Technique de calcul et de mesure de la boucle zéro de phase

Avec la variété existante d'équipements électriques installés dans les circuits d'alimentation, il est important d'apprendre à faire fonctionner correctement les systèmes d'alimentation et à les maintenir en état de fonctionnement. La violation de cette exigence entraîne une diminution des performances et la possibilité d'endommager les appareils qui y sont connectés. Le contrôle des lignes électriquement conductrices implique l'organisation de tests, qui incluent la mesure de paramètres électriques distribués. Lors de la réalisation d'essais périodiques, tous les dispositifs de protection et conducteurs électriques, ainsi que la soi-disant "boucle de phase zéro", sont obligatoirement inspectés.

Définition du concept

Tout équipement connecté au secteur est équipé d'une boucle de terre de protection. Ce dispositif est équipé sous la forme d'une structure métallique préfabriquée, située soit à côté de l'objet contrôlé, soit au niveau d'un poste de transformation. En cas d'urgence (si l'isolation des fils est endommagée, par exemple), la tension de phase tombe sur le boîtier mis à la terre, puis s'écoule dans la terre.

Pour une propagation fiable du potentiel dangereux dans le sol, la résistance de la chaîne ne doit pas dépasser une certaine norme (unités Ohm).

La boucle de phase zéro s'entend comme un circuit filaire formé lorsque le conducteur de phase est fermé au boîtier conducteur de l'équipement connecté au réseau. En fait, il se forme entre la phase et le neutre mis à la terre (zéro), d'où ce nom. Connaître sa résistance est nécessaire pour surveiller l'état des circuits de mise à la terre de protection, qui assurent que le courant de secours circule dans la terre. La sécurité de la personne utilisant le matériel et les appareils électroménagers dépend de l'état de ce circuit.

Méthode de détermination de la résistance de boucle phase-zéro

Conformément aux exigences du PTEEP, lors du fonctionnement des équipements électriques industriels et domestiques, une surveillance constante de l'état des dispositifs de protection est requise. Selon les exigences des documents réglementaires, dans les installations jusqu'à 1000 volts avec un neutre solidement mis à la terre, ils sont testés pour un défaut à la terre monophasé. Dans les méthodes d'essai connues, tout d'abord, la base technique, représentée par des échantillons d'instruments de mesure spéciaux, est prise en compte.

Appareil utilisé

Pour mesurer la chaîne phase-zéro, on utilise des appareils électroniques qui diffèrent à la fois par leurs capacités (le mode de prise de lecture et leur erreur notamment) et par leur destination. Les types de compteurs les plus courants comprennent :

• Appareils M417 et MSC300, permettant de déterminer la valeur requise, à l'issue des mesures, les courants de défaut à la terre sont calculés sur la base des résultats obtenus.
• Appareil EKO-200, au moyen duquel il est possible de mesurer uniquement le courant de défaut.
• Appareil EKZ-01 utilisé aux mêmes fins que l'EKO-200.
• Compteur IFN-200.

L'appareil M417 permet des mesures dans des circuits de 380 volts avec un neutre solidement mis à la terre sans avoir besoin de supprimer la tension d'alimentation. Lors de la prise de mesures, la méthode de sa chute est utilisée dans le mode d'ouverture du circuit contrôlé pendant un intervalle de temps de 0,3 seconde.Les inconvénients de cet appareil incluent la nécessité de calibrer le système avant de commencer le travail.

L'appareil MSC300 appartient à un nouveau type de produits à remplissage électronique, construits sur des microprocesseurs modernes. Lorsque vous travaillez avec, la méthode de chute de potentiel est utilisée lors de la connexion d'une résistance fixe de 10 ohms. La tension de fonctionnement est de 180-250 volts et le temps de mesure du paramètre contrôlé est de 0,03 s. L'appareil est connecté à la ligne testée à son point le plus éloigné, après quoi le bouton « Démarrer » est enfoncé. Les résultats des mesures sont affichés sur l'affichage numérique intégré à l'appareil.

Lorsqu'aucun échantillon d'un appareil de mesure n'est disponible (et également s'il est nécessaire de dupliquer les opérations), la méthode de mesure utilisant un voltmètre et un ampèremètre est utilisée pour déterminer pratiquement la valeur souhaitée.

Techniques de mesure existantes

Les techniques connues incluent la partie calcul, présentée sous forme de formules. Un outil de conception généralement accepté vous permet de connaître la résistance totale de la boucle à l'aide de la formule suivante :

Zpet = Zp + Zt / 3, où

• Zп est la résistance totale des fils dans la section de court-circuit ;
• Zт - le même, mais pour le transformateur de puissance de la sous-station (source de courant).

Pour les fils de duralumin et de cuivre, le Zpet est en moyenne de 0,6 Ohm/km. D'après la résistance trouvée, on trouve le courant d'un défaut terre monophasé : Ik = Uph / Zpet.

Si, à la suite des calculs ci-dessus, il s'avère que la valeur du paramètre souhaité ne dépasse pas un tiers de la valeur admissible (voir PUE), vous pouvez vous limiter à cette option de calcul. Sinon, les mesures de courant continu sont effectuées à l'aide d'appareils EKO-200 ou EKZ-01. En leur absence, la méthode ampèremètre-voltmètre peut être utilisée.

La procédure générale pour effectuer des tests à l'aide d'instruments de mesure des marques indiquées :

• L'équipement surveillé est déconnecté du réseau.
• L'alimentation de la boucle testée est organisée à partir d'un transformateur abaisseur.
• Il faut volontairement fermer la phase au corps du récepteur électrique, puis mesurer la valeur de Zpet résultant du court-circuit.

