Расчет и методика измерения петли фаза ноль

Методика измерений с использованием MZC-300

Прежде, чем переходить непосредственно к испытаниям, кратко расскажем о принятом порядке, он включает в себя:

• Соблюдение определенных условий, обеспечивающих необходимую точность.
• Выбор способа подключения устройства.
• Получение информации о напряжении сети.
• Измерение основных характеристик петли «Ф-Н».
• Считывание полученной информации.

Рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов.

Соблюдение определенных условий

Следует принять во внимания некоторые особенности работы измерителя:

• Устройство не допустит проведение испытаний, если номинальное напряжение сети превысит максимальное значение (250В). Превышение диапазона измерения (250,0 В) приведет к тому, что на экране прибора отобразится предупреждение «OFL» сопровождаемое продолжительным звучанием зуммера. В этом случае прибор следует выключить и отключить от измеряемой петли.
• При обрыве нулевых или защитных проводников на экране устройства будет высвечиваться ошибка в виде символа «—», сопровождаемая длительным сигналом зуммера.
• Уровень напряжения в измеряемой петле недостаточное для испытаний, как правило, если ниже 180,0 вольт. В таком случае экран выдаст ошибку с символом «U», сопровождаемую двумя сигналами зуммера.
• Срабатывание термической блокировки прибора. При этом на экране высвечивается символ «Т», а зуммер выдает два продолжительных сигнала.

Выбор способа подключения устройства

Рассмотрим несколько вариантов электрических схем подключения прибора для проведения испытаний:

1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н», в примере, приведенном на рисунке измеряются параметры в цепи С-N. Испытание петли С-N
2. Измерение в петле между одной из фаз и проводником РЕ. Испытание петли С-РЕ
3. Измерения в цепях ТТ.

Подключение прибора в цепях с защитным заземлением

1. Для проверки надежности заземления электрооборудования применяется способ подключения, приведенный ниже.

Испытание надежности заземления корпусов электрооборудования

Получение информации о напряжении сети

Рассматриваемый нами прибор позволяет измерить U_H в пределах диапазона от 0 до 250,0 вольт. Фазное напряжение отображается на дисплее прибора сразу после нажатия кнопки включения или по истечении пяти секунд, после проведения испытаний (если не было произведено нажатие управляющих кнопок, отвечающих за отображение результатов на экране).

Измерение основных характеристик петли «Ф-Н»

Методика измерения Z_П в петле, применяемая в модельном ряде MZC основана на создании искусственного КЗ с использованием ограничивающего сопротивления (10,0 Ом), понижающего величину I_КЗ. После испытаний микропроцессор прибора производит расчет Z_П, выделяя реактивные и активные составляющие. Процедура измерения не превышает 30,0 мс.

Характерно, что прибор автоматически выбирает нужный диапазон для измерения Z_П. При нажатии кнопки «Z/I» на дисплей поочередно выводятся такие основные характеристики петли, как ожидаемый ток КЗ (I_КЗ) и общее сопротивление (Z_П).

Следует учитывать, что при вычислениях микропроцессор устанавливает величину U_H на уровне 220,0 вольт, в то время, как текущее номинальное напряжение может отличаться от расчетного. Поэтому для увеличения точности замеров электрической цепи следует вносить поправку. Например, при действительном U_H, равном 240,0 В, поправка для снижения погрешности прибора будет равна 1,09 (то есть необходимо 240 разделить 220).

Процесс измерения характеристик петли запускается кнопкой «Старт».

Считывание полученной информации

Как уже упоминалось выше, испытания начинаются после нажатия кнопки «Старт». После завершения измерений, на экране отображаются характеристики петли «Ф-Н», в зависимости от установленных настроек. Перебор отображаемой на дисплее информации осуществляется при помощи кнопок «SEL» и «Z/I».

Следует учитывать, что прибор MZC-300 отображает только результаты последнего измерения. Если необходимо хранение в электронной памяти результатов всех испытаний потребуется устройство с расширенными возможностями, например прибор MZC-303E.

Устройство MZC-303E для измерения характеристик петли «Ф-Н»

Такое устройство позволяет не только хранить информацию обо всех измерениях в электронной памяти, но и при необходимости переносить ее на компьютер, при помощи интерфейса USB.

Методика измерения петли «фаза — ноль»

Применяются следующие методы измерения: падения напряжения в отключенной цепи, то же – на нагрузочном сопротивлении и метод КЗ. Второй способ реализован в принципе действия прибора производства Sonel типа MZC-300. Методика выполнения измерений таким методом изложена в ГОСТе 50571.16-99. Достоинство этого метода – в простоте и безопасности.

Прежде, чем приступить к основным измерениям, следует испытать сопротивление и непрерывность защитных проводников. Во время проведения измерений прибором MZC-300 следует учитывать, что возможна автоматическая блокировка процесса в следующих случаях:

1. Напряжение в сети превышает 250 В: прибор в это время издает звуковой продолжительный сигнал, а на дисплее появляется надпись «OFL». В таком случае измерения необходимо прекратить.
2. При разрыве цепи PE/N на дисплее появится символ в виде двойного тире и будет звучать сигнал после нажатия на кнопку «start». Необходимо быть осторожным: защита от токов КЗ в сети отсутствует.
3. При снижении напряжения в испытуемой цепи менее 180 В на дисплее загорается символ «U», что сопровождается двумя продолжительными звуковыми сигналами после нажатия на кнопку «start».
4. В случае перегрева прибора из-за значительных нагрузок появляется на дисплее символ «Т» и звучат два сигнала. В этом случае нужно уменьшить количество операций за единицу времени.

Для проведения измерений соответствующие клеммы прибора подключают к одной из фаз и глухозаземленной нейтрали (в сети с защитным заземлением вместо нейтрали подключают прибор к заземляющему проводнику). При проверке состояния защиты электроустановки от замыкания на корпус прибор MZC-300 подключают к заземляющей клемме корпуса и фазному проводу. Необходимо следить за тем, чтобы контакт был надежным: применять следует проверенные наконечники (если необходимо – заостренные зонды), а место соединения должно быть очищено от окиси.

Во время измерения прибором серии MZC-300 происходит имитация короткого замыкания: ток протекает через резистор с известным сопротивлением (10 Ом) в течении 30 мс. Уменьшенное значение силы тока является одним из параметров, участвующих в образовании результата. Непосредственно перед определением значения такого тока прибор измеряет реальное напряжение в сети. Производится поправка по векторам тока и напряжения, после чего процессор высчитывает полное сопротивление петли КЗ, раскладывая его на реактивную и активную составляющие и угол сдвига фаз, образующийся в измеряемой цепи во время протекания тока КЗ. Диапазон измерения полного сопротивления выбирается прибором автоматически.

Считывание и оформление результата

После измерения результат может быть отображен на дисплее в виде значения полного сопротивления петли КЗ или тока КЗ. Для просмотра и смены режима отображения следует нажать клавишу Z/I. Полное сопротивление отражает дисплей, а значение тока КЗ необходимо вычислять.

После подключения прибора к испытуемой цепи определяется напряжение, после чего нажатием на кнопку «start» включается измерительный режим. Если не действуют факторы, которые могут стать причиной блокировки процесса, на дисплее появляется ожидаемое значение тока КЗ или полного сопротивления. Если необходимо знать значения других параметров (реактивного и активного сопротивления, угол сдвига фаз), следует воспользоваться кнопкой SEL. Предельное значение реактивного, активного и полного сопротивления – 199,9 Ом. При превышении этого предела дисплей отразит символ OFL, если же прибор будет находиться в режиме измерения тока КЗ, отобразится символ UFL, означающий малую величину. При необходимости увеличить диапазон нужно использовать другую модификацию прибора — MZC-ЗОЗЕ: специальная функция RCD позволяет получить результаты до 1999 Ом.

Периодичность проведения измерений сопротивления петли «фаза – ноль» определяется документом ПТЭЭП и системой ППР, которая предусматривает своевременное проведение капитальных и текущих ремонтов электрооборудования. В случае выхода из строя устройств защиты после их ремонта или замены проводятся внеплановые работы по установлению значений параметров цепи «фаза – ноль».

Заключение о результатах измерений выполняется следующим образом. После выполнения всех работ по изложенной выше методике, получаем величину однофазного тока КЗ. Сравниваем результат с током, при котором срабатывает расцепитель выключателя-автомата или с номиналом плавко вставки. Делаем выводы о пригодности оборудования защиты. Все полученные результаты заносятся в протокол установленной формы.

Измерение петли фаза-ноль: методика

Для того чтоб понять методику ПФН, нужно обратиться к схематическому изображению, в котором есть присутствие подключения потребителя через розетку. Таким образом, подводим к розетке два провода, один – это фаза, а второй ноль, при этом до момента подачи напряжения в розетку происходит утеря мощности напряжения, так как происходит сопротивление магистрали проводов и кабелей.

Такая формула включает в себя сочетание величин с постоянным током. А для перевода формулы на переменный ток, необходимо учесть некоторые показатели.

А именно:

• Показатель активной составляющей сопротивления электрической сети;
• И показатель реактивно состоящего емкости и индуктивной части.

Должны все понимать, что образование электрического тока в трансформаторе, образуется за счет электродвижущей силы. Ток теряет часть своей мощности в тот момент, когда проходит через подводящий кабель к потребителю. При таком прохождение и сам ток проходит несколько видов сопротивления.

Конкретнее:

• Самая существенная составляющая в сопротивлении – это активное, то есть провод и сам потребитель;
• Сопротивление обмоток, которое преодолевает электрический ток – это индуктивное сопротивление;
• Сопротивление отдельных элементов называется емкостное.

Для подсчета полного сопротивления электрической сети, нужно определить электрическую движущею силу, которая появляется в обмотке кабеля трансформатора. Единственно, что без особого разрешения на подстанцию вам не зайти, так что проводить замеры, вам придется проводить в розетке. Но при таком расчете розетка не должна находиться под нагрузкой. Только замера розетки без нагрузки, необходимо замерять ее под нагрузкой. Для такого замера, в розетку необходимо включить любой прибор и произвести замер.

Учтите тот факт, что нагрузка которая находится в розетке должна быть со стабильным показателем, в период проведения замеров. Также необходимо чтоб сила тока была от 15 до 2 ампер, а если нет такой силы, то дефекты сетевого участка могут не показаться.

После выполнения замеров можно определить полное сопротивление. При таком действие необходимо учесть, то, что напряжение в сети может быть нестабильным. Понятно то, что при нагрузке напряжение в сети повышается. Методика измерения цепи, где присутствует нуль и ИФН имеет свое определение. Для того чтобы получить доступную информацию и получить определение вам потребуется электрическая таблица.

Приборы для проведения измерений

Замерить основные показатели контура «Ф-Н» можно двумя типами приборов. Первые допускается использовать исключительно после снятия напряжения, а вторые способны работать под нагрузкой. Также имеются различия в выводе количества информации. Простые приборы выдают значения необходимые для вычисления Iкз. Более сложное исполнение измерителей позволяет сразу вывести значение Iкз.

Специалисты рекомендуют использовать следующие модели приборов:

1. MZC 300 — современный микропроцессорный измеритель, о нюансах работы которого мы расскажем далее.
2. М-417 — зарекомендовал себя с наилучшей стороны много лет назад. Испытания ведутся по методу падения напряжения. При этом измеритель можно использовать под рабочим линейным напряжением в сетях с глухо-заземленной нейтралью. Размыкание испытываемой схемы осуществляется за 0,3 с. Предварительно понадобится выполнить калибровку.
3. ИФН-200 — предназначен для проверки цепей с сопротивлением до 1 кОм, с допустимым напряжением от 180 до 250 В. Помимо замера схемы «Ф-Н», способен функционировать и в других режимах. Память ИФН-200 может хранить данные о тридцати пяти крайних вычислениях.

Измеритель сопротивления ИФН-200

Сопротивление петли фаза-нуль в системе TT

В целях соблюдения правил электробезопасности все электроустановки должны регулярно проходить испытания, в ходе которых замеряется изоляция кабелей, измеряются сопротивления контура защитного заземления и так далее. Важным этапом проведения испытаний является измерение сопротивления петли фаза-нуль, в ходе которого определяется, обеспечит ли вводной автомат автоматическое отключение при коротком замыкании (КЗ).

Петля фаза-нуль складывается из фазных проводников, обмотки трансформатора подстанции и нулевых проводников, включенных последовательно, соответственно и сопротивление самой петли складывается из сопротивлений ее составляющих. Расчеты петли довольно сложная процедура, поскольку в реальных сетях к их сопротивлению добавляются переходные сопротивления большого числа контактов, автоматов, коммутационных элементов. Реальные значения сопротивлений, а, следовательно, и токов однофазных замыканий которые обеспечивает петля фаза-нуль можно определить только в результате замеров.

Петля фаза-ноль в системе TT и ее особенности

В системах с глухозаземленной нейтралью трансформатора TN петля фазы и нуля складывается из нулевых и фазных проводов. В системе TN-C она представлена одним фазным контуром вместе с совмещенным PEN проводником, а в TN-S двумя:

• петля фазы ноля (проводник N);
• петля провода фазы трансформатора и защитных проводников (PE);

Так как в этой системе нулевой и защитный проводник разделены. В первом случае причиной срабатывания защитных автоматов будет КЗ между фазой и нулем, для системы TN-S дополнительно автомат сработает и при замыкании фазы, например из-за нарушения изоляции проводов на корпус электроустановки связанный с защитным заземлением.

Несколько иначе обстоит дело в системе TT, применяемой для электропитания временных объектов, а также широко используемой при передаче электроэнергии посредством воздушных линий, например в сельской местности. Как и для TN здесь также применяются заземления нейтрали трансформаторов, только защитного проводника к контуру заземления подстанции не идет. Защитное заземление со стороны потребителя обеспечивается повторным заземлением, отдельным контуром в непосредственной близости к электроустановкам.

Отсутствие нулевых защитных проводов ограничивает применение защиты только короткими замыканиями между нулем и фазой. Сопротивление петли в системе TT следует измерять между фазным проводником и проводом защитного заземления, оно будет представлено суммой сопротивлений:

• фазных проводов;
• обмоток трансформаторов;
• контура заземления подстанции;
• земли и повторного заземления;

и может иметь достаточно высокое сопротивление, поэтому пробой фазы на корпус заземленного электрооборудования не обязательно окончится защитным отключением вводного автомата.

Iкз = U_ном / Zп,

здесь: Iкз – ток однофазного КЗ, U_ном – номинальное напряжение сети, Zп – полное сопротивление петли.

Очевидно, что высокое сопротивление просто ограничит ток и его будет недостаточно для срабатывания автоматического выключателя. Именно поэтому ГОСТ 30331.3-95 в системах TT рекомендовано выполнение следующего ограничения:

Rп · I∝ ≤ 50 В,

где – Rп – полное сопротивление, а I∝ – ток срабатывания автомата.

Согласно требованиям того же стандарта в сетях TT для защиты от поражений электрическим током необходимо использовать устройства защитного отключения – УЗО, реагирующие на дифференциальные токи. Защита от сверхтоков допускается при очень низких значениях сопротивлений, чтобы выполнялось условие.

Чем опасно электромагнитное излучение

Среди опасных факторов, характерных вредным воздействиям электромагнитного излучения принято считать частоту и напряженность электромагнитного поля. Еще одной особенностью, свидетельствующей о чрезвычайной опасности ЭМИ, является отсутствие явных признаков их влияния на организм.

Подробнее…

Сфера применения кабелей ПВС

Таким образом, провод ПВС предназначен для подключения электрических приборов в электросеть. В соответствие со схемой реализации защитного заземления и количеством фаз питающей сети электроприборов, он может содержать от двух до пяти гибких медных жил, площадью сечений 0.5 – 25 мм², это позволяет подобрать гибкий проводник практически под любую нагрузку Подробнее…

Зачем измерять полное сопротивление петли короткого замыкания?

Повышенное сопротивление сети и работа на предельно допустимых токах существенно повышает износ установленного оборудования и в несколько раз увеличивает вероятность аварии или его досрочного выхода из строя. Короткое замыкание в электрической цепи вследствие механического повреждения изоляции кабеля или в результате необратимых процессов при естественном старении приводит к мгновенному повышению величины тока и быстрому нагреву проводников. При этом начинает плавиться и гореть изоляция. Нескольких секунд до момента срабатывания защиты может хватить для повреждения и возгорания кабеля, а затем и воспламенения соседних кабелей. Такая ситуация грозит пожаром даже при последующем обесточивании поврежденной цепи.
Разумеется, чем быстрее сработает выключатель автоматической защиты, тем меньшие повреждения будут нанесены электрическому оборудованию и тем меньшему риску подвергнется жизнь и здоровье людей.

В электроустановках с заземленной нейтралью нулевой проводник соединен с нейтралью понижающего трансформатора, которая объединена с контуром заземления. При аварийном замыкании фазы на фазу, на корпус или нейтральный провод возникает новая электрическая цепь – так называемая петля короткого замыкания. Существует несколько методов измерения сопротивления петли короткого замыкания:

• метод падения напряжения в отключенной цепи;
• метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении;
• метод короткого замыкания цепи.

Для измерения полного сопротивления (импеданса) петли короткого замыкания компания Sonel применяет технический метод создания «искусственного короткого замыкания». Прибор серии MZC измеряет напряжение сначала без нагрузки, а затем при кратковременной нагрузке резистором 10 Ом (номинал варьируется между моделями) в течение 30 мс. Полное сопротивление петли короткого замыкания содержит активную и реактивную составляющие сопротивления и рассчитывается на основе разницы падений напряжения по формуле:

_SLC

Рисунок 1. Активная и реактивная составляющие полного сопротивления

Полное сопротивление петли короткого замыкания должно быть как можно меньше, тогда ток короткого замыкания в цепи будет наибольшим и защита сработает быстрее. При межфазном замыкании ток в контуре будет больше, чем при однофазном замыкании. По полученному значению импеданса рассчитывают значение тока короткого замыкания.
Условия исправной защиты описаны формулой:

_SAN

Из вышеприведенных формул и диаграммы становится понятно, почему необходимо измерять именно импеданс, т.е. ПОЛНОЕ сопротивление петли короткого замыкания. Определение только резистивной составляющей, т.е. активного сопротивления цепи, занижает фактическое значение, вследствие чего расчет тока срабатывания приведет к ошибочному результату и ложному выводу о соответствии параметров защиты! В действительности, в случае значительного индуктивного сопротивления петли короткого замыкания (например, обмотка питающего трансформатора, длинная кабельная линия) ток срабатывания, рассчитанный на основании только значения активного сопротивления, может оказаться недостаточным для обеспечения требуемого времени срабатывания защиты, что неминуемо подвергнет риску жизнь людей в аварийной ситуации.
Проведение измерений сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках до 1000 В регламентировано пунктом 28.4 таблицы 28 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителя (ПТЭЭП) при проверке срабатывания защиты в сетях с заземленной нейтралью (TN-C, TN-C-S, TN-S) и проводится раз в два года (п. 2.7.16), а также после каждой перестановки и монтажа нового электрооборудования перед его включением (п. 2.7.17).
Проверка осуществляется путем непосредственного измерения тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим определением тока короткого замыкания.
Величина тока однофазного короткого замыкания при замыкании на корпус или нулевой рабочий проводник должна составлять не менее:
3-х кратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя,
3-х кратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя или 3-х кратной уставки тока срабатывания регулируемого расцепителя автоматического выключателя с
обратнозависимой от тока характеристикой.
Другие параметры срабатывания защитного автоматического отключения должны соответствовать Правилам устройства электроустановок (ПУЭ изд.7) п. 7.3.139 и 1.7.79.

Сроки проведения испытаний

Электрические сети и оборудование эксплуатируются в различных режимах. Со временем наблюдается естественное старение изоляции кабеля, ухудшение свойств проводников из-за токовых перегрузок, отклонений напряжения, влияния окружающей среды и т. д. Этим обусловлена необходимость в периодической проверке целостности контура фаза ноль.

В соответствии с указаниями ПУЭ испытание петли «Ф-Н» проводится, как минимум, один раз в 36 месяцев, а для электрических сетей, эксплуатируемых в опасных или агрессивных средах, как минимум, один раз в 24 месяца. Также предусматриваются внеплановые проверки, в следующих ситуациях:

• при внедрении в работу нового оборудования;
• после осуществления модернизации, профилактики или ремонта действующей сети;
• по требованию поставщика электроэнергии;
• по факту запроса от потребителя.

Периодичность осмотров электрооборудования жилых домов

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

• При вводе в эксплуатацию, после ремонта, модернизации или переоборудовании установок.
• Требование со стороны служб различных служб контроля, например Облэнерго, Ростехнадзор и т.д.
• По заявлению потребителя.

В ходе электрических замеров устанавливаются определенные параметры петли Ф-Н, а именно:

Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

образующиеся в коммутационном оборудовании многочисленные переходные сопротивления, например в защитных устройствах (АВ, УЗО, диффавтоматах), пускателях, ручных коммутаторах и т.д. Также влияние оказывает сечение проводников, изоляция кабелей, заземление нейтрали трансформатора, параметры УЗО или другой защиты электроустановок.

Ток КЗ (I

_КЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: I_КЗ = U_Н /Z_П , где U_Н – номинальный уровень напряжения в электросети, а Z_П – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: Z_П*I_ABРасположение основных элементов прибора MZC-300

Обозначения:

1. Информационный дисплей. Полное описание его полей можно найти в руководстве по эксплуатации.
2. Кнопка «Старт». Запускает следующие процессы измерений:

• Z_П, напомним, это общее сопротивление цепи Ф-Н.
• I_КЗ – ожидаемый ток КЗ.
• Активного сопротивления, необходимо для калибровки прибора.

Старт каждого измерения сопровождается характерным звуковым сигналом.

1. Кнопка «SEL». Служит для последовательного вывода на информационный дисплей всех характеристик петли, полученных в результате последнего замера. В частности отображается следующая информация:

• Параметры Z_П.
• Ожидаемый I_КЗ.
• Уровень активного и реактивного сопротивления (R и Х).
• Фазный угол ϕ.

1. Кнопка «Z/I». По окончании испытаний переключает на дисплее отображение характеристик между ожидаемым I_КЗ и Z_П.
2. Кнопка отключения/включения измерительного устройства. Если при запуске прибора одновременно с данной кнопкой нажать «SEL», то измеритель перейдет в режим автокалибровки. Его подробное описание можно найти в руководстве пользования.
3. Разъем для подключения щупа, контактирующего с рабочим нулем, проводником РЕ или, PEN. Соответствующее обозначение нанесено на корпус прибора.
4. Разъем щупа, подключаемого к одному из фазных проводов. Как правило, помечен литерой «L».
5. Как и разъем i, в отличии от гнезд для измерительных проводов, используется только в режиме автоматической калибровки. На корпусе прибора обозначаются как «К1» и «К2».