Technika obliczania i pomiaru pętli fazy zerowej

Przy istniejącej różnorodności urządzeń elektrycznych instalowanych w obwodach elektroenergetycznych, ważne jest, aby nauczyć się prawidłowo obsługiwać systemy zasilania i utrzymywać je w sprawności. Naruszenie tego wymogu prowadzi do spadku wydajności i możliwości uszkodzenia podłączonych do niego urządzeń. Sprawdzenie linii przewodzących prąd elektryczny wiąże się z organizacją badań, które obejmują pomiary rozłożonych parametrów elektrycznych. Podczas przeprowadzania testów okresowych koniecznie sprawdzane są wszystkie urządzenia ochronne i przewody elektryczne, a także tak zwana „pętla zera fazowego”.

Definicja pojęcia

Każdy sprzęt podłączony do sieci jest wyposażony w pętlę uziemienia ochronnego. Urządzenie to wyposażone jest w postaci prefabrykowanej konstrukcji metalowej, umieszczonej albo przy sterowanym obiekcie, albo na podstacji transformatorowej. W sytuacji awaryjnej (np. jeśli izolacja przewodów jest uszkodzona) napięcie fazowe spada na uziemioną obudowę, a następnie spływa do ziemi.

Aby zapewnić niezawodne rozprzestrzenianie się niebezpiecznego potencjału w ziemi, rezystancja łańcucha nie powinna przekraczać pewnej normy (w omach).

Fazową pętlę zerową rozumie się jako obwód przewodowy utworzony, gdy rdzeń fazowy jest zamknięty w przewodzącej obudowie urządzenia podłączonego do sieci. W rzeczywistości powstaje między fazą a uziemionym punktem zerowym (zero), co jest powodem tej nazwy. Znajomość jego rezystancji jest niezbędna do monitorowania stanu obwodów uziemienia ochronnego, które zapewniają dopływ prądu awaryjnego do ziemi. Od stanu tego obwodu zależy bezpieczeństwo osoby korzystającej ze sprzętu i sprzętu AGD.

Metoda wyznaczania rezystancji pętli faza zero

Zgodnie z wymaganiami PTEEP podczas eksploatacji przemysłowych i domowych urządzeń elektrycznych wymagany jest stały monitoring stanu urządzeń ochronnych. Zgodnie z wymaganiami dokumentów regulacyjnych, w instalacjach do 1000 V z solidnie uziemionym punktem zerowym są one testowane pod kątem jednofazowego zwarcia doziemnego. W znanych metodach badawczych brana jest pod uwagę przede wszystkim baza techniczna, reprezentowana przez próbki specjalnych przyrządów pomiarowych.

Używane urządzenie

Do pomiaru łańcucha fazy zerowej stosuje się urządzenia elektroniczne, które różnią się zarówno możliwościami (w szczególności sposobem wykonywania odczytów i ich błędem), jak i przeznaczeniem. Najpopularniejsze typy liczników to:

• Urządzenia M417 i MSC300, pozwalające określić żądaną wartość, po zakończeniu pomiarów obliczane są prądy ziemnozwarciowe na podstawie uzyskanych wyników.
• Urządzenie EKO-200, za pomocą którego można zmierzyć tylko prąd zwarciowy.
• Urządzenie EKZ-01 używane do tych samych celów co EKO-200.
• Miernik IFN-200.

Urządzenie M417 umożliwia pomiary w obwodach 380 V z martwym punktem neutralnym bez konieczności odłączania napięcia zasilającego. Podczas wykonywania pomiarów stosuje się metodę jego opadania w trybie otwierania kontrolowanego obwodu na czas 0,3 sekundy.Wady tego urządzenia to konieczność kalibracji systemu przed rozpoczęciem pracy.

