В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью безопасность обслуживания электрооборудования при пробое на корпус обеспечивается отключением поврежденного участка с минимальным временем. При замыкании фазного провода на соединенный с нейтралью трансформатора (или генератора) нулевой провод или на корпус оборудования образуется контур, состоящий из цепи фазного и нулевого проводников. Это контур принято называть петлей «фаза-нуль». Рассчитать сопротивление контура L-N (или контура L-PE) достаточно сложно, поскольку существует множество факторов, которые учесть в расчетах очень сложно (таких как наличие переходных сопротивлений коммутационных аппаратов, наличие других путей тока аварийного режима — трубопроводов, металлоконструкций, повторных заземлений т.д.), — а при измерении они учитываются автоматически.

Характеристики устройств защиты и полное сопротивление петли «фаза-нуль» (в случае, когда сопротивлением в месте замыкания можно пренебречь), должны обеспечивать при замыкании на открытые проводящие части автоматическое отключение питания в пределах нормированного времени. Это требование выполняется при условии:

Где Z S — полное сопротивление петли «фаза-нуль»;
I A — ток, меньший тока замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты;
U 0 — номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.
Величину Z S необходимо измерять для определения правильности используемой защиты. Её можно получить при использовании производимых фирмой Sonel измерителей параметров петли короткого замыкания, к которым относятся приборы серии MZC-200, серии MZC-300, а также приборы MZC-310S, MIE-500, MPI-511. Использование измерителей активного сопротивления MZC-200 является допустимым в цепях, где значением реактивного сопротивления можно пренебречь (X S →0) и активное сопротивление R S принять за полное Z S:

Для измерения малых величин сопротивлений необходимо использовать измерители полного сопротивления петли короткого замыкания, так как погрешность, вызванная пренебрежением реактивной составляющей полного сопротивления, может иметь существенное значение. В этом случае применяются измерители MZC-300, MZC-303Е, MZC-310S, MIE-500 и MPI-511.

Измерители активного сопротивления и полного сопротивления могут быть с успехом применены для измерения сопротивления заземляющего устройства. При этом в качестве источника необходимо использовать одну из фаз.

Результат измерения есть сумма сопротивлений проверяемого заземляющего устройства, рабочего заземления, внутреннего сопротивления источника фазы и фазного провода. Этот результат несколько больше реального сопротивления заземляющего устройства, однако, если результат меньше допустимой величины для испытуемого заземляющего устройства, устройство заземления можно считать правильным, и не использовать более точных методов измерения.

Метод измерения

Напряжение в испытуемой цепи измеряют с включенным и отключенным сопротивлением R, и сопротивление петли «фаза-нуль» рассчитывают по формуле:

Где
R S — сопротивление петли «фаза-нуль»,
U 1 — напряжение, измеренное при отключенном R,
U 2 — напряжение, измеренное при включенном R,
I R — ток, протекающий через сопротивление нагрузки

Метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении рекомендован приложением D1 стандарта ГОСТ Р 50571.16-99.

Особенности измерения

Zs ≠ Rs (только для серии MZC-200)

Измерители серии MZC-200 измеряют активное (R S) сопротивление петли короткого замыкания.

Для справки:

Рассмотрим влияние реактивной составляющей полного сопротивления на примере распределительной секции многоэтажного здания, выполненной одножильными проводами больших сечений или кабелями с медными жилами (ρ = 0,018 Ω∙м/мм2) не находящихся в одной оболочке, сечением S = 240 мм 2 и протяженностью около 50 метров. Для такой электропроводки характерна высокая, ничем некомпенсированная индуктивность. При суммарной длине фазного и нулевого провода 100 м L = 0,57∙10 -4 Гн), сопротивления R, X, Z вычисляется следующим образом:

Как видно, полное сопротивление почти в 2,6 раз больше активного. Рассмотренный случай является нетипичным, но показывающим необходимость измерения «истинного (полного) сопротивления».

