Nashidvery.ru

Наши Двери
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему измерение сопротивления петли фаза-ноль выполняют профессионалы и не делают халтурщики

Почему измерение сопротивления петли фаза-ноль выполняют профессионалы и не делают халтурщики

измерение сопротивления петли фаза-нольСовременный человек привык к тому, что электричество постоянно служит для удовлетворения его запросов и выполняет большую, полезную работу. Довольно часто сборку электрических схем, подключение электроприборов, электромонтаж внутри частного дома выполняют не только обученные электрики, но и домашние мастера или нанятые гастарбайтеры.

Однако, всем известно, что электричество опасно, может травмировать и поэтому требует качества выполнения всех технологических операций для надежного прохождения токов в рабочей схеме и обеспечения их высокой изоляции от окружающей среды.

Сразу же возникает вопрос: как проверить эту надежность после того, как работа вроде бы выполнена, а внутренний голос терзают сомнения по вопросу ее качества?

Ответ на него позволяет дать метод электрических измерений и анализа, основанный на создании повышенной нагрузки, который на языке электриков называют измерением сопротивления петли фаза-ноль.

Содержание статьи

Принцип формирования цепочки для проверки схемы

Кратко представим себе путь, который проходит электроэнергия от источника — питающей трансформаторной подстанции до розетки в квартире типового многоэтажного дома.

Схема подключения квартирной розетки

Обратим внимание, что в старых зданиях, оборудованных по системе заземления TN-C, еще может быть не закончен переход на схему TN-C-S. В этом случае расщепление PEN проводника в распределительном электрическом щитке дома не будет выполнено. Поэтому розетки подключены только фазным проводом L и рабочим нулем N без защитного РЕ-проводника.

Глядя на картинку можно понять, что длина кабельных линий от обмоток трансформаторной подстанции до конечной розетки состоит из нескольких участков и может в среднем иметь протяженность в сотни метров. В приведенном примере участвуют три кабеля, два распределительных щита с коммутационными аппаратами и несколько мест подключения. На практике же, имеется значительно большее количество соединительных элементов.

Такой участок имеет определенное электрическое сопротивление и вызывает потери и падение напряжения даже при правильном и надежном монтаже. Это значение регламентировано техническими нормативами и определяется при составлении проекта производства работ.

Любые нарушения правил сборки электрических схем вызывают его увеличение и создают несбалансированный режим работы, а в отдельных ситуациях и аварии в системе. По этой причине участок от обмотки трансформаторной подстанции вплоть до розетки в квартире подвергают электрическим измерениям и анализируют полученные результаты для корректировки технического состояния.

Вся протяженность смонтированной цепочки от розетки до обмотки трансформатора напоминает обыкновенную петлю, а поскольку она образована двумя токопроводящими магистралями фазы и нуля, то так и называется — петля фазы и нуля.

Более наглядное представление о ее формировании дает следующая упрощенная картинка, в которой более детально показан один из способов прокладки проводов внутри квартиры и прохождение токов по ней.

Схема прохождения токов по петле фаза-ноль

Здесь для примера показан включенный автоматический выключатель АВ, расположенный внутри электрического квартирного щитка, контакты распределительной коробки, к которым подсоединяются провода кабеля и нагрузка в виде лампочки накаливания. Через все эти элементы протекает ток в обычном режиме эксплуатации.

Принципы измерения сопротивления петли фаза-ноль

Как видим, к розетке по проводам подводится напряжение от понижающей обмотки трансформаторной подстанции, создающей протекание тока через лампочку, подключенную в розетку. При этом какая-то часть напряжения теряется на сопротивлении проводов подводящей магистрали.

Соотношения между сопротивлением, током и падением напряжения на участке цепи описывает знаменитый закон Ома.

Только надо учесть, что у нас не постоянный ток, а переменный синусоидальный, который характеризуется векторными величинами и описывается комплексными выражениями. На его полную величину влияет не одна активная составляющая сопротивления, а и реактивная, включающая индуктивную и емкостную части.

Эти закономерности описываются треугольником сопротивлений.

Полное сопротивление цепи фаза-ноль

Электродвижущая сила, вырабатываемая на обмотке трансформатора, создает ток, который образует падение напряжения на лампочке и проводах схемы. При этом преодолеваются следующие виды сопротивлений:

активное у нити накала, проводов, контактных соединений;

индуктивное от встроенных обмоток;

емкостное отдельных элементов.

Основную долю полного сопротивления составляет активная часть. Поэтому во время монтажа схемы для приближенной оценки допускают его замер от источников постоянного напряжения.

Полное же сопротивление S участка петли фаза-ноль с учетом нагрузки определяют следующим образом. Вначале узнают величину ЭДС, создаваемую на обмотке трансформатора. Ее значение точно покажет вольтметр V1.

Однако, доступ к этому месту обычно ограничен, а выполнить такой замер невозможно. Поэтому делается упрощение — вольтметр вставляется в контакты гнезда розетки без нагрузки и фиксируется показание напряжения. Затем:

подключается амперметр, нагрузка и вольтметр к ней;

фиксируются показания приборов;

Выбирая нагрузку необходимо обратить внимание на ее:

стабильность во время проведения замеров;

возможность выработки тока в схеме порядка 10÷20 ампер, ибо при меньших значениях дефекты монтажа могут не проявиться.

Величину полного сопротивления петли с учетом подключенной нагрузки получают делением величины Е, замеренной вольтметром V1, на ток I, определенный амперметром А.

Полное сопротивление нагрузки вычисляется делением падения напряжения ее участка U2 на ток I.

Теперь остается только исключить сопротивление нагрузки Z2 из рассчитанной величины Z1. Получится полное сопротивление петли фаза-ноль Zп. Zп=Z2-Z1.

Технологические особенности замера

Любительскими измерительными приборами точно определить значение сопротивления петли практически невозможно из-за больших величин их погрешности. Работу надо выполнять амперметрами и вольтметрами повышенного класса точности 0,2, а они, как правило, используются только в электротехнических лабораториях. К тому же требуют умелого обращения и частых сроков проведения поверок в метрологической службе.

По этой причине замер лучше доверить специалистам лаборатории. Однако, они, скорее всего, будут использовать не единичные амперметр и вольтметр, а специально созданные для этого высокоточные измерители сопротивления петли фаза-ноль.

Измерители сопротивления цепи фаза-ноль

Рассмотрим их устройство на примере прибора, названного измерителем тока короткого замыкания типа 1824LP. Насколько корректен этот термин судить не будем. Скорее всего он использован маркетологами для привлечения покупателей в рекламных целях. Ведь этот девайс не способен измерять токи коротких замыканий. Он только помогает их рассчитывать после замеров при нормальном режиме эксплуатации сети.

Измеритель токов короткого замыкания 1824LP

Измерительный прибор поставляется вместе с проводами и наконечниками, уложенными внутрь чехла. На его лицевой панели расположена одна кнопка управления и дисплей.

Внутри полностью реализована электрическая схема замера, исключающая лишние манипуляции пользователя. Для этого он снабжен нагрузочным сопротивлением R и измерителями напряжения и тока, подключаемого нажатием кнопки.

Схема подключения измерителя сопротивления петли фаза-ноль

Элементы питания, внутренней платы и гнезда для подключения соединительных проводов показаны на фотографии.

Устройство измерителя токов короткого замыкания

Подобные приборы подключаются щупами проводов к розетке и работают в автоматическом режиме. Часть из них обладает оперативной памятью, в которую заносятся результаты измерений. Их можно последовательно просмотреть через какое-то время.

Подборка статей по теме:

Технология замера сопротивления автоматическими измерителями

На подготовленном для работы приборе устанавливают соединительные концы в гнезда и с обратной стороны подключают их к контактам розетки. Измеритель сразу автоматически определяет величину напряжения и выводит ее на дисплей в цифровом виде. В приведенном примере она составляет 229,8 вольта. После этого нажимают на кнопку переключения режимов.

