Měření izolačního odporu patří mezi nejstarší diagnostické metody v profylaktice výkonových transformátoru (i ostatního zařízení, např. točivé stroje). S rozvojem vědy a techniky se zlepšuje úroveň přístrojového vybavení. Reprodukovatelnost měření v dobách kdy se používaly přístroje s ručním pohonem byla velmi nízká a pravidelné sledování zařízení mohlo zachytit prakticky jen hrubé závady v izolačním systému. Vedle obecného problému s teplotní závislostí izolačního odporu se ještě uplatňoval vliv nestability měřícího napětí. V současné době elektronické přístroje a to zvláště digitální, umožňují jednoznačnost odečtu měřené hodnoty (nová je však otázka vztahu odečtené a skutečné hodnoty vzhledem k vnitřnímu intervalu čítače přístroje). S rostoucí přesností měření vzrůstá význam způsobu zapojování měřených vinutí transformátoru. Některé aspekty teorie vlastností izolačního odporu jsou uvedeny v jiném textu.
Základním požadavkem v diagnostice transformátoru je co nejbližší možná lokalizace poškozeného místa v rámci technických možností daného měření.
Tato podmínka je bez problému splněna při měření ztrátového činitele a kapacity v zapojeních UST a GTSg. Jiná je však situace u meření izolačního odporu. Náhradní schéma homogenní izolace je na obrázku 1.
Obr. 1
Poznámka 1: Tato izolace má kapacitní charakter. Skládá se z tak zvané geometrické kapacity C, jejíž nabití na přiložené napětí je omezeno pouze vnitřním odporem zdroje, dále je to svodový odpor R, který má čistě ohmický charakter a následuje n-členů RC, které nahrazují různé druhy polarizačních dějů, které se v obvodu uplatňují po přiložení napětí. Časové konstanty RC členů mohou být od nejkratších časů limitujících nabití obvodu blízkých době nabití C, až naopak v reálně měřitelných případech víc jak desítky hodin (na obrázku je naznačeno zjednodušování obvodu pro názornější grafické zobrazení dále uvedených zapojení). Pokles proudu v závislosti na čase v RC členech způsobuje vzrůstající hodnotu izolačního odporu. Při aplikaci tohoto náhradního obvodu pro případ transformátoru je zanedbán vliv indukčností – samotná vinutí stroje musí být při měření zkratována.
Prvky náhradního obvodu u praktického měření lze přibližně určit výpočtem, je jen nutné použít přístroj s dostatečně nízkým vnitřním odporem vzhledem ke kapacitám měřeného obvodu.
Aby byla možná co nejvetší lokalizace daného úseku dielektrického systému, předepisují se pořadí měření a zapojení vyvedených vinutí. Předepisuje se také uzemnění kladného pólu meřice – mají se tedy udávat hodnoty zjištěné při měření záporným potenciálem proti kladné kostře resp. záporný pól je přikládán na úsek s vyšším jmenovitým potenciálem, než má kostra. Po přiložení napětí na meřený objekt dojde k nabití určitých jeho částí. Před dalším měřením v jiném zapojení je nutné měřený obvod vybít. Jak je všeobecne známo, izolační odpor se nejčasteji odečítá v časech 15 sec – R15 a 60 sec – R60 od počátku měření, nejčasteji při 2,5 kVss. Je nutné konstatovat, že delší doby přiložení stejnosměrného napětí jsou doprovázeny efektem „elektrostatického čištení“ oleje, které způsobuje přesun částic do míst, kde mohou způsobit problémy. Význam tohoto jevu roste se stoupajícím napětím, kdy se také začíná více uplatňovat napěťová závislost izolačního odporu. Uvedené časy a velikost meřícího napětí se proto zdá být dobrým kompromisem prověřeným dobou používání.
Vybíjecí doba používaná v praxi nemusí postačovat k dokonalému vybití. V literatuře [1] se uvádí, že chyba meření izolačního odporu R60 pri době vybíjení 1 min je asi 10 až 15% a při době 2 min kolem 5%. Při prodloužení doby vybíjení na 5 min by chyba zbytkovým nábojem měla být zanedbatelná. Otázkou zustává prodloužení vybíjecí doby při opakovaném předchozím nabíjení (nabití – vybití – nabití – vybití – měření).
Pořadí měření a způsob zapojení vinutí u třívinuťového transformátoru je uveden v tabulce 1.
Tabulka 1
| Pořadí meření | Zapojení | Měřený úsek |
| 1 | V : (S + N + k) | R1, R2, R6 |
| 2 | S : (V + N + k) | R2, R5, R3 |
| 3 | N : (V + S + k) | R3, R4, R6 |
| 4 | (V + S) : (N + k) | R1, R3, R5, R6 |
| 5 | (V + S + N) : k | R1, R4, R5 |
| 6 | (V + N) : (S + k) | R1, R2, R3, R4 |
| 7 | (S + N) : (V + k) | R2, R4, R5, R6 |
Poznámka 2:
a) Třívinuťový transformátor ve zjednodušeném zapojení Obr. 2 obsahuje 6 dílčích (základních) úseků dielektrika a pro jejich výpočet by mělo postačovat pouze 6 měření (zapojení), avšak která to jsou? Konstrukce strojů jsou různé a detaily měřící skupině nejsou pravidelně ani známy.
b) U reálného transformátoru ve skutečnosti náhradní schéma podle Obr. 1 zjednodušuje a zanedbává ještě rozdělení skutečného izolačního systému na pevnou a kapalnou část, dále tyto složky mají v různé míře zastoupení u každého vinutí včetně magnetického obvodu. Náhradní obvod Obr. 1 se tedy v reálu vyskytuje v bezpočtu paralelních a sériových kombinací.
Při době vybíjení např. 3 min je čistá doba meření třívinuťového stroje 28 min. a při 5 min. vybíjení již činí 42 min. Při takto dlouhé době měření se u strojů, které vlivem předchozího provozu mají vysokou teplotu může z důvodu chladnutí rušivě projevit teplotní závislost izolačního odporu. Potom hodnoty vstupující do výpočtu dílčích odporů nejsou měřeny při stejné teplotě a je tak díky nevhodné metodice měření snížena vypovídací hodnota metody. V těchto případech není vhodné urychlovat před měřením chladnutí stroje olejovými čerpadly, protože se zvetší teplotní spád mezi kapalnou a pevnou částí dielektrika a vlivem mezivrstvové polarizace může být měřená hodnota nižší. Kromě toho je obvykle limitována doba odstavení stroje a za těchto, pro meření nepříznivých podmínek, je nejvhodnější měření na volně chladnoucím stroji (rovňež prověřeno praxí).
Na obrázku 2 je schematicky naznačen třívinuťový transformátor a znázorněny dílčí (základní) odpory vinutí. Obrázek 3 až 8 ukazuje které části iz. systému se meří, jsou zkratovány, opětovne se nabíjejí, nebo jsou proti předchozímu meření přepólovány. Vliv přepólování dielektrika působí spolu s teplotou nejvíce na změřené hodnoty a tím i na reprodukovatelnost měření. Totéž způsobí i zbytkový náboj stejné polarity na úseku, který se nabíjel při předešlém měření.
 Obr. 2 |
|
 Obr. 3 V : (S + N + k) |
 Obr. 4 S : (V + N + k) |
 Obr. 5 N : (V + S + k) |
 Obr. 6 (V + S) : (N + k) |
 Obr. 7 (V + S + N) : k |
 Obr. 8 (V + N) : (S + N + k) |
Symboly v obr. 3 až 16 znázorňují:
 |
měřený úsek |
 |
zkratovaný úsek |
 |
přepólovaný úsek |
 |
opakovaně nabíjený úsek (ve vztahu k předcházejícímu měření) |
 |
vnější propojení |
 |
záporný pól měřiče |
 |
kladný pól měřiče |
 |
stínící vývod |
(U dále uvedených zapojení se znovu nabíjené, nebo přepólované úseky vyskytují mimo právě měřený obvod)
Při nedostatečném vybití je z obrázku patrné, že proti skutečnosti budou úseky proti zemi (R1,R4,R5) vykazovat vyšší hodnoty, a úseky mezi vinutími (R2, R3, R6) u kterých dochází k přepólování hodnoty nižší. Přepólování dielektrika je podle autorova názoru nepříznivejší stav, neboť v systému jsou části, které mohou mít opačné polarity – tedy kromě jiného, jakoby bylo přiloženo vyšší měřící napětí, resp. přesneji, přiložené napětí není na reálném úseku vinutí stejné. Proto se domnívá, že vhodnejší by byla taková zapojení, ve kterých by k tomu nedocházelo. Z hlediska diagnostiky se kromě toho jeví jako účelné dílčí (základní) úseky (odpory) měřit přímo, než je dopočítávat. Zkreslení může nastat vlivem chyb měření a event. zbytkového náboje, který se při výpočtu dílčích odporů může násobit.