Измерение под напряжением

Измерители параметров петли производят измерения в линиях, находящихся под напряжением. Коммутация эталонного резистора осуществляется через тиристорный блок (на полупериод промышленной частоты — 10 мс); применение быстродействующего АЦП (аналого-цифрового преобразователя) позволяет реализовать данный метод измерения с высокой точностью. Угол между напряжением и током в исследуемой сети по модулю (при отставании или опережении тока) должен быть не более 180.

Преимущества косвенного метода измерения:

нет необходимости в постороннем источнике питания;

результатом являются реальные значения сопротивления петли короткого замыкания от места подключения измерителя и ожидаемого тока короткого замыкания;

питающий трансформатор не исключается из схемы электроснабжения на время измерения;

осуществляется контроль действующего значения напряжения в процессе измерения.

Вычисление тока

Ожидаемый ток короткого замыкания рассчитывается по отношению к номинальному напряжению сети по формуле:

Отклонение напряжения сети от номинального вызовет линейное отклонение рассчитанного тока от действительного.

Целостность цепи

Перед выполнением измерения активного сопротивления автоматически проверяется целостность измеряемых цепей. Контроль целостности проводников происходит в течение 10 мс током с максимальной величиной 35 мA. После того как установлено, что сопротивление цепи менее 3 кΩ происходит процесс измерения активного сопротивления сети большим испытательным током. Отсутствие целостности цепи сигнализируется на дисплее и звуковым сигналом. Этот факт можно использовать для контроля целостности контура.

Оценка сопротивления заземления

Величина сопротивления заземляющего устройства измеряется через петлю «фаза-нуль». Источником напряжения служит фазный провод, измерительный ток зависит от величины токоограничивающего резистора. При оценке величины сопротивления заземления необходимо помнить о завышенных результатах измерения: R S =R u +R r +R ист +R фазы

Автозамена L и N

В приборах MZC, MIE, MPI cоблюдение правильности подключения фазного провода к зажиму L, а нейтрального провода к зажиму N не является обязательным, так как измеритель автоматически идентифицирует подключенные провода и в случае необходимости самостоятельно переключит зажимы.

Функция RCD

В приборах MZC-303E, MPI-511 функции RCD применяется для измерения параметров цепи «фаза-защитный провод» без обязательного срабатывания УЗО с номинальным током не менее 30 мА. Прибор производит измерение сопротивления петли короткого замыкания в диапазоне от 0 до 1999 Ω. При этом выполняется серия искусственных замыканий (каждое из них длится 20 мс) с измерительным током не более 15 мА. Время выполнения всего измерения составляет около 10 секунд. Применение такого большого диапазона измерения вызвано вероятностью значительных величин полного сопротивления петли L — PE в электроустановках с выключателями дифференциального тока. Величина сопротивления заземления (наибольшая составляющая полного сопротивления цепи L — PE) должна быть в этом случае такова, чтобы произошло срабатывание дифференциального выключателя при появлении недопустимого напряжения прикосновения. Например, полное сопротивление цепи L — PE для выключателя дифференциального тока с номинальным током 30 мА в электроустановке с допустимым напряжением прикосновения 50 В будет равным 1666 Ω. Данная величина превышает возможности диапазонов измерения 200 Ω.

Преимущества True RMS

Почти все приборы при измерении напряжения показывают значение, которое предлагается рассматривать как эффективное значение входного сигнала. Однако в некоторых приборах зачастую измеряется среднее абсолютное или максимальное значение сигнала, а шкала градуируется так, чтобы показание соответствовало эквивалентному эффективному значению в предположении, что входной сигнал имеет синусоидальную форму.

Не следует упускать из виду, что точность таких приборов крайне низка, если сигнал содержит гармонические составляющие. Для измерения тока с искаженными кривыми необходимо при помощи анализатора кривой сигнала проверить форму синусоиды, после чего использовать измеритель с усреднением показаний только в том случае, если кривая окажется действительно идеальной синусоидой. Или же можно постоянно использовать измеритель с истинно среднеквадратическими показаниями и не проверять параметры кривой.

Современные измерители подобного типа используют усовершенствованные технологии измерения, позволяющие определить реальные эффективные значения переменного тока и напряжения вне зависимости от того, является ли токовая кривая идеальной синусоидой или имеет гармонические искажения. Приборы Sonel типа MZC-310S, REN-700, CMP-1000, MPI-511 относятся к измерителям класса TRUE RMS.

Кратко, сопротивление петли фаза-ноль измеряют для определения поведения защитных автоматов при возникновении короткого замыкания. Короткое замыкание возникает при механическом повреждении кабеля или разрушении изоляции кабеля в результате старения. В электроустановках с заземленной нейтралью нулевой проводник связан с нейтралью трансформатора. Нейтраль трансформатора объединена с контуром заземления. При замыкании фазы на фазу, на корпус или ноль получается электрическая цепь. Такую цепь называют петля фаза-ноль. При межфазном замыкании ток в контуре будет больше, чем при однофазном замыкании. Сопротивление петли фаза-ноль должно быть как можно более маленьким, тогда ток короткого замыкания в петле будет наибольшим и защита сработает быстрее. Измерение петли фаза-ноль и токов коротких фазных замыканий проводится для определения времени срабатывания защитных устройств. По полученному значению сопротивления петли фаза-ноль расчетом получают значение тока короткого замыкания. От величины тока зависит время отработки аппарата защиты. В качестве аппарата защиты обычно выступает автоматический выключатель. Время срабатывания автомата должно удовлетворять требованиям правил устройства электроустановок. Если это время не выходит за рамки 5 секунд для 380 Вольт и 0,4 секунд для 220 Вольт, то грубо защиту линии можно считать достаточной. Автоматическое отключение питания должно обеспечить защиту от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях и коротких замыканиях. Чем быстрее сработает автоматический выключатель, тем меньшие повреждения будут нанесены людям и проводке в электроустановке, ведь при коротком замыкании мгновенно повышается значение тока, и температура проводника резко возрастает. При этом начинает плавиться и гореть изоляция. Даже нескольких секунд в простое срабатывания защиты может хватить для повреждения и возгорания десятков метров кабеля, так как от поврежденного кабеля воспламеняются соседние кабели. В последнее время при монтаже используют негорючий кабель, что помогает от возникновения пожаров, но не спасает проводку от повреждения, а помещения от задымления. При желании можно использовать и малодымный кабель, но финансовые условия не всегда позволяют это сделать. На сопротивление петли фаза-ноль влияет длинна линии, сечение проводников линии, способ соединения участков линии, качество прокладки линии, количество болтовых соединений. Вместе с проверкой самих аппаратов защиты измерение фаза-ноль дает хороший результат в обеспечении безопасности электроустановки.

© Все материалы защищены законом РФ об авторских правах и ГК РФ. Запрещено полное копирование без разрешения администрации ресурса. Разрешено частичное копирование с прямой ссылкой на первоисточник. Автор статьи: коллектив инженеров ОАО «Энергетик ЛТД»

Общие требования по определению сопротивления петли «фаза-нуль» заключается в измерении тока короткого замыкания с целью проверки времени срабатывания защитных устройств от величины этого тока при замыкании фазы на корпус электроаппарата.
При этих измерениях проверяется согласованность параметров цепи «фаза-нуль» с характеристиками автоматических устройств отключения защитных аппаратов, при возникновении в этой цепи коротких замыканий, по времени отключения.
По измеренному сопротивлению и полученному расчетом результату однофазного тока короткого замыкания определя¬ют время автоматического срабатывания защитного аппарата. Это время должно быть в норме требований ПУЭ (п. 1.7.79) по защите от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях путем автоматического отключения питания.
Этот ток должен иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

КАК ПРОВОДЯТ ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕТЛИ «ФАЗА-НУЛЬ»:

1.Если линия электроснабжения предусматривает несколько электроприборов — измерения проводят на самой удаленной точке (например: на одной линии несколько розеток и тд.).

2. Если линия электроснабжения предусматривает один источник потребления электроэнергии — измерения проводят непосредственно в месте присоединения к нагрузке (насос, электродвигатель, розетка, тэн и тд.)

Допустимые нормированные величины:

Сопротивление петли «фаза-нуль» и токи однофазных замыканий определяют:

• перед приемкой электрооборудования в эксплуатацию;
• в сроки планово-предупредительных или капитальных ремонтов.

По сопротивлению петли «фаза-нуль», обозначаемому Z ф0 (Ом), ток короткого замыкания I кз (А) определяется по формуле:

Iкз = U 0 /Z ф0

где U 0 — фазное напряжение (В).

В системе с глухозаземленной нейтралью в электроустановках до 1000 В при однофазном замыкании на корпус время отключения поврежденного участка цепи должно соответствовать п. 1.7.9 ПУЭ согласно нижеуказанной таблице 1.

Таблица 1: Допустимое (наибольшее) время отключения защиты в системе (TN) с глухозаземленной нейтралью

Указанные ограничения по времени отключения распрос­траняются и на групповые сети.

В цепях с распределительными щитами, групповыми, ввод­ными и этажными щитками время отключения не должно превышать 5 секунд.

В цепях, питающих только стационарные электроприемyики от РУ, допускается также время автоматического отклю­чения питания до 5 секунд с учетом выполнения следующих ме­роприятий:

Полное сопротивление защитного проводника между глав­ной заземляющей шиной и корпусом распределительного уст­ройства (Z P E ) должно удовлетворять следующему требованию:

ZPE =U0 /Zф0 ≤50В

т.е. имеется в виду, что
1) падение напряжения на защитном проводнике при воз-можном замыкании одной фазы не превысит сверхнизкого на-пряжения (ССН) равного 50 В (ПУЭ п. 1.7.43);
2) к шине РЕ РУ присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

В системах с изолированной нейтралью (IT) время защит­ного автоматического отключения питания при двойном за­мыкании на открытые проводящие части не должно превы­шать значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2
Наибольшее допустимое время автоматического отключения для систем с изолированной нейтралью (IT)

В системах с изолированной нейтралью аппараты и обо­рудование имеют защиту только от сверхтоков. Поэтому усло­вия данной таблицы проверяются измерением параметров цепи «фаза-фаза» или током междуфазного замыкания. В це­лом такие установки до 1000 В с системой (IT) широкого прак­тического применения не находят.

Особенности измерения петли «фаза-нуль»

Описываемые методы измерений петли «фаза-нуль» дают приблизительные значения величины сопротивлений или токов короткого замыкания, т.к. они не учитывают векторную природу напряжения, т.е. реальные условия, существующие во время замыкания на «землю». Такая степень приближен­ности приемлема при условии, что реактивное сопротивле­ние испытываемой цепи незначительно.

До выполнения измерения сопротивления петли «фаза- нуль» рекомендуется провести испытание сопротивлений защитных проводников, их неприрывности, а также сопротивлений изоляции элементов электроустановки рассматриваемого объекта в целом.

Проверка сопротивления петли «фаза-нуль» производится в обязательных случаях в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью при вводе в эксплуатацию и в действующих электроустановках при подключении новых потребителей к действующим электросетям.

Пример проверки сопротивления петли «фаза-нуль»:

После ремонта в помещении, была дополнительно проложена розеточная группа проводом ВВГнг 3х2,5 мм 2 . На самой дальней розетке произвели измерение сопротивления петли «фаза-нуль» с помощью прибора ПЗО-500 ПРО.

Согласно полученных данных и применив формулуIкз = U 0 /Z ф0 получимIкз =226/0,6 ,

Iкз = 376,7 А.

На розеточной группе установлен автоматический выключатель ВА 21-29 номиналом 16А, с электромагнитным расцепителем 10 I n .

Вывод: розеточная группа соответствует НД

Измерения сопротивления петли "фаза-Нуль" и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки временных параметров срабатывания устройств защиты электрооборудования от сверхтоков при замыкании фазы на корпус.

Все мы хотим видеть электроснабжение нашего электрооборудования безопасным и безупречным, но не всегда желаемое можно выдавать за действительное. В процессе беспощадной эксплуатации энергосистемы и электрооборудования, пользователи забывают о том, что её надо периодически обследовать и заранее выявлять всевозможные неисправности. Не стоит дожидаться, когда пропадёт фаза в недрах скрытой электропроводки, а для включения электрооборудования срочно надо искать калоши и диэлектрические перчатки, подпирая палкой постоянно отключающийся автоматический выключатель. Как же уберечь себя от свалившихся на голову неприятностей? Для предупреждения и устранения вышеперечисленных неисправностей, требуется периодически проводить комплекс электроизмерений. В этой статье мы хотим рассказать вам о замере сопротивления цепи «фаза – нуль». Как и для каких целей требуется проводить замер сопротивления цепи «фаза – нуль».

Измерения сопротивления петли "Фаза-Нуль" и токов однофазных замыканий проводятся:

• перед приемкой электрооборудования в эксплуатацию;
• в сроки, определенные графиком планово-предупредительных ремонтов;
• после капитального ремонта электрооборудования.

Пример:

Производили замер петли фаза-ноль в помещении библиотеки. Измеряемая линия питается от сборки ЩС автоматическим выключателем с номинальным током 16 (А) и характеристикой «С». Как я уже говорил, измерение проводим на самой отдаленной точке этой линии, в нашем случае это розетка, расположенная в самом дальнем углу.

Электроснабжение библиотеки выполнено системой заземления TN-C. Поэтому измерение производим в рабочей цепи (фаза - ноль).

Измеренный ток однофазного короткого замыкания, который показал нам прибор, составлял 87 (А).

В данном примере воспользуюсь пунктом из ПТЭЭП. Т.е. ток однофазного замыкания должен быть не менее, чем 1,1 * 16 * 10 = 176 (А). А у нас ток получился 87 (А) - условие не выполняется.

При токе 87(А) электромагнитная защита автоматического выключателя не сработает, а сработает тепловая защита, выдержка времени которой составит несколько секунд (больше, чем 0,4 секунды - ПУЭ). За это время есть большой риск возникновения воспламенения или пожара электропроводки.

Вывод:

В моем примере условие не удовлетворяет требованиям ПТЭЭП и ПУЭ. Поэтому необходимо:

• увеличить сечение проводов, измеряемой линии (при увеличении сечения провода уменьшается его сопротивление, а значит и увеличится ток однофазного замыкания, который пройдет по нашим условиям)
• установить автоматический выключатель с меньшим номинальным током (при уменьшении номинала автомата мы тем самым жертвуем мощностью линии)

Со временем эксплуатации линии электроснабжения в них происходят изменения, которые невозможно проконтролировать визуально или установить их с помощью математических расчетов. Для стабильной и бесперебойной работы электрооборудования необходимо периодически делать замеры определенных параметров. Одним из них является измерение петли фаза-ноль, которое делают при помощи специальных приборов. Если фазный провод замкнуть на нулевой в точке потребления, то между фазным и нулевым проводником создается контур, который и является петлей фаза-ноль. В нее входят: трансформатор, рубильники, выключатели, пускатели – все коммутационное оборудование. Ниже мы расскажем читателям , как измерить сопротивление петли, предоставив существующие методики и оборудование.

Периодичность и назначение замеров

Для надежной работы электросети необходимо периодически проводить проверку силового кабеля и оборудования. Перед сдачей объекта в эксплуатацию, после капитального и текущего ремонта электросетей, после проведения пуско-наладочных работ, а также по графику, установленном руководителем предприятия проводят эти испытания. Измерения делают по следующим основным параметрам:

• сопротивление изоляции;
• сопротивление петли фаза-ноль;
• параметры заземления;
• параметры автоматических выключателей.

Основной задачей измерения параметра петли фаза-ноль является защита электрооборудования и кабелей от , возникающих в процессе эксплуатации. Повышенное сопротивление может привести к перегреву линии, и как следствие, к пожару. Большое влияние на качество кабеля, воздушной линии оказывает окружающая среда. Температура, влажность, агрессивная среда, время суток – все это оказывает влияние на состояние сети.

В цепь для проведения замеров включают контакты автоматической защиты, рубильники, контакторы, а также проводники подачи напряжения к электроустановкам. Этими проводниками могут быть силовые кабели, подающие фазу и ноль, или воздушные линии, выполняющие эту же функцию. При наличии защитного заземления — фазный проводник и провод заземления. Такая цепь имеет определенное сопротивление.

Полное сопротивление петли фаза-ноль можно рассчитать с помощью формул, которые будут учитывать сечение проводников, их материал, протяженность линии, хотя точность расчетов будет небольшой. Более точный результат можно получить, измерив физическую цепь с имеющимися устройствами.

В случае использование в сети устройства защитного отключения (), его при измерении необходимо отключить. Параметры УЗО рассчитаны так, что при прохождении больших токов оно произведет отключение сети, что не даст достоверных результатов.

Обзор методик

Существуют разные методики для проверки петли фаза-ноль, а также разнообразные специальные измерительные приборы. Что касается методов измерения, основными считаются:

1. Метод падения напряжения. Замеры проводят при отключенной нагрузке, после чего подключают нагрузочное сопротивление известной величины. Работы выполняются с использованием специального устройства. Результат обрабатывают и с помощью расчетов делают сравнение с нормативными данными.
2. Метод короткого замыкания цепи. В этом случае проводят подключение прибора к цепи и искусственно создают короткое замыкание в дальней точке потребления. С помощью прибора определяют ток короткого замыкания и время срабатывания защит, после чего делают вывод о соответствии нормам данной сети.
3. Метод амперметра-вольтметра. Снимают питающее напряжение после чего, используя понижающий трансформатор на переменном токе, замыкают фазный провод на корпус действующей электроустановки. Полученные данные обрабатывают и с помощью формул определяют нужный параметр.

Основной методикой такого испытания стало измерение падения напряжения при подключении нагрузочного сопротивления. Этот метод стал основным, ввиду его простоты использования и возможности дальнейших расчетов, которые нужно провести для получения дальнейших результатов. При измерении петли фаза-ноль в пределах одного здания, нагрузочное сопротивление включают на самом дальнем участке цепи, максимально удаленном от места подачи питания. Подключение приборов проводят к хорошо очищенным контактам, что нужно для достоверности замеров.

Сначала проводят измерение напряжения без нагрузки, после подключения амперметра с нагрузкой замеры повторяют. По полученным данным делают расчет сопротивления цепи фаза-ноль. Используя готовое, предназначенное для такой работы устройство, можно сразу по шкале получить нужное сопротивление.

После проведения измерения составляют протокол, в который заносят все нужные величины. Протокол должен быть стандартной формы. В него также вносят данные об измерительных приборах, которые были использованы. В конце протокола подводят итог о соответствии (несоответствии) данного участка нормативно-технической документации. Образец заполнения протокола выглядит следующим образом:

Какие приборы используют?

Для ускорения процесса измерения петли промышленность выпускает разнообразные измерительные приборы, которые можно использовать для замеров параметров сети по различным методикам. Наибольшую популярность набрали следующие модели:

О том, как измерить сопротивление петли фаза-ноль с помощью приборов, вы можете узнать, просмотрев данные видео примеры.