Фиксация напряжения измерителем сопротивления фаза-нуль ИФН-300

Прибор замыкает внутренний контакт для подключения сопротивления нагрузки, создающего ток более 10 ампер в сети. После этого происходит замер тока и расчеты. Величина полного сопротивления петли фаза-ноль выводится на дисплей. На фотографии она равна 0,61 Ома.

Фиксация сопротивления измерителем сопротивления фаза-нуль ИФН-300

Отдельные измерители во время работы используют алгоритм расчета тока короткого замыкания и дополнительно выводят его на дисплей.

Места выполнения замеров

Показанный двумя предыдущими фотографиями метод определения сопротивления полностью применим к схемам электропроводки, собранным по устаревшей системе TN-C. Когда в проводке присутствует РЕ-проводник, то необходимо определять его качество. Это делается подключением проводов прибора между контактом фазы и защитного нуля. Других отличий метода нет.

Схема подключения измерителя сопротивления к защитному нулю

Электрики не только оценивают сопротивление петли фаза-ноль на конечной розетке, но часто эту процедуру необходимо выполнять на промежуточном элементе, например, клеммнике распределительного шкафа.

У трехфазных систем электроснабжения проверяют состояние цепи каждой фазы по отдельности. Через любую из них может когда-нибудь потечь ток короткого замыкания. А как они собраны покажут измерения.

Зачем выполняется замер

Проверка сопротивления петли фаза-ноль проводится с двумя целями:

1. определение качества монтажа для выявления слабых мест и ошибок;

2. оценка надежности работы выбранных защит.

Выявление качества монтажа

Метод позволяет сравнить измеренную реальную величину сопротивления с расчетной, допускаемой проектом при планировании работ. Если прокладка электропроводки выполнялась качественно, то замеренная величина будет соответствовать требованиям технических нормативов и обеспечит условия безопасной эксплуатации.

Когда расчетное значение петли неизвестно, а реальное замерено, то можно обратиться к специалистам проектной организации для выполнения расчетов и последующего анализа состояния сети. Второй путь — самостоятельно попробовать разобраться в таблицах проектировщиков, но это потребует инженерных знаний.

При завышенном сопротивлении петли придется искать брак в работе. Им может быть:

грязь, следы коррозии на контактных соединениях;

заниженное сечение проводов кабеля, например, использование 1,5 квадрата вместо 2,5;

некачественное выполнение скруток, изготовленных уменьшенной длиной без сварки концов;

использование материала для токоведущих жил с повышенным удельным сопротивлением;

Оценка надежности работы выбранных защит

Задача решается следующим образом.

Мы знаем величину номинального напряжения сети и определили значение полного сопротивления петли. При возникновении металлического короткого замыкания фазы на ноль по этой цепочке потечет ток однофазного КЗ.

Его величина определится по формуле Iкз=Uном/Zп.

Рассмотрим этот вопрос для значения полного сопротивления, например, в 1,47 Ом. Iкз=220 В/1,47Ом=150А

Такую величину мы определили. Теперь остается по ней оценить качество выбора номиналов защитного автоматического выключателя, установленного в эту цепочку для ликвидации аварий.

Вспомним, что ПУЭ требуют выбирать автомат, обеспечивающий величину 1,1 номинального тока (Iном N) для АВ с расцепителями мгновенного действия. В этом пункте под N=5, 10, 20 используются характеристики расцепителя типов «В», «С», «D». Более подробно об особенностях использования времятоковых характеристик можно прочитать здесь: Характеристики автоматических выключателей

Допустим, что в электрощитке установлен автоматический выключатель класса «С» с номинальным током 16 ампер и кратностью 10. Для него ток отключения КЗ электромагнитным расцепителем должен быть не менее, чем рассчитанный по формуле: I=1,1х16х10=176 А. А мы рассчитали 150 А.

Делаем 2 вывода:

1. Ток работы электромагнитной отсечки меньше, чем может возникнуть в схеме. Поэтому отключения автоматического выключателя от нее не будет, а произойдет только работа теплового расцепителя. Но его время превысит 0,4 секунды и не обеспечит безопасность — высока вероятность возникновения пожара.

2. Автоматический выключатель установлен неправильно и подлежит замене.

Все перечисленные факты позволяют понять почему профессиональные электрики уделяют особое внимание надежной сборке электрических цепей и выполняют замер сопротивления петли фаза-ноль сразу после монтажа, периодически в процессе эксплуатации и при сомнениях в правильности работы защитных автоматов.

Проверка цепи «фаза-нуль»

Петля фаза-нуль

Проверка цепи «фаза-нуль» в электроустановках до 1кВ с глухим заземлением нейтрали это непосредственное измерение тока однофазного короткого замыкания или измерение полного сопротивления петли фаза-нуль.

Объект испытаний (измерений)

Объектом испытаний при проверке цепи «фаза-нуль» в электроустановке до 1кВ с глухим заземлением нейтрали является участок электрической цепи (сети) с присоединенными к нему электрооборудованием и электроприемниками, защищаемый аппаратами защиты:
— предохранителями с калиброванными плавкими вставками;
— автоматическими выключателями с нерегулируемыми расцепителями;
— автоматическими выключателями с регулируемыми расцепителями (тепловыми, электромагнитными или комбинированными), имеющими обратно-зависимую от тока характеристику.

При замыкании на корпус или нулевой защитный проводник должен возникнуть ток однофазного КЗ, превышающий ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или расцепителя АВ

В соответствии с ПУЭ-7 п.1.8.39(4) кратность тока КЗ на землю по отношению к ном.току предохранителя или расцепителя АВ д.б. не менее значения, указанного в гл.3.1 ПУЭ-6.

Цель — проверка эффективности мер защиты от косвенного прикосновения посредством автоматического отключения источника питания путем определения полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим расчетом тока однофазного короткого замыкания на корпус или ну¬левой провод при полном напряжении сети или непосредственным измерением тока однофазного замыкания на корпус или нулевой защитный проводник.
Проверка производится для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников, но не менее 10% их общего количества.
Проверку цепи фаза-нуль измерением токов однофазных замыканий или полного сопротивления петли фаза-нуль проводят (см. также таблицу 1):
Перед приемкой электрооборудования в эксплуатацию.
В сроки, определенные графиком планово-предупредительных ремонтов.

Таблица 1 (ПТЭЭП Приложение 3п. 28.4).

1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя (отсечки)

Проверяется непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим определением тока КЗ.

У ЭУ, присоединенных к одному щитку и находя­щихся в пределах одного помещения, допускается производить измерения только на одной, самой удаленной от точки питания установке.

У светильников наружного освещения проверяется срабатывание защиты только на самых дальних светильниках каждой линии.

Проверку срабатывания защиты групповых линий различных приемников допускается производить на штепсельных розетках с защитным контактом.

По сопротивлению петли фаза-нуль Zфо (Ом) определяется ток короткого замыкания I кз (А):
I кз = Ucp / Zфо.
где Ucp- среднее значение фазного напряжения (В).

Петля фаза-нуль результатПетля фаза-нуль результат измерения

Например:

Напряжение в сети (U) равно 239 В.

Измеренное сопротивление петли фаза-нуль Zфо равно 1,9 Ом)

Величина тока короткого замыкания должна иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки или расцепителя автомата защиты не менее значений, приведенных в ПТЭЭП Приложение 3 п.28.4 (см. табл.1) и ПУЭ-6 п.п.3.1.9,7.3.139 (см. табл.2).
Надежное отключение поврежденного участка считается обеспеченным, если ток однофазного замыкания на корпус или нулевой провод Iк.з. отвечает условию:
I к.з > к I н,
где I к.з — ток короткого замыкания;
Iн — номинальный шок плавкой вставки или ток уставки расцепителя АВ;
к — коэффициент, зависящий от вида защиты по требованию ПУЭ.

Таблица 2. Значения коэффициента К в соответствии с требованиями ПУЭ-6 п п. 3.1.9, 7.3.139

Элемент, отключающий ток КЗ (плавкая вставка)Среда не взрыво­опаснаяСреда взрыво­опасна

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Допустимое сопротивление петли «фаза-ноль»

Эксплуатация электрооборудования, как и любого другого источника повышенной опасности требует периодического проведения специальных работ связанных с обслуживанием и диагностикой. Для электроустановок — это комплекс электроизмерений, одним из видов которых является измерение полного сопротивления цепи «фаза-ноль».

  • сопротивление источника питания (трансформатора или ДГУ);
  • сопротивление жил кабелей внешнего электроснабжения и распределительной сети здания;
  • сопротивление жил групповых линий питания отдельных токоприёмников;
  • переходное сопротивление контактов этих линий в электрощитах.

Схема цепи фаза-ноль

Большое сопротивление петли «Ф-0» и слишком малый ток однофазного КЗ

Чаще всего реальное сопротивление петли «фаза-ноль» достаточно невелико для надёжной защиты линии. Но бывают ситуации, когда токи КЗ не достигают требуемых значений. В самом деле, при значениях петли более 0,8 Ом величина тока КЗ не превышает 275А и, с учётом требований ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 4, автомат с Iном=25А уже не гарантирует отключение в заданное время. А это очень распространённый номинал автомата для защиты групповых линий розеточной сети. Иногда это можно увидеть в сельской местности, в садоводческих обществах, когда линия 0,4 кВ имеет длину 1-2 км, а сечение проводов невелико.

На величину сопротивления петля «фаза-ноль» влияет площадь поперечного сечения жил кабеля и его длина. Эти параметры связаны между собой. При увеличении длины линии приходится увеличивать её сечение, чтобы обеспечить необходимую кратность токов КЗ. Больше всего это проявляется в осветительных и розеточных сетях, где линии протяженные, а сечение проводов небольшое. По тем же причинам увеличено сопротивление петли «фаза-ноль» линий электроснабжения на вводе в здание. При этом свою долю вносит сопротивление обмоток силового трансформатора на подстанции.

Конечно, устранение указанных причин, т.е. замена электропроводки или кабельных линий повлечет за собой немалые затраты и частичную остановку функционирования объекта. Такая ситуация встречается, в основном, там, где электромонтажные работы выполнялись без предварительных расчетов и разработки проекта. При разработке проекта, проектировщики, используя справочники и таблицы производят расчеты сопротивлений цепи «фаза-ноль» и учитывают полученные значения при выборе аппаратов защиты. Поэтому так важно, чтобы монтаж любой электроустановки производился на основе качественно подготовленной проектной документации.

Можно ли как-нибудь исправить сложившуюся ситуацию, не прибегая к радикальным мерам? Конечно можно! Если не получается убрать причину малых токов короткого замыкания, можно ужесточить требования к защитным аппаратам. В осветительных и розеточных сетях, в основном, применяются модульные автоматы бытового назначения с характеристиками «В», «С», «D». В таких случаях единственный выход – установить в качестве аппарата защиты автомат с характеристикой «В» расцепителя мгновенного действия. В отличие от распространенного автомата с характеристикой «С» у него срабатывание происходит при токе Iкз = 5хIном, т.е. в рассмотренном выше примере он уверенно отключит даже ещё меньший ток (137 А) при сопротивлении петли «фаза-ноль» до 1,6 Ом. Можно уменьшить номинал автомата, тогда будут автоматически отключаться ещё меньшие токи КЗ. При этом следует помнить, что номинал автомата не должен быть меньше расчетного тока на защищаемом участке. Для защиты кабельных или воздушных линий электроснабжения можно применить предохранители, выносные реле.

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕТЛИ “ФАЗА-НОЛЬ”

Измерение сопротивление петли "фаза-нуль"Для начала давайте поймем, что такое ток короткого замыкания?

