Technika výpočtu a měření smyčky nulové fáze

Vzhledem k existující paletě elektrických zařízení instalovaných v napájecích obvodech je důležité se naučit, jak správně provozovat napájecí systémy a udržovat je v provozuschopném stavu. Porušení tohoto požadavku vede ke snížení výkonu a možnosti poškození zařízení k němu připojených. Kontrola elektricky vodivých vedení zahrnuje organizaci testování, které zahrnuje měření distribuovaných elektrických parametrů. Při provádění pravidelných zkoušek musí být nutně zkontrolována všechna ochranná zařízení a elektrické vodiče, jakož i takzvaná „smyčka fázové nuly“.

Definice pojmu

Jakékoli zařízení připojené k síti je vybaveno ochrannou zemnící smyčkou. Toto zařízení je vybaveno ve formě prefabrikované kovové konstrukce, umístěné buď vedle kontrolovaného objektu, nebo na trafostanici. V případě nouze (je-li například poškozena izolace vodičů) klesá fázové napětí na uzemněné pouzdro a poté teče do země.

Pro spolehlivé šíření nebezpečného potenciálu do země by odpor řetězu neměl překročit určitou normu (jednotky Ohm).

Smyčkou fázové nuly se rozumí drátový obvod vytvořený, když je fázové jádro uzavřeno k vodivému pouzdru zařízení připojeného k síti. Ve skutečnosti se tvoří mezi fází a uzemněnou nulou (nula), což je důvodem pro toto jméno. Znalost jeho odporu je nezbytná pro sledování stavu ochranných zemnicích obvodů, které zajišťují tok nouzového proudu do země. Bezpečnost osoby používající zařízení a domácí spotřebiče závisí na stavu tohoto obvodu.

Metoda pro stanovení odporu smyčky fáze nula

V souladu s požadavky PTEEP je při provozu průmyslových a domácích elektrických zařízení vyžadováno neustálé sledování stavu ochranných zařízení. Podle požadavků regulačních dokumentů jsou v instalacích do 1000 V s pevně uzemněným nulovým vodičem testovány na jednofázovou zemní poruchu. U známých zkušebních metod se zohledňuje především technická základna představovaná vzorky speciálních měřicích přístrojů.

Použité zařízení

K měření řetězce nulové fáze se používají elektronická zařízení, která se liší jak svými schopnostmi (zejména metodou odečítání údajů a jejich chybou), tak svým účelem. Mezi nejběžnější typy měřičů patří:

• Zařízení M417 a MSC300, která umožňují určit požadovanou hodnotu, se po dokončení měření na základě získaných výsledků vypočítají proudy zemního spojení.
• Zařízení EKO-200, pomocí kterého je možné měřit pouze poruchový proud.
• Zařízení EKZ-01 používané pro stejné účely jako EKO-200.
• IFN-200 metrů.

Zařízení M417 umožňuje měření v obvodech 380 V s pevně uzemněným nulovým vodičem bez nutnosti odpojovat napájecí napětí. Při měření se používá metoda jeho pádu v režimu otevírání ovládaného obvodu po dobu 0,3 sekundy.Nevýhody tohoto zařízení zahrnují potřebu kalibrace systému před zahájením práce.

Zařízení MSC300 patří k novému typu produktů s elektronickou výplní, postavených na moderních mikroprocesorech. Při práci s ním se používá metoda potenciálního poklesu při připojení pevného odporu 10 ohmů. Provozní napětí je 180-250 V a doba měření řízeného parametru je 0,03 s. Zařízení je připojeno k testované lince v nejvzdálenějším bodě, poté je stisknuto tlačítko „Start“. Výsledky měření se zobrazují na digitálním displeji zabudovaném do zařízení.

Pokud není k dispozici jediný vzorek měřicího zařízení (a také v případě, že je nutné duplikovat operace), použije se metoda měření pomocí voltmetru a ampérmetru k praktickému určení požadované hodnoty.

Stávající techniky měření

Známé techniky zahrnují výpočtovou část prezentovanou ve formě vzorců. Obecně přijímaný návrhový nástroj umožňuje zjistit celkový odpor smyčky pomocí následujícího vzorce:

Zpet = Zp + Zt / 3, kde

• Zп je celkový odpor vodičů ve zkratové části;
• Zт - to samé, ale pro napájecí transformátor rozvodny (zdroj proudu).

Pro duralové a měděné dráty činí Zpet v průměru 0,6 Ohm / km. Podle nalezeného odporu je nalezen proud jednofázového zemního spojení: Ik = Uph / Zpet.

Pokud se na základě výše uvedených výpočtů ukáže, že hodnota požadovaného parametru nepřekročí třetinu přípustné hodnoty (viz PUE), můžete se omezit na tuto možnost výpočtu. Jinak se měření stejnosměrného proudu provádí pomocí zařízení EKO-200 nebo EKZ-01. V případě jejich nepřítomnosti lze použít metodu ampérmetr-voltmetr.

Obecný postup provádění zkoušek pomocí měřicích přístrojů uvedených značek:

• Monitorované zařízení je odpojeno od sítě.
• Napájení testované smyčky je organizováno z sestupného transformátoru.
• Je nutné záměrně uzavřít fázi do těla elektrického přijímače a poté změřit hodnotu Zpet vyplývající ze zkratu.