Jak bude ukázáno dále, navrhovaná zapojení prodlouží vybíjecí doby aniž by došlo k časovému prodloužení měření při zachování stávající doby vybíjení.
 Obr. 10 |
|
 Obr. 11 N : k |
 Obr. 12 S : N |
 Obr. 13 S : k |
 Obr. 14 V : N |
 Obr. 15 V : k |
 Obr. 16 V : S |
Na obrázku 10 je schematické znázornění měřiče izolačního odporu se stínícím vývodem. Využitím tohoto vývodu je možné dílčí odpory zmeřit přímo neboť rozdíl ve velikosti napětí na stínícím a meřícím vývodu meřiče je dán vnitřním odporem „čidla“ měřícího prístroje který je běžně o několik řádu nižší, než odpor který překlenuje. Pokud bude meření provedeno v pořadí uvedeném na obrázcích 11 až 16 a tab. 2, dojde sice k přepólovaní některých úseku, avšak ty již budou před tím zmeřeny. Kromě toho bude každý následující úsek již zkratován (event. vybíjen) již při předcházejícím měření. Tím při dodržení vybíjecí doby již dvě minuty bude možné splnit podmínku pro vybíjení >= 5 min (kromě doby měření jsou při vhodné manipulaci s vodiči všechny úseky trvale zkratovány). Nevylučuje se ale jednotná vybíjecí doba delší.
Tabulka 2
| Pořadí měření | Zapojení | Měřený úsek |
| 1 | N : k | R4 |
| 2 | S : N | R3 |
| 3 | S : k | R5 |
| 4 | V : N | R6 |
| 5 | V : k | R1 |
| 6 | V : S | R2 |
Poznámka 3: Nekterá měření vnitřních úseků lze zaměnit.
Podle dosud užívaného zapojení není také možné dodržet předjímanou podmínku, že udávaná hodnota vypočteného dílčího odporu byla jednoznačně meřena (mezi vinutími) při záporném potenciálu proti kostře, resp. od vyššího jmenovitého napětí proti nižšímu. Do výpočtu totiž vstupují hodnoty u kterých některé úseky iz. systému byly napájeny s opačnou polaritou (ci přepólovány).
Při přímém měření viz. tab. 2 lze tento požadavek splnit tím, že záporný pól je přiložen vždy na vinutí s vyšším jmenovitým napětím, aniž by před tím byl jakýkoliv dosud nezmeřený úsek napájen opačnou polaritou.
Analogické zapojení a pořadí měření pro dvouvinuťové transformátory ukazují obr. 17 až 19.
 Obr. 17 V : (N + k) |
 Obr. 18 N : (V + k) |
 Obr. 19 (V + N) : k |
I v tomto případě dochází k přepólování nebo opakovanému nabíjení některých úseku izolačního systému.
Způsob zapojení a pořadí měření dvouvinuťového transformátoru je ukázané na obr. 20 až 22. Obecné zásady jsou stejné jako u tŕívinuťového stroje.
 Obr. 20 N : k |
 Obr. 21 V : N |
 Obr. 22 V : k |
Pokud by vznikl požadavek na uvedení velikosti izolačního odporu podle původní metodiky, je výpočet při znalosti dílčích odporů jako kombinace paralelních odporů velmi jednoduchý.
Poznámka 4: Příspěvek se nezabývá vyčerpávajícím způsobem dalšími zásadami nutnými pro reprodukovatelné výsledky měření izolačního odporu.
Lit. [1] Levin a spol. O metodike izmerenija charakteristik izoljacii. Elektriceskie stancii 13
(1974) c.9
V Praze 10/2002