Все знают закон ома. Сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. А если сопротивление будет уменьшаться, то ток будет расти. Когда сопротивление минимально то ток, возникший в цепи и будет током короткого замыкания. При этом мощность тоже растет, и она куда-то должна деваться, на что-то расходоваться, вот она и расходуется на нагрев токоведущих частей, плавление изоляции и т.д. что конечно же может привести к пожару. Причина коротких замыканий: это старение, загрязнение изоляции, то есть за сопротивлением изоляции нужно следить, неправильные действия ремонтно-оперативного персонала, человеческий фактор, нарушение режимов работы электрооборудования, стихийные бедствия и др. И чтобы защитить линию от короткого замыкания, нам нужно на эту линию поставить аппарат защиты, в частности автоматический выключатель. Чтобы выбрать аппарат защиты нам нужно знать, до какой же величины поднимется ток короткого замыкания в данной точке. В начале проектировщик считает, с помощью определенных формул, ток короткого замыкания в данной точке.

Но проектировщик не все может учесть и поэтому при приемо-сдаточных испытаниях проводится измерение фаза-ноль. Это нужно для того чтобы проверить обеспечение отключения автоматического выключателя при однофазном коротком замыкании на корпус в пределах определенного времени.

Теперь непосредственно сопротивление петля фаза-ноль. Берем прибор и в самой дальней точки линии, которую защищает автоматический выключатель, измеряем значение. Теперь по время-токовой характеристики данного автоматического выключателя смотрим за какое время он обесточит защищаемую линию. И сравниваем этот показатель с п. ПУЭ 1.7.79 (например для напряжения 220V время срабатывания не должно превышать 0,4 с, а автоматические выключатели которые питают распределительные щитки время срабатывания будет 5 с.). Все замеры заносятся в протокол и делаются выводы о возможности эксплуатации данной электроустановки.

ИЗМЕРЕНИЕ ПЕТЛИ “ФАЗА-НОЛЬ”

Измерение сопротивление петли "фаза-нуль"

Для начала давайте поймем, что такое ток короткого замыкания?

Все знают закон ома. Сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. А если сопротивление будет уменьшаться, то ток будет расти. Когда сопротивление минимально то ток, возникший в цепи и будет током короткого замыкания. При этом мощность тоже растет, и она куда-то должна деваться, на что-то расходоваться, вот она и расходуется на нагрев токоведущих частей, плавление изоляции и т.д. что конечно же может привести к пожару. Причина коротких замыканий: это старение, загрязнение изоляции, то есть за сопротивлением изоляции нужно следить, неправильные действия ремонтно-оперативного персонала, человеческий фактор, нарушение режимов работы электрооборудования, стихийные бедствия и др. И чтобы защитить линию от короткого замыкания, нам нужно на эту линию поставить аппарат защиты, в частности автоматический выключатель. Чтобы выбрать аппарат защиты нам нужно знать, до какой же величины поднимется ток короткого замыкания в данной точке. В начале проектировщик считает, с помощью определенных формул, ток короткого замыкания в данной точке.

Но проектировщик не все может учесть и поэтому при приемо-сдаточных испытаниях проводится измерение фаза-ноль. Это нужно для того чтобы проверить обеспечение отключения автоматического выключателя при однофазном коротком замыкании на корпус в пределах определенного времени.

Теперь непосредственно сопротивление петля фаза-ноль. Берем прибор и в самой дальней точки линии, которую защищает автоматический выключатель, измеряем значение. Теперь по время-токовой характеристики данного автоматического выключателя смотрим за какое время он обесточит защищаемую линию. И сравниваем этот показатель с п. ПУЭ 1.7.79 (например для напряжения 220V время срабатывания не должно превышать 0,4 с, а автоматические выключатели которые питают распределительные щитки время срабатывания будет 5 с.). Все замеры заносятся в протокол и делаются выводы о возможности эксплуатации данной электроустановки.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Если нагревается выключатель что это
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector