrieb bei extremen Temperaturen führt zur Alterung der Materialien.
Umweltverschmutzung
Umweltverschmutzung verursacht eine Alterungsbeschleunigung der Isolierung
Grundsätzlich ist es wichtig, diese Verschlechterungen schnell zu erkennen, damit korrigierende Massnahmen ergriffen werden können. Neben den Messungen an neuen und überholten Anlagen während der Inbetriebnahme, vermeiden regelmässige Isolationsprüfungen Schäden durch vorbeugende Wartung. Alterung und vorzeitige Verschlechterung der Isoliereigenschaften sind erkennbar, bevor sie ein Niveau erreichen, das die oben beschriebenen Zwischenfälle verursachen könnte.
Der vor rund 100 Jahren entwickelte Isolationswiderstandstest ist der älteste und häufigste Test zur Beurteilung der Isolationsqualität. Dieser Test gehört inzwischen zu den Normen für die Prüfung der elektrischen Sicherheit. Gemessen wird dabei der Isolationswiderstand eines Geräts oder einer Anlage durch Kurzschliessen der Aussen- und Neutralleiter. Der gemessene Widerstand muss höher sein als der von internationalen Normen angegebene Grenzwert.
Bei einem Isolationsmesser handelt es sich somit prinzipiell um ein Messgerät für Widerstände – eine Fähigkeit, die eigentlich auch jedes Multimeter besitzt. Allerdings: Übliche Multimeter arbeiten mit wesentlich geringeren Prüfspannungen und deutlich kleineren Widerstandsmessbereichen. Isolationstester verwenden dagegen eine Gleichspannung hoher Stabilität, üblicherweise in den Bereichen 50, 100, 250, 500 oder 1000 Volt. Manche Messgeräte bieten sogar 15000 Volt und Widerstandswerte von bis zu 40 Teraohm.
Die Messung des Isolationswiderstandes basiert auf dem Ohmschen Gesetz R=U/I, das heisst, der Widerstandswert R ergibt sich aus der Division der Spannung U durch die Stromstärke I. Der gemessene Widerstand charakterisiert die Qualität der Isolierung zwischen zwei Leitern und gibt einen guten Hinweis auf die Risiken von fliessenden Leckströmen.
Dies ist jedoch nicht alles – eine Vielzahl von Faktoren kann den Widerstandswert beeinflussen, einschliesslich Temperatur und Feuchtigkeit. Deshalb sind im Lauf der Zeit eine Reihe von Tests durchzuführen, um sicherzustellen, dass der Widerstandswert mehr oder weniger gleich bleibt.
Als Faustregel gilt: Eine gute Isolation liegt vor, wenn der Wert zuerst ansteigt und dann konstant bleibt, eine schlechte liegt vor, wenn der Wert zuerst ansteigt und dann abnimmt.
Um grosse elektrische Widerstände messen zu können, muss die Prüfspannung übrigens weit höher sein als bei Standardwiderstandsmessungen. Die Messspannung liegt oft im Bereich von 100 Volt bis 1000 Volt Gleichspannung und sollte nicht zur Widerstandsmessung von elektronischen Komponenten verwendet werden, da diese beschädigt werden können.
Neben handlichen und kompakten Isolationsprüfgeräten mit robustem Gehäuse, einstellbarer Prüfspannung und zahlreichen Isolationswiderständen gibt es auch Isolationsmesser in der Grösse kleiner Koffer.
Sie sind meist mit einem leistungsfähigen Akku ausgestattet, können aber auch direkt am Stromnetz betrieben werden.
Isolationsmessgeräte dieser Art bieten oft auch eine direkte PC-Anbindung sowie die Speicherung von über 1000 Messungen.
Die Anschaffungskosten liegen dementsprechend hoch und in der Regel bei mehreren tausend Franken.
Deutlich preiswerter sind handgehaltene Isolationsmesser, es gibt sie schon für weniger als 300 Franken. Häufig allerdings sind bei Isolationsmessungen Geräte mit gesetzlich vorgeschriebener Kalibrierung gefordert, beispielsweise durch DAkkS-akkreditierte Labore oder die ISO.
Die wichtigsten Kriterien für die Anschaffung
Die zur Verfügung stehende maximale Prüfspannung sowie die Auswahl an Widerstandswerten sind naturgemäss die entscheidenden Kriterien für den Kauf des Messgeräts. Hinzu kommen noch eventuell wichtig werdende Zusatzfunktionen wie Timer, Rampentest oder die Speichermöglichkeit für die Messungen.
Zu beachten sind auch persönliche Präferenzen hinsichtlich der Darstellung. Denn obwohl heute die Mehrheit elektrischer Messgeräte mit digitalen Anzeigen ausgestattet ist, gibt es bei Isotestern nach wie analoge Anzeigeinstrumente mit Zeiger. Vorteil: Es lassen sich gleichzeitig mehrere Werte übersichtlich darstellen, über sichtbare Skalen. Darüber hinaus sind Testgeräte im Angebot, die neben der Isolation auch den Durchgangswiderstand, die Frequenz sowie Gleich- und Wechselspannungen messen können.
FAQ – häufig gestellte Fragen
Wie gefährlich sind die von Isolationstestern abgegebenen hohen Prüfspannungen bei versehentlichem Berühren?
Eine unmittelbare Lebensgefahr durch Kontakt mit der Prüfspannung besteht für gesunde Erwachsene nicht, da der von den Geräten abgegebene Messstrom in der Regel auf etwa einem Milliampere begrenzt ist. Allerdings können durch die Messung eventuell verbaute grosskalibrige Kondensatoren aufgeladen werden, was bei einem Kurzschluss durchaus eine Gefahr darstellen können.
Lassen sich auch die von Multitestern vorhandenen normalen Messleitungen verwenden?
Darauf sollte man tunlichst verzichten, da deren Isolierungen nicht zwingend für mehr als 1000 Volt ausgelegt sind. Die den Isolationsmessgeräten beiliegenden Sicherheits-Messleitungen sind speziell für hohe Prüfspannungen ausgelegt.