Při měření metodou ampérmetr-voltmetr se po přivedení napětí na řízený obvod a uspořádání zkratu stanoví hodnoty proudu I a potenciálu U. První z těchto hodnot by neměla překročit 10-20 ampérů.

Výpočty a prezentace výsledků

Odpor testované smyčky se vypočítá podle vzorce: Zpet = U / I. Hodnota získaná z výsledků výpočtu se přičte k impedanci jednoho ze 3 vinutí transformátoru stanice, která se rovná Rtr. / 3.

Po dokončení lineárních měření v souladu s platnými normami by měla být zdokumentována. Za tímto účelem jsou protokoly o zkouškách připravovány v předepsané formě, ve které jsou nutně zaznamenány následující údaje:

• Typ linky, její hlavní vlastnosti.
• Měřicí zařízení používané k testování.
• Hodnoty vlastního přechodného odporu a vinutí staničního transformátoru.
• Jejich součet, který je výsledkem provedených měření.

V souladu s hlavními ustanoveními PUE je frekvence kontrol výkonových obvodů jednou za 6 let. Pro výbušné předměty - každé dva roky.

Výpočty podle tabulek

Plná hodnota požadované hodnoty závisí na následujících faktorech:

• Parametry trafostanice.
• Úseky fázových a nulových vodičů vybrané při návrhu elektrické sítě.
• Odpor křížených spojení je vždy přítomný v jakémkoli obvodu.

Vodivost použitých vodičů lze nastavit i ve fázi návrhu napájecího systému, která, pokud je správně vybrána, zabrání mnoha problémům.

Podle PUE musí tento indikátor odpovídat alespoň polovině stejné hodnoty pro fázové vodiče. V případě potřeby je možné jej zvýšit na stejnou hodnotu.Tyto hodnoty stanoví požadavky kapitoly 1.7 PUE a můžete se s nimi seznámit v tabulce 1.7.5, uvedené v příloze pravidel. Podle toho je vybrán nejmenší úsek ochranných vodičů (v milimetrech čtverečních).

Na konci tabelární fáze výpočtu smyčky fázové nuly pokračují v kontrole výpočtem zkratového proudu pomocí vzorců. Jeho vypočítaná hodnota je poté porovnána s praktickými výsledky dříve získanými přímým měřením. S následným výběrem ochranných zařízení proti zkratu (zejména lineárních jističů) je jejich doba odezvy vázána na tento parametr.

Kdy se měří?

Měření odporu sekce obvodu nulové fáze je nutně organizováno v následujících situacích:

• při uvádění do provozu nových, dosud nepracujících výkonových elektrických instalací;
• když byla přijata objednávka od kontrolujících energetických služeb k jejich provedení;
• podle aplikace podniků a organizací připojených k obsluhované elektrické síti.

Po uvedení energetického systému do provozu jsou součástí sady opatření pro ověření jeho výkonu zkušební měření odporu smyčky. Druhý případ je spojen s nouzovými situacemi, které se často vyskytují během provozu silových obvodů. V případě neuspokojivé ochrany zařízení (například podle stížností konkrétních uživatelů) může dojít k aplikaci od určitých spotřebitelů, zastoupených podnikem nebo organizací.

Příklady výpočtu

Jako příklady takových měření jsou považovány dvě metody.

Účinek poklesu napětí v řízené části výkonového obvodu

Při popisu této metody je důležité věnovat pozornost obtížím její praktické implementace. Je to proto, že k získání konečného výsledku bude zapotřebí několika kroků. Nejprve budete muset měřit parametry sítě ve dvou režimech: s odpojeným a připojeným zátěží. V každém z těchto případů se odpor měří měřením proudu a napětí. Dále se počítá podle klasických vzorců vyplývajících z Ohmova zákona (Zп = U / I).

V čitateli tohoto vzorce U představuje rozdíl mezi dvěma napětími - při zapnutí zátěže a při vypnutí zátěže (U1 a U2). Proud se bere v úvahu pouze pro první případ. Pro správné výsledky musí být rozdíl mezi U1 a U2 dostatečně velký.

Impedance bere v úvahu impedanci cívky transformátoru (přidává se k výsledku).

Použití nezávislého napájecího zdroje

Tento přístup zahrnuje stanovení parametru, který je předmětem zájmu odborníků pomocí nezávislého zdroje napájecího napětí. Při jeho provádění budete muset vzít v úvahu následující důležité body:

• Během měření je zkratováno primární vinutí transformátoru napájecí stanice.
• Z nezávislého zdroje je napájecí napětí dodáváno přímo do zóny zkratu.
• Fázový nulový odpor se vypočítá podle již známého vzorce Zp = U / I, kde: Zp je hodnota požadovaného parametru v Ohmech, U je měřené zkušební napětí ve voltech, I je hodnota měřicího proudu v ampérech .

Všechny uvažované metody netvrdí, že jsou absolutně přesné ve výsledcích získaných z jejich výsledků. Poskytují pouze hrubý odhad impedance smyčky nulové fáze. Tuto povahu vysvětluje nemožnost měření indukčních a kapacitních ztrát, které jsou vždy přítomny v silových obvodech s distribuovanými parametry, v rámci navrhovaných metod. Je-li nutné zohlednit vektorovou povahu měřených veličin (zejména fázové posuny), bude nutné provést speciální korekce.

V reálných provozních podmínkách výkonných spotřebičů jsou hodnoty distribuovaných reaktancí tak nevýznamné, že za určitých podmínek nejsou brány v úvahu.