Tecnica di calcolo e misura dell'anello di fase zero

Con la varietà esistente di apparecchiature elettriche installate nei circuiti di alimentazione, è importante imparare a far funzionare correttamente i sistemi di alimentazione e mantenerli in ordine. La violazione di questo requisito comporta una diminuzione delle prestazioni e la possibilità di danni ai dispositivi ad esso collegati. Il controllo delle linee elettricamente conduttive comporta l'organizzazione del test, che include la misurazione dei parametri elettrici distribuiti. Quando si eseguono test periodici, vengono necessariamente ispezionati tutti i dispositivi di protezione e i conduttori elettrici, nonché il cosiddetto "anello di fase zero".

Definizione del concetto

Qualsiasi apparecchiatura collegata alla rete è dotata di un circuito di terra di protezione. Questo dispositivo è dotato sotto forma di una struttura metallica prefabbricata, situata accanto all'oggetto controllato o in una sottostazione di trasformazione. In caso di emergenza (se l'isolamento dei fili è danneggiato, ad esempio), la tensione di fase cade sull'alloggiamento messo a terra e quindi scorre nel terreno.

Per una diffusione affidabile del potenziale pericoloso nel terreno, la resistenza della catena non deve superare una certa norma (unità Ohm).

L'anello di fase zero è inteso come un circuito cablato formato quando il nucleo di fase è chiuso all'alloggiamento conduttivo dell'apparecchiatura collegata alla rete. Infatti si forma tra la fase e il neutro messo a terra (zero), da cui deriva questo nome. Conoscere la sua resistenza è necessario per monitorare lo stato dei circuiti di messa a terra di protezione, che assicurano che la corrente di emergenza fluisca nel terreno. La sicurezza della persona che utilizza l'apparecchiatura e gli elettrodomestici dipende dallo stato di questo circuito.

Metodo per determinare la resistenza del circuito di fase zero

In conformità con i requisiti del PTEEP, durante il funzionamento di apparecchiature elettriche industriali e domestiche, è richiesto un monitoraggio costante dello stato dei dispositivi di protezione. Secondo i requisiti dei documenti normativi, nelle installazioni fino a 1000 Volt con un neutro solidamente messo a terra, vengono testati per un guasto a terra monofase. Nei metodi di prova noti, si tiene innanzitutto conto della base tecnica, rappresentata da campioni di appositi strumenti di misura.

Apparecchio utilizzato

Per misurare la catena di fase zero, vengono utilizzati dispositivi elettronici che differiscono sia per le loro capacità (il metodo di rilevamento delle letture e il loro errore, in particolare) sia per il loro scopo. I tipi più comuni di contatori includono:

• I dispositivi M417 e MSC300, che consentono di determinare il valore desiderato, al termine delle misurazioni, vengono calcolate le correnti di guasto a terra in base ai risultati ottenuti.
• Dispositivo EKO-200, mediante il quale è possibile misurare solo la corrente di guasto.
• Dispositivo EKZ-01 utilizzato per gli stessi scopi di EKO-200.
• IFN-200 metro.

Il dispositivo M417 consente misure in circuiti a 380 Volt con neutro solidamente messo a terra senza la necessità di togliere la tensione di alimentazione. Quando si effettuano misurazioni, il metodo della sua caduta viene utilizzato nella modalità di apertura del circuito controllato per un intervallo di tempo di 0,3 secondi.Gli svantaggi di questo dispositivo includono la necessità di calibrare il sistema prima di iniziare il lavoro.

Il dispositivo MSC300 appartiene ad una nuova tipologia di prodotti a riempimento elettronico, costruiti su moderni microprocessori. Quando si lavora con esso, viene utilizzato il metodo della caduta di potenziale quando si collega una resistenza fissa di 10 ohm. La tensione di esercizio è di 180-250 Volt e il tempo di misura del parametro controllato è di 0,03 sec. Il dispositivo è collegato alla linea testata nel suo punto più lontano, dopodiché viene premuto il pulsante "Start". I risultati delle misurazioni vengono visualizzati sul display digitale integrato nel dispositivo.