Urządzenie MSC300 należy do nowego typu produktów z elektronicznym wypełnieniem, zbudowanych na nowoczesnych mikroprocesorach. Podczas pracy z nim stosuje się metodę spadku potencjału przy podłączeniu stałej rezystancji 10 omów. Napięcie robocze wynosi 180-250 V, a czas pomiaru kontrolowanego parametru wynosi 0,03 sek. Urządzenie podłącza się do badanej linii w jej najdalszym punkcie, po czym wciska się przycisk „Start”. Wyniki pomiarów wyświetlane są na wbudowanym w urządzenie wyświetlaczu cyfrowym.

Gdy nie jest dostępna ani jedna próbka urządzenia pomiarowego (a także, gdy konieczne jest powielenie operacji), metoda pomiaru z wykorzystaniem woltomierza i amperomierza służy do praktycznego określenia pożądanej wartości.

Istniejące techniki pomiarowe

Znane techniki obejmują część obliczeniową, przedstawianą w postaci wzorów. Ogólnie przyjęte narzędzie do projektowania pozwala obliczyć całkowitą rezystancję pętli za pomocą następującego wzoru:

Zpet = Zp + Zt / 3, gdzie

• Zп to całkowita rezystancja przewodów w odcinku zwarcia;
• Zт - to samo, ale dla transformatora mocy podstacji (źródło prądu).

W przypadku drutów duraluminiowych i miedzianych Zpet wynosi średnio 0,6 Ohm / km. Zgodnie ze znalezioną rezystancją znajduje się prąd zwarcia doziemnego jednofazowego: Ik = Uph / Zpet.

Jeżeli w wyniku powyższych obliczeń okaże się, że wartość żądanego parametru nie przekracza jednej trzeciej wartości dopuszczalnej (patrz PUE), możesz ograniczyć się do tej opcji obliczeń. W przeciwnym razie pomiary prądu stałego wykonywane są za pomocą przyrządów EKO-200 lub EKZ-01. W przypadku ich braku można zastosować metodę amperomierz-woltomierz.

Ogólna procedura przeprowadzania testów za pomocą przyrządów pomiarowych wskazanych marek:

• Monitorowany sprzęt jest odłączony od sieci.
• Zasilanie badanej pętli jest zorganizowane z transformatora obniżającego napięcie.
• Należy celowo zamknąć fazę do korpusu odbiornika elektrycznego, a następnie zmierzyć wartość Zpet wynikającą z zwarcia.

Przy pomiarze metodą amperomierz-woltomierz, po przyłożeniu napięcia do kontrolowanego obwodu i zorganizowaniu zwarcia, określa się wartości prądu I i potencjału U. Pierwsza z tych wartości nie powinna przekraczać 10-20 amperów.

Obliczenia i prezentacja wyników

Opór badanej pętli oblicza się ze wzoru: Zpet = U / I. Wartość uzyskaną z wyników obliczeń dodaje się do impedancji jednego z 3 uzwojeń transformatora stacyjnego, równej Rtr./3.

Po wykonaniu pomiarów liniowych zgodnie z obowiązującymi normami należy je udokumentować. W tym celu sporządza się raporty z testów w określonej formie, w których koniecznie rejestrowane są następujące dane:

• Rodzaj linii, jej główne cechy.
• Sprzęt pomiarowy używany do testowania.
• Wartości własnej rezystancji przejściowej i uzwojeń transformatora stacyjnego.
• Ich suma, która jest wynikiem przeprowadzonych pomiarów.

Zgodnie z głównymi przepisami PUE częstotliwość kontroli obwodów energetycznych odbywa się raz na 6 lat. W przypadku przedmiotów wybuchowych - co dwa lata.

Obliczenia wg tabel

Pełna wartość wymaganej wartości zależy od następujących czynników:

• Parametry transformatorów stacji elektroenergetycznych.
• Odcinki przewodów fazowych i zerowych wybrane w projekcie sieci elektrycznej.
• Rezystancja połączeń krzyżowych zawsze występuje w każdym obwodzie.

Przewodność zastosowanych przewodów można ustawić już na etapie projektowania systemu elektroenergetycznego, co przy odpowiednim doborze pozwoli uniknąć wielu kłopotów.

Według PUE wskaźnik ten musi odpowiadać co najmniej połowie tej samej wartości dla przewodów fazowych. W razie potrzeby można go zwiększyć do tej samej wartości.Wymogi rozdziału 1.7 PUE określają te wartości, z którymi można się zapoznać w tabeli 1.7.5 zamieszczonej w załączniku do Regulaminu. Zgodnie z nim wybierany jest najmniejszy przekrój przewodów ochronnych (w milimetrach kwadratowych).

Pod koniec tabelarycznego etapu obliczania pętli fazy zerowej przystępują do jej sprawdzenia, obliczając prąd zwarciowy za pomocą wzorów. Jego obliczona wartość jest następnie porównywana z praktycznymi wynikami uzyskanymi wcześniej z bezpośrednich pomiarów. Przy późniejszym doborze urządzeń zabezpieczających przed zwarciem (w szczególności wyłączników liniowych) ich czas reakcji jest powiązany z tym parametrem.

Kiedy wykonywane są pomiary?

Pomiar rezystancji odcinka obwodu zerowego fazy jest koniecznie zorganizowany w następujących sytuacjach:

• przy uruchamianiu nowych, jeszcze nie działających instalacji elektrycznych mocy;
• gdy otrzymano polecenie od kontrolujących słuŜb energetycznych do ich przeprowadzenia;
• zgodnie z zastosowaniem przedsiębiorstw i organizacji podłączonych do obsługiwanej sieci elektrycznej.

Gdy system elektroenergetyczny jest uruchamiany, pomiary testowe rezystancji pętli są częścią zestawu środków w celu weryfikacji jego działania. Drugi przypadek związany jest z sytuacjami awaryjnymi, które często występują podczas pracy obwodów elektroenergetycznych. Wniosek od niektórych konsumentów, reprezentowanych przez przedsiębiorstwo lub organizację, może przyjść w przypadku niezadowalającej ochrony sprzętu (na przykład na podstawie skarg od konkretnych użytkowników).

Przykłady obliczeń

Za przykłady takich pomiarów uważa się dwie metody.

Efekt spadku napięcia w kontrolowanym odcinku obwodu mocy

Opisując tę ​​metodę należy zwrócić uwagę na trudności jej praktycznej realizacji. Dzieje się tak, ponieważ uzyskanie ostatecznego wyniku wymaga kilku kroków. Najpierw będziesz musiał mierzyć parametry sieci w dwóch trybach: z odłączonymi i podłączonymi obciążeniami. W każdym z tych przypadków rezystancja jest mierzona poprzez odczyty prądu i napięcia. Ponadto oblicza się go zgodnie z klasycznymi wzorami wynikającymi z prawa Ohma (Zп = U / I).

W liczniku tego wzoru U oznacza różnicę między dwoma napięciami - kiedy obciążenie jest włączone i kiedy obciążenie jest wyłączone (U1 i U2). Prąd jest brany pod uwagę tylko w pierwszym przypadku. Aby uzyskać prawidłowe wyniki, różnica między U1 i U2 musi być wystarczająco duża.

Impedancja uwzględnia impedancję cewki transformatora (jest ona dodawana do wyniku).

Zastosowanie niezależnego źródła zasilania

Podejście to polega na określeniu interesującego specjalistów parametru przy użyciu niezależnego źródła napięcia zasilającego. Podczas jego przeprowadzania musisz wziąć pod uwagę następujące ważne punkty:

• Podczas pomiarów następuje zwarcie uzwojenia pierwotnego transformatora stacji zasilającej.
• Z niezależnego źródła napięcie zasilające podawane jest bezpośrednio do strefy zwarcia.
• Rezystancja fazy zero jest obliczana według znanego już wzoