Berechnungs- und Messverfahren der Phasennullschleife

Bei der bestehenden Vielfalt an elektrischen Betriebsmitteln, die in Stromkreisen installiert sind, ist es wichtig zu lernen, wie man Energieversorgungssysteme richtig bedient und funktionstüchtig hält. Ein Verstoß gegen diese Anforderung führt zu einer Leistungseinbuße und kann die daran angeschlossenen Geräte beschädigen. Der Nachweis von elektrisch leitfähigen Leitungen umfasst die Organisation von Prüfungen, zu denen auch die Messung verteilter elektrischer Parameter gehört. Bei wiederkehrenden Prüfungen werden zwingend alle Schutzeinrichtungen und elektrischen Leiter sowie die sogenannte "Phase Null Schleife" überprüft.

Begriffsdefinition

Alle an das Stromnetz angeschlossenen Geräte sind mit einer Schutzerdungsschleife ausgestattet. Dieses Gerät ist in Form einer vorgefertigten Metallkonstruktion ausgestattet, die sich entweder neben dem gesteuerten Objekt oder in einer Umspannstation befindet. Im Notfall (zB wenn die Isolierung der Leitungen beschädigt ist) fällt die Phasenspannung auf das geerdete Gehäuse und fließt dann ins Erdreich.

Für eine sichere Ausbreitung des gefährlichen Potentials in den Boden sollte der Widerstand der Kette eine bestimmte Norm (Ohm-Einheiten) nicht überschreiten.

Die Phase-Null-Schleife wird als drahtgebundener Stromkreis verstanden, der gebildet wird, wenn der Phasenkern mit dem leitenden Gehäuse der an das Netz angeschlossenen Geräte geschlossen wird. Tatsächlich wird es zwischen der Phase und dem geerdeten Neutralleiter (Null) gebildet, was der Grund für diesen Namen ist. Die Kenntnis seines Widerstandes ist notwendig, um den Zustand der Schutzerdungskreise zu überwachen, die dafür sorgen, dass der Notstrom in den Boden fließt. Die Sicherheit der Person, die das Gerät und die Haushaltsgeräte benutzt, hängt vom Zustand dieses Stromkreises ab.

Verfahren zur Bestimmung des Schleifenwiderstandes Phase-Null

Gemäß den Anforderungen von PTEEP ist während des Betriebs von elektrischen Industrie- und Haushaltsgeräten eine ständige Überwachung des Zustands von Schutzeinrichtungen erforderlich. Gemäß den Anforderungen der behördlichen Dokumente werden sie in Installationen bis 1000 Volt mit einem fest geerdeten Neutralleiter auf einen einphasigen Erdschluss geprüft. Bei den bekannten Prüfverfahren wird zunächst die technische Basis berücksichtigt, die durch Muster spezieller Messgeräte repräsentiert wird.

Verwendete Geräte

Zur Messung der Phase-Null-Kette werden elektronische Geräte verwendet, die sich sowohl in ihren Fähigkeiten (insbesondere der Messmethode und deren Fehler) als auch in ihrem Verwendungszweck unterscheiden. Zu den gängigsten Messgeräten zählen:

• Die Geräte M417 und MSC300, die es ermöglichen, den gewünschten Wert zu bestimmen, werden nach Abschluss der Messungen die Erdfehlerströme basierend auf den erhaltenen Ergebnissen berechnet.
• EKO-200-Gerät, mit dem nur der Fehlerstrom gemessen werden kann.
• Gerät EKZ-01, das für die gleichen Zwecke wie EKO-200 verwendet wird.
• IFN-200 Meter.

Das Gerät M417 ermöglicht Messungen in 380-Volt-Stromkreisen mit fest geerdetem Neutralleiter, ohne dass die Versorgungsspannung entfernt werden muss. Bei der Durchführung von Messungen wird die Fallmethode im Modus des Öffnens des geregelten Stromkreises für ein Zeitintervall von 0,3 Sekunden verwendet.Zu den Nachteilen dieses Gerätes gehört die Notwendigkeit, das System vor Arbeitsbeginn zu kalibrieren.

Das Gerät MSC300 gehört zu einem neuen Produkttyp mit elektronischer Befüllung, der auf modernen Mikroprozessoren basiert. Bei der Arbeit damit wird die Potentialabfallmethode verwendet, wenn ein fester Widerstand von 10 Ohm angeschlossen wird. Die Betriebsspannung beträgt 180-250 Volt und die Messzeit des gesteuerten Parameters beträgt 0,03 Sekunden. Das Gerät wird an der am weitesten entfernten Stelle mit der getesteten Leitung verbunden, danach wird die Schaltfläche „Start“ gedrückt. Die Messergebnisse werden auf der im Gerät eingebauten Digitalanzeige angezeigt.

Wenn kein einziges Exemplar eines Messgerätes zur Verfügung steht (und auch doppelte Operationen erforderlich sind), wird das Messverfahren mit einem Voltmeter und einem Amperemeter verwendet, um den gewünschten Wert praktisch zu bestimmen.

Bestehende Messtechniken

Bekannte Techniken umfassen den Berechnungsteil, der in Form von Formeln dargestellt wird. Mit einem allgemein anerkannten Auslegungstool können Sie den Gesamtschleifenwiderstand anhand der folgenden Formel ermitteln:

Zpet = Zp + Zt / 3, wobei

• Zп ist der Gesamtwiderstand der Drähte im Kurzschlussabschnitt;
• Zт - das gleiche, aber für den Umspanntransformator (Stromquelle).

Für Duraluminium- und Kupferdrähte beträgt Zpet durchschnittlich 0,6 Ohm / km. Anhand des gefundenen Widerstandes wird der Strom eines einphasigen Erdschlusses ermittelt: Ik = Uph / Zpet.

Stellt sich aufgrund der obigen Berechnungen heraus, dass der Wert des gewünschten Parameters ein Drittel des zulässigen Wertes (siehe PUE) nicht überschreitet, können Sie sich auf diese Berechnungsmöglichkeit beschränken. Ansonsten werden Gleichstrommessungen mit den Geräten EKO-200 oder EKZ-01 durchgeführt. In ihrer Abwesenheit kann die Amperemeter-Voltmeter-Methode verwendet werden.

Das allgemeine Verfahren zur Durchführung von Tests mit Messgeräten der angegebenen Marken:

• Das überwachte Gerät ist vom Netzwerk getrennt.
• Die Stromversorgung der geprüften Schleife erfolgt über einen Abwärtstransformator.
• Es ist notwendig, die Phase absichtlich zum Körper des elektrischen Empfängers zu schließen und dann den Wert von Zpet zu messen, der sich aus dem Kurzschluss ergibt.

Bei der Messung nach der Amperemeter-Voltmeter-Methode werden nach dem Anlegen einer Spannung an den gesteuerten Stromkreis und dem Organisieren des Kurzschlusses die Werte des Stroms I und des Potenzials U bestimmt. Der erste dieser Werte sollte 10-20 Ampere nicht überschreiten.

Berechnungen und Ergebnisdarstellung

Der Widerstand der getesteten Schleife berechnet sich nach der Formel: Zpet = U / I. Der aus den Berechnungsergebnissen erhaltene Wert wird zur Impedanz einer der 3 Wicklungen des Stationstransformators addiert, gleich Rtr. / 3.

Nach Abschluss der linearen Messungen gemäß den geltenden Normen sollten diese dokumentiert werden. Dazu werden Prüfberichte in vorgeschriebener Form erstellt, in denen unbedingt folgende Daten festgehalten werden:

• Linientyp, seine Hauptmerkmale.
• Messgeräte, die zum Testen verwendet werden.
• Die Werte des eigenen Übergangswiderstands und der Wicklungen des Stationstransformators.
• Ihre Summe, die das Ergebnis der durchgeführten Messungen ist.

Gemäß den wichtigsten Bestimmungen der PUE werden die Stromkreise einmal alle 6 Jahre überprüft. Für explosive Gegenstände - alle zwei Jahre.

Berechnungen nach Tabellen

Der volle Wert des geforderten Wertes hängt von folgenden Faktoren ab:

• Parameter des Umspannwerktransformators.
• Abschnitte von Phasen- und Nullleitern, die bei der Auslegung des elektrischen Netzes ausgewählt wurden.
• Der Widerstand der Cross-Over-Verbindungen ist in jedem Stromkreis immer vorhanden.

Die Leitfähigkeit der verwendeten Drähte kann bereits in der Entwurfsphase des Stromversorgungssystems eingestellt werden, was bei richtiger Auswahl viele Probleme vermeidet.

Laut PUE muss dieser Indikator mindestens der Hälfte des gleichen Wertes für Außenleiter entsprechen. Bei Bedarf kann er auf den gleichen Wert erhöht werden.Die Anforderungen des Kapitels 1.7 der PUE legen diese Werte fest, und Sie können sie in Tabelle 1.7.5 im Anhang des Regelwerks kennenlernen. Danach wird der kleinste Abschnitt der Schutzleiter gewählt (in Quadratmillimetern).

Am Ende der tabellarischen Phase der Berechnung der Phase-Null-Schleife überprüfen sie diese, indem sie den Kurzschlussstrom anhand der Formeln berechnen. Sein berechneter Wert wird dann mit praktischen Ergebnissen verglichen, die zuvor durch direkte Messungen erhalten wurden. Bei der nachfolgenden Auswahl von Kurzschlussschutzgeräten (insbesondere linearen Leistungsschaltern) ist deren Ansprechzeit an diesen Parameter gebunden.

Wann wird gemessen?

Die Messung des Widerstands des Phasen-Null-Schaltungsabschnitts wird notwendigerweise in den folgenden Situationen organisiert:

• bei Inbetriebnahme neuer, noch nicht funktionierender Elektroinstallationen;
• wenn von den kontrollierenden Energiediensten ein Auftrag zu deren Durchführung eingegangen ist;
• entsprechend der Anwendung von Unternehmen und Organisationen, die an das gewartete Stromnetz angeschlossen sind.

Bei der Inbetriebnahme des Stromnetzes sind Testmessungen des Schleifenwiderstandes Teil eines Maßnahmenpakets zur Überprüfung seiner Leistungsfähigkeit. Der zweite Fall ist mit Notsituationen verbunden, die häufig beim Betrieb von Stromkreisen auftreten. Ein Antrag von bestimmten Verbrauchern, vertreten durch ein Unternehmen oder eine Organisation, kann bei ungenügendem Schutz der Geräte (z. B. aufgrund von Beschwerden bestimmter Benutzer) erfolgen.

Berechnungsbeispiele

Als Beispiele für solche Messungen werden zwei Verfahren betrachtet.

Die Auswirkung eines Spannungsabfalls im geregelten Teil des Leistungskreises

Bei der Beschreibung dieser Methode ist es wichtig, auf die Schwierigkeiten ihrer praktischen Umsetzung zu achten. Dies liegt daran, dass mehrere Schritte erforderlich sind, um das endgültige Ergebnis zu erhalten. Zuerst müssen Sie die Netzwerkparameter in zwei Modi messen: mit getrennten und angeschlossenen Lasten. In jedem dieser Fälle wird der Widerstand durch Strom- und Spannungsmessungen gemessen. Außerdem wird sie nach den klassischen Formeln berechnet, die sich aus dem Ohmschen Gesetz ergeben (Zп = U / I).

Im Zähler dieser Formel stellt U die Differenz zwischen zwei Spannungen dar - beim Einschalten der Last und beim Ausschalten (U1 und U2). Der Strom wird nur für den ersten Fall berücksichtigt. Für korrekte Ergebnisse muss die Differenz zwischen U1 und U2 groß genug sein.

Die Impedanz berücksichtigt die Impedanz der Transformatorspule (diese wird zum Ergebnis addiert).

Anwendung einer unabhängigen Stromversorgung

Dieser Ansatz beinhaltet die Bestimmung des für Spezialisten interessanten Parameters unter Verwendung einer unabhängigen Versorgungsspannungsquelle. Bei der Durchführung müssen Sie die folgenden wichtigen Punkte berücksichtigen:

• Bei Messungen wird die Primärwicklung des Transformators der Versorgungsstation kurzgeschlossen.
• Von einer unabhängigen Quelle wird die Versorgungsspannung direkt in die Kurzschlusszone eingespeist.
• Der Phasen-Null-Widerstand wird nach der bereits bekannten Formel Zp = U / I berechnet, wobei: Zp der Wert des erforderlichen Parameters in Ohm ist, U die gemessene Prüfspannung in Volt ist, I der Wert des Messstroms in Ampere .

Alle betrachteten Methoden erheben keinen Anspruch auf absolute Genauigkeit der aus ihren Ergebnissen gewonnenen Ergebnisse. Sie geben nur eine grobe Schätzung der Phase-Null-Schleifenimpedanz. Dieser Charakter erklärt sich aus der Unmöglichkeit, induktive und kapazitive Verluste, die in Stromkreisen mit verteilten Parametern immer vorhanden sind, im Rahmen der vorgeschlagenen Verfahren zu messen. Wenn die vektorielle Natur der Messgrößen (insbesondere Phasenverschiebungen) berücksichtigt werden muss, müssen spezielle Korrekturen vorgenommen werden.

Im realen Betriebszustand leistungsstarker Verbraucher sind die Werte der verteilten Reaktanzen so unbedeutend, dass sie unter bestimmten Bedingungen nicht berücksichtigt werden.