Quando non è disponibile un singolo campione di un dispositivo di misurazione (e anche se è necessario duplicare le operazioni), viene utilizzato il metodo di misurazione utilizzando un voltmetro e un amperometro per determinare praticamente il valore desiderato.

Tecniche di misurazione esistenti

Le tecniche note includono la parte di calcolo, presentata sotto forma di formule. Uno strumento di progettazione generalmente accettato consente di scoprire la resistenza totale del circuito utilizzando la seguente formula:

Zpet = Zp + Zt / 3, dove

• Zp è la resistenza totale dei fili nella sezione di cortocircuito;
• Zт - lo stesso, ma per il trasformatore di potenza della sottostazione (fonte di corrente).

Per i fili di duralluminio e rame, Zpet ha una media di 0,6 Ohm / km. In base alla resistenza trovata, viene rilevata la corrente di un guasto a terra monofase: Ik = Uph / Zpet.

Se, a seguito dei calcoli di cui sopra, risulta che il valore del parametro desiderato non supera un terzo del valore consentito (vedi PUE), puoi limitarti a questa opzione di calcolo. Altrimenti, le misurazioni della corrente continua vengono eseguite utilizzando i dispositivi EKO-200 o EKZ-01. In loro assenza, può essere utilizzato il metodo amperometro-voltmetro.

La procedura generale per condurre test utilizzando strumenti di misura dei marchi indicati:

• L'apparecchiatura monitorata è disconnessa dalla rete.
• L'alimentazione del circuito testato è organizzata da un trasformatore step-down.
• È necessario chiudere deliberatamente la fase al corpo del ricevitore elettrico, quindi misurare il valore di Zpet risultante dal cortocircuito.

Quando si misura con il metodo amperometro-voltmetro, dopo aver applicato la tensione al circuito controllato e aver organizzato il cortocircuito, vengono determinati i valori della corrente I e del potenziale U. Il primo di questi valori non deve superare i 10-20 Ampere.

Calcoli e presentazione dei risultati

La resistenza del circuito testato è calcolata dalla formula: Zpet = U / I. Il valore ottenuto dai risultati del calcolo viene aggiunto all'impedenza di uno dei 3 avvolgimenti del trasformatore di stazione, pari a Rtr. / 3.

Al completamento delle misurazioni lineari in conformità con gli standard applicabili, dovrebbero essere documentate. Per questo, i rapporti di prova vengono preparati nella forma prescritta, in cui sono necessariamente registrati i seguenti dati:

• Tipo di linea, le sue caratteristiche principali.
• Strumenti di misura utilizzati per i test.
• I valori della propria resistenza transitoria e degli avvolgimenti del trasformatore di stazione.
• La loro somma, che è il risultato delle misurazioni effettuate.

In accordo con le principali disposizioni del PUE, la frequenza dei controlli effettuati sui circuiti di potenza è una volta ogni 6 anni. Per oggetti esplosivi - ogni due anni.

Calcoli secondo tabelle

Il valore completo del valore richiesto dipende dai seguenti fattori:

• Parametri del trasformatore della sottostazione elettrica.
• Sezioni di conduttori di fase e zero selezionate nella progettazione della rete elettrica.
• La resistenza dei collegamenti incrociati sempre presente in qualsiasi circuito.

La conduttività dei fili utilizzati può essere impostata anche in fase di progettazione del sistema di alimentazione, che, a condizione che sia correttamente selezionato, eviterà molti problemi.

Secondo il PUE, questo indicatore deve corrispondere ad almeno la metà dello stesso valore per i conduttori di fase. Se necessario, può essere aumentato allo stesso valore.I requisiti del capitolo 1.7 del PUE stabiliscono questi valori e puoi conoscerli nella tabella 1.7.5, fornita nell'appendice delle regole. In base ad esso, viene selezionata la sezione più piccola dei conduttori di protezione (in millimetri quadrati).

Al termine della fase tabellare di calcolo dell'anello di fase zero, procedono a verificarlo calcolando la corrente di cortocircuito utilizzando le formule. Il suo valore calcolato viene quindi confrontato con i risultati pratici precedentemente ottenuti mediante misurazioni dirette. Con la successiva selezione dei dispositivi di protezione contro il cortocircuito (in particolare interruttori lineari), il loro tempo di risposta è legato a questo parametro.

Quando vengono effettuate le misurazioni?

La misura della resistenza della sezione del circuito di fase zero è necessariamente organizzata nelle seguenti situazioni:

• durante la messa in servizio di nuovi impianti elettrici non ancora funzionanti;
• quando è stato ricevuto un ordine dai servizi energetici controllanti per eseguirli;
• secondo l'applicazione di imprese e organizzazioni collegate alla rete elettrica servita.

Quando il sistema di alimentazione viene messo in funzione, le misurazioni di prova della resistenza del circuito fanno parte di una serie di misure per verificarne le prestazioni. Il secondo caso è associato a situazioni di emergenza che si verificano spesso durante il funzionamento dei circuiti di alimentazione. Una richiesta di determinati consumatori, rappresentati da un'impresa o da un'organizzazione, può arrivare in caso di protezione insoddisfacente dell'apparecchiatura (a seguito di reclami di utenti specifici, ad esempio).

Esempi di calcolo

Due metodi sono considerati come esempi di tali misurazioni.

L'effetto di una caduta di tensione nella sezione controllata del circuito di potenza

Quando si descrive questo metodo, è importante prestare attenzione alle difficoltà della sua attuazione pratica. Questo perché ci vorranno diversi passaggi per ottenere il risultato finale. Innanzitutto, dovrai misurare i parametri di rete in due modalità: con carichi scollegati e collegati. In ciascuno di questi casi, la resistenza viene misurata effettuando letture di corrente e tensione. Inoltre, viene calcolato secondo le formule classiche derivanti dalla legge di Ohm (Zп = U / I).

Nel numeratore di questa formula, U rappresenta la differenza tra due tensioni: quando il carico è acceso e quando il carico è spento (U1 e U2). La corrente viene presa in considerazione solo per il primo caso. Per risultati corretti, la differenza tra U1 e U2 deve essere sufficientemente grande.

L'impedenza tiene conto dell'impedenza della bobina del trasformatore (questo viene aggiunto al risultato).

Applicazione di un alimentatore indipendente

Questo approccio prevede la determinazione del parametro di interesse per gli specialisti utilizzando una fonte di tensione di alimentazione indipendente. Quando lo esegui, dovrai prendere in considerazione i seguenti punti importanti:

• Durante le misurazioni, l'avvolgimento primario del trasformatore della stazione di alimentazione è cortocircuitato.
• Da una sorgente indipendente, la tensione di alimentazione viene fornita direttamente alla zona di cortocircuito.
• La resistenza di fase zero viene calcolata secondo la già nota formula Zp = U / I, dove: Zp è il valore del parametro desiderato in Ohm, U è la tensione di prova misurata in Volt, I è il valore della corrente di misura in Ampere .

Tutti i metodi considerati non pretendono di essere assolutamente accurati nei risultati ottenuti dai loro risultati. Forniscono solo una stima approssimativa dell'impedenza dell'anello di fase zero. Questa natura è spiegata dall'impossibilità di misurare le perdite induttive e capacitive, che sono sempre presenti nei circuiti di potenza con parametri distribuiti, nell'ambito dei metodi proposti. Se è necessario tener conto della natura vettoriale delle grandezze misurate (sfasamenti, in particolare), dovranno essere introdotte correzioni speciali.

In condizioni operative reali di potenti consumatori, i valori delle reattanze distribuite sono così insignificanti che in determinate condizioni non vengono presi in considerazione.