Lors de la mesure par la méthode ampèremètre-voltmètre, après avoir appliqué une tension au circuit contrôlé et organisé le court-circuit, les valeurs du courant I et du potentiel U sont déterminées. La première de ces valeurs ne doit pas dépasser 10-20 ampères.

Calculs et présentation des résultats

La résistance de la boucle testée est calculée par la formule : Zpet = U / I. La valeur obtenue à partir des résultats du calcul est ajoutée à l'impédance de l'un des 3 enroulements du transformateur de poste, égale à Rtr. / 3.

Une fois les mesures linéaires effectuées conformément aux normes applicables, elles doivent être documentées. Pour cela, des rapports d'essai sont préparés sous la forme prescrite, dans laquelle les données suivantes sont nécessairement enregistrées:

• Type de ligne, ses principales caractéristiques.
• Équipement de mesure utilisé pour les tests.
• Les valeurs de sa propre résistance transitoire et les enroulements du transformateur de la station.
• Leur somme, qui est le résultat des mesures effectuées.

Conformément aux principales dispositions du PUE, la fréquence des contrôles effectués sur les circuits de puissance est d'une fois tous les 6 ans. Pour les objets explosifs - tous les deux ans.

Calculs selon les tableaux

La valeur totale de la valeur requise dépend des facteurs suivants :

• Paramètres du transformateur de la sous-station électrique.
• Sections de conducteurs de phase et de zéro sélectionnés dans la conception du réseau électrique.
• La résistance des connexions croisées toujours présente dans n'importe quel circuit.

La conductivité des fils utilisés peut être réglée au stade de la conception du système d'alimentation, ce qui, à condition qu'elle soit correctement sélectionnée, évitera de nombreux problèmes.

Selon le PUE, cet indicateur doit correspondre au moins à la moitié de la même valeur pour les conducteurs de phase. Si nécessaire, il peut être augmenté jusqu'à la même valeur.Les exigences du chapitre 1.7 du PUE stipulent ces valeurs, et vous pouvez en prendre connaissance dans le tableau 1.7.5, donné en annexe du règlement. Selon elle, la plus petite section des conducteurs de protection est sélectionnée (en millimètres carrés).

À la fin de l'étape tabulaire de calcul de la boucle phase-zéro, ils procèdent à sa vérification en calculant le courant de court-circuit à l'aide des formules. Sa valeur calculée est ensuite comparée à des résultats pratiques précédemment obtenus par des mesures directes. Avec le choix ultérieur des dispositifs de protection contre les courts-circuits (disjoncteurs linéaires notamment), leur temps de réponse est lié à ce paramètre.

Quand sont prises les mesures ?

La mesure de la résistance de la section de circuit phase-zéro est nécessairement organisée dans les situations suivantes :

• lors de la mise en service de nouvelles installations électriques de puissance qui ne fonctionnent pas encore ;
• lorsqu'un ordre a été reçu des services énergétiques de contrôle pour les conduire ;
• selon l'application des entreprises et organisations connectées au réseau électrique desservi.

Lors de la mise en service du système électrique, des mesures de test de la résistance de boucle font partie d'un ensemble de mesures permettant de vérifier ses performances. Le second cas est associé à des situations d'urgence qui surviennent souvent lors du fonctionnement des circuits de puissance. Une demande de certains consommateurs, représentés par une entreprise ou un organisme, peut venir en cas de protection insatisfaisante du matériel (selon des plaintes d'utilisateurs spécifiques, par exemple).

Exemples de calcul

Deux méthodes sont considérées comme des exemples de telles mesures.

L'effet d'une chute de tension dans la section contrôlée du circuit de puissance

Lors de la description de cette méthode, il est important de prêter attention aux difficultés de sa mise en œuvre pratique. C'est parce qu'il faudra plusieurs étapes pour obtenir le résultat final. Tout d'abord, vous devrez mesurer les paramètres du réseau dans deux modes : avec des charges déconnectées et connectées. Dans chacun de ces cas, la résistance est mesurée en prenant des lectures de courant et de tension. De plus, il est calculé selon les formules classiques issues de la loi d'Ohm (Zп = U / I).

Dans le numérateur de cette formule, U représente la différence entre deux tensions - lorsque la charge est allumée et lorsque la charge est éteinte (U1 et U2). Le courant n'est pris en compte que pour le premier cas. Pour des résultats corrects, la différence entre U1 et U2 doit être suffisamment grande.

L'impédance prend en compte l'impédance de la bobine du transformateur (elle est ajoutée au résultat).

Application d'une alimentation indépendante

Cette approche implique la détermination du paramètre d'intérêt pour les spécialistes à l'aide d'une source de tension d'alimentation indépendante. Lors de sa réalisation, vous devrez prendre en compte les points importants suivants :

• Lors des mesures, l'enroulement primaire du transformateur du poste d'alimentation est court-circuité.
• A partir d'une source indépendante, la tension d'alimentation est fournie directement à la zone de court-circuit.
• La résistance phase-zéro est calculée selon la formule déjà connue Zp = U / I, où : Zp est la valeur du paramètre requis en Ohms, U est la tension de test mesurée en Volts, I est la valeur du courant de mesure en Ampères .

Toutes les méthodes considérées ne prétendent pas être absolument exactes dans les résultats obtenus à partir de leurs résultats. Ils ne donnent qu'une estimation approximative de l'impédance de boucle de phase zéro. Ce caractère s'explique par l'impossibilité de mesurer les pertes inductives et capacitives, toujours présentes dans les circuits de puissance à paramètres distribués, dans le cadre des méthodes proposées. S'il est nécessaire de tenir compte du caractère vectoriel des grandeurs mesurées (déphasages notamment), des corrections particulières devront être apportées.

Dans les conditions réelles de fonctionnement des consommateurs puissants, les valeurs des réactances distribuées sont si insignifiantes que dans certaines conditions elles ne sont pas prises en compte.