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 ZS — полное сопротивление петли «фаза-нуль»;
IA — ток, меньший тока замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты;
U0 — номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.
Величину ZS 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 (XS→0) и активное сопротивление RS принять за полное ZS:
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
RS — сопротивление петли «фаза-нуль»,
U1 — напряжение, измеренное при отключенном R,
U2 — напряжение, измеренное при включенном R,
IR — 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 (RS) 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 мм2 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.
Схемы подключения приборов
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: RS=Ru+Rr+Rист+Rфазы
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.
|
