|
 В подробных технических характеристиках измерителей SONEL, а иногда и в маркировке на их корпусе, нередко можно встретить информацию о диапазонах измерения и отображения. Это часто приводит в недоумение пользователей приборов. В этой статье мы постараемся приоткрыть завесу тайны над этим явлением, и подробно его изучить применительно к группам приборов, где это понятие используется.
Прародителем этих диапазонов является группа международных стандартов:
— ГОСТ Р МЭК 61557-1-2005 (IEC 61557-1:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Часть 1. Общие требования.
— ГОСТ Р МЭК 61557-2-2005(IEC 61557-2:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Часть 2. Сопротивление изоляции.
— ГОСТ Р МЭК 61557-3-2006 (IEC 61557-3:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Часть 3. Полное сопротивление контура.
— ГОСТ Р МЭК 61557-4-2007 (IEC 61557-4:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Сопротивление заземления и эквипотенциального соединения.
— ГОСТ Р МЭК 61557-5-2008 (IEC 61557-5:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Сопротивление заземлителя относительно земли.
— ГОСТ Р МЭК 61557-6-2009 (IEC 61557-6:1997) Сети электрические распределительные низковольтные до 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Электробезопасность оборудования для испытания, измерения или контроля средств защиты. Устройства защиты, управляемые дифференциальным током, в TT и TN системах.
Данная группа подготовлена Международной Электротехнической Комиссией. Она предъявляет требования к методам измерений и характеристикам средств измерений параметров электробезопасности. Русскоязычная версия стандартов фактически эквивалентно переведена с английского языка и действует на территории Российской Федерации. Тем не менее, в России не всегда производители оборудования придерживаются изложенных в стандартах требований.
Итак, рассмотрим, как данные документы нормируют технические характеристики для различных типов средств измерений. При этом мы не будем рассматривать шестую часть стандарта, которая описывает требования к измерителям УЗО, так как вопросов по этим приборам обычно не возникает. Также следует учесть, что вся изложенная информация справедлива и для аналогичных режимов, которые реализованы в многофункциональных измерителях серии MPI.
Измерители сопротивления электроизоляции (Серия MIC).
Выдержка из стандарта ГОСТ Р МЭК 61557-2-2005 (IEC 61557-2:1997):
«4. Требования
4.5. Максимальная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения, выраженная в процентах, в пределах диапазона измерений не должна превышать ±30% измеренного значения, принятого в качестве базового в соответствии с таблицей 1. Указанная погрешность должна быть промаркирована на измерительной аппаратуре или указана в нормативных документах на нее.
Погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения при номинальных рабочих условиях должна соответствовать МЭК 61557-1.»
«5.1. Маркировка
В дополнение к маркировке, указанной в МЭК 61557-1, на измерительной аппаратуре должна быть приведена следующая информация:
5.1.3. Диапазон измерения по 4.5.»
Если мы рассмотрим в этом аспекте MIC-2500, можно обратить внимание, что на тыльной стороне корпуса нижний диапазон измерения сопротивления электроизоляции промаркирован от 50 кОм. Хотя прибор имеет разрешение 0,01 кОм. Объяснение этому фактически дано в руководстве по эксплуатации. Прибор рассчитывает сопротивление электроизоляции на основании известного испытательного напряжения и полученного значения силы тока. Логично предположить, что минимальное значение сопротивления можно получить при минимальном напряжении и максимальном токе.
Максимальный ток преобразователя тока для MIC-2500, при котором производителем гарантируется соблюдение требований стандарта по погрешности, составляет 1 мА. При этом самое минимальное номинальное испытательное напряжение, которое возможно установить в приборе = 50 В.
Отсюда получаем 
Ниже этого значения измерение тоже возможно, но требования стандарта по погрешности соблюдены не будут. Зная эту методологию, возможно определить границу измерения минимального сопротивления электроизоляции для произвольно установленного значения испытательного напряжения.
Измерители сопротивления петли короткого замыкания (Серия MZC, MRP-200, MIE-500)
Выдержка из стандарта ГОСТ Р МЭК 61557-3-2006 (IEC 61557-3:1997):
«4. Требования
4.1. Максимальная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения, выраженная в процентах, в пределах диапазона измерений не должна превышать ±30% измеренного значения, принятого в качестве базового в соответствии с таблицей 1. Указанная погрешность должна быть маркирована на измерительной аппаратуре или указана в нормативных документах на нее.«
«5.1. Маркировка.
В дополнение к маркировке, указанной в МЭК 61557-1, на измерительной аппаратуре должна быть приведена следующая информация:
5.1.1. Диапазон полного сопротивления контура или расчетного тока короткого замыкания, в δпределах которого обеспечиваются пределы погрешности согласно 4.1.«
«5.2. Руководство по эксплуатации.
Руководство по эксплуатации должно содержать следующую информацию в дополнение к указанной в МЭК 61557-1:
5.2.4. Диапазон полного сопротивления контура (значение диапазона и фазовый угол), в пределах которого погрешность в рабочих условиях применения не превышает установленной в 4.1.»
Рассмотрим эту информацию применительно к MZC-200.
На приборе промаркирован диапазон измерения активного сопротивления (Rs) от 0,24 Ом для измерительных проводов 1,2 м. При этом диапазон отображения сопротивления начинается от 0 Ом с разрешением 0,01 Ом. Откуда же взялись эти 0,24 Ом?
Для начала проведем несложный расчет. Погрешность измерения в этом диапазоне для MZC-200 составит 2,5 % и. в. + 5 ед. мл. разряда. Попробуем посчитать, какая абсолютная погрешность будет в точке 0,24 Ом. Для начала, давайте определим, что же такое «е.м.р.» или единицы младшего разряда. Проводя сравнение с аналоговыми приборами, можно сказать, что е.м.р. — цена деления шкалы. В цифровых измерителях данная величина обусловлена разрядностью АЦП (микропроцессора). Величина одной единицы младшего разряда равна разрешению прибора для заданного диапазона. В случае приведенного ниже расчета для прибора MZC-200 в диапазоне от 0 до 9,99 Ом е.м.р. = 0,01 Ом.
ΔR = 0.24 × 0.025 + 5 × 0.01 = 0.056 Ом
Относительная погрешность δ R Для 0.24 Ом составит
Казалось бы, погрешность составила 23 %, а стандарт требует указания начала измерительного диапазона от точки, в которой погрешность не будет превышать 30 % .. Куда еще делись 7 процентов? Дело в том, что мы произвели расчеты для нормальных условий применения MZC-200. Но МЭК 61557-3 требует указания измерительного диапазона в рабочих условиях применения. Это значит, что должны учитываться такие дополнительные факторы как влияние температуры, изменения фазового угла, частоты и т.д. Для расчета относительной погрешности измерения в рабочих условиях применения используется более сложная формула, которая также приведена в стандарте. Дополнительные исходные данные для расчета по этой формуле производитель фиксирует при испытаниях. И только на основании полных исходных данных о влиянии дополнительных факторов на результат измерения производится расчет относительной погрешности. Если вернуться к тому же MZC-200, то после учета всех влияющих на результат измерения величин, точкой «пересечения» погрешности в 30 % является значение 0,2356 Ом. На корпусе и в эксплуатационной документации мы можем наблюдать округленное значение этой величины, которое равно 0,24 Ом.
Почему тогда в руководстве по эксплуатации, для измерительных проводников различной длины, приведены отличающиеся значения начала диапазона?
Например, для MZC-200:
— провод 1,2 м: диапазон измерения от 0,24 Ом до 200 Ом;
— провод 20 м: диапазон измерения от 0,35 Ом до 200 Ом;
Ведь приборы всегда имеют либо функцию компенсации их сопротивления, за счет автокалибровки, или выбора предустановленных значений фиксированной длины?
Дело в том, что прибор хоть и учитывает сопротивление измерительных проводников в результате измерения, не стоит забывать про температуру. Сопротивление, даже штатных проводников, может немного отклоняться при различной температуре. К тому же провода большой длины восприимчивы к воздействию электромагнитных помех. Все это дополнительное влияние и нашло отражение в зафиксированных значениях, которые приведены в соответствии с требованиями стандарта по отношению к погрешности.
Теперь, когда понятно какими факторами определяются границы измерительного диапазона сопротивления, можно легко рассчитать границы допустимого расчета ожидаемого тока КЗ.
Возьмем тот же MZC-200, измерительные проводники 1,2 м и номинальное напряжении 230 В.
Диапазон измерения сопротивления от 0,24 Ом (0,2356 Ом) до 200 Ом.
Соответственно:
Таким образом, требование стандарта будет соблюдено, если результат измерений при этих условиях будет находиться в диапазоне от 1,15 А до 976 А.
Измерители сопротивления проводников присоединения к земле (MIC-3, MZC-304, серия MRU)
Выдержка из стандарта ГОСТ Р МЭК 61557-4-2007 (IEC 61557-4:1997):
«4. Требования
4.4 Диапазон измерений, в пределах которого погрешность в рабочих условиях применения должна соответствовать требованиям 4.6, должен быть от 0,2 до 2 Ом.
4.5 Разрешающая способность цифровых приборов должна быть не менее 0,01 Ом.
4.6 Максимальная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения, выраженная в процентах, в пределах диапазона измерений не должна превышать ± 30 % измеренного значения, принятого в качестве базового в соответствии с таблицей 1. Указанная погрешность должна быть маркирована на измерительной аппаратуре или указана в нормативных документах на нее.
Погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения при номинальных рабочих условиях должна соответствовать МЭК 61557-1.»
«5.1. Маркировка.
В дополнение к маркировке, указанной в МЭК 61557-1, на измерительной аппаратуре должна быть приведена следующая информация:
5.1.3. Диапазон измерения по 4.6.»
В этой части статьи мы затронем измерение сопротивления переходных сопротивлений (металлосвязи) током ±200 мА. Для наглядности рассмотрим этот режим на примере измерителя MIC-3. На тыльной стороне его корпуса начало измерительного диапазона промаркировано от 0,11 Ом. При этом диапазон отображения прибора начинается от 0 Ом с разрешением 0,01 Ом.
Стандарт и для этого вида измерений требует, чтобы начало измерительного диапазона было промаркировано от точки, в которой погрешность измерения не превысит 30 %. Также в расчет берется погрешность не в нормальных условиях применения (2% и. в. + 3 ед. мл. разряда), а в рабочих условиях. Соответственно, округленное значение границы, ниже которой погрешность результата измерения превысит 30 %, заявлена производителем на уровне 0,11 Ом.
Специалистов по таким измерениям эта информация может поставить в тупик. И действительно, ведь нормативная документация регламентирует исправность переходных сопротивлений при их сопротивлении не более 0,05 Ом. Данное требование является в принципе понятным, но не совсем технически корректным. Дело в том, что измеритель сопротивления, который бы обеспечил соблюдение требований для измерения 0,05 Ом в рабочих условиях применения, с погрешностью менее 30 %, сделать труднореализуемо. Оборудование с такими характеристиками является достаточно дорогостоящим, и предназначено для лабораторного (нормальных условий) применения. Авторы нормативной документации, которые предъявляли требования к оценке допустимого сопротивления переходных сопротивлений, имели ввиду значение в области диапазона отображения средств измерений. Возвращаясь к п.4.4 стандарта ГОСТ Р МЭК 61557-4-2007, в нем однозначно обозначены необходимые характеристики измерителей переходных сопротивлений. Нижняя граница диапазона измерения в рабочих условиях применения, в котором погрешность не превысит 30 %, не должна быть выше 0,2 Ом с разрешающей способностью 0,01 Ом.
Измерители параметров заземляющих устройств (серия MRU).
Выдержка из стандарта ГОСТ Р МЭК 61557-5-2008 (IEC 61557-5:1997):
«4. Требования
4.3 Максимальная приведенная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения в пределах диапазона измерений не должна превышать ± 30 % измеренного значения, принятого в качестве нормирующего в соответствии с таблицей 1. Указанная погрешность должна быть маркирована на измерительной аппаратуре или указана в нормативных документах на нее.
Погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения нормируют при номинальных рабочих условиях по МЭК 61557-1»
«5.1. Маркировка.
В дополнение к маркировке, указанной в МЭК 61557-1, на измерительной аппаратуре должна быть приведена следующая информация.
5.1.1 Диапазон измерений, в пределах которого гарантирована максимальная погрешность измерительной аппаратуры в рабочих условиях применения.»
Ну и наконец, заключительная часть информация о диапазонах измерения и отображения затрагивает измерение сопротивления заземляющих устройств. Ведь, к примеру, у MRU-101 начало диапазона измерения сопротивления заземляющих устройств без использования клещей, составляет 0,12 Ом. Но особенных отличий от приведенной выше информации по этому виду измерений нет. Все аналогично по отношению к измерению сопротивления петли короткого замыкания или переходных сопротивлений. Все те же рабочие условия, предел погрешности 30 %. Единственное, при расчете начала диапазона, учитывается влияние дополнительных (соответствующих только этому виду измерений) помех. Как вариант: помех последовательного вида или влияния сопротивления вспомогательных зондов. Но в целом, абсолютно идентичный алгоритм.
Подводя итог приведенной информации, можно однозначно убедиться, ничего страшного в диапазонах измерения нет. Да, есть диапазоны отображения. В них все начинается от НОЛЯ. Это лишь характеристика электроники приборов. Реальная жизнь накладывает свои ограничения в виде дополнительного влияния обозначенного в диапазонах измерения. Причем не факт, что за границами диапазонов измерения все будет очень плохо, а именно, погрешность результата превысит 30 %. Это далеко не так.. Практический и статистический опыт, накопленный нами, показывает, что запаса метрологической надежности измерителей SONEL с лихвой хватает и вне этих границ. Но это не значит, что это ненужная информация. Специалист, который проводит измерения и знает эти границы, всегда может для себя сделать вывод: когда результату измерения можно однозначно доверять, а когда следует с предосторожностью отнестись к полученным данным. К тому же, Стандарт есть Стандарт. Серия ГОСТов 61557 фактически формирует прообраз технических заданий по определенным видам измерений к производителям средств измерений параметров электробезопасности. К сожалению, в России ряд производителей и поставщиков, зачастую пренебрегают требованиями этого стандарта в угоду конкурентной борьбы, или из-за банального игнорирования его требований. Как правило, это как минимум выражается в недопустимой маркировке приборов или некорректных руководствах по эксплуатации. То есть иногда, в лучшем случае, реальные измерительные диапазоны упрятаны в руководствах по эксплуатации. А зачастую упоминания о них не встретишь и там. Понятное дело, что когда будущий пользователь выбирает между двумя приборами, он наверное обратит внимание, что у одного прибора диапазон измерения начинается от ноля, а у другого несколько выше. Но вот только не бывает Его.. АБСОЛЮТНОГО НОЛЯ в рабочих условиях применения. Это такая же фикция, как ноль промилле.
Начальник технического департамента В. Барчук
Октябрь 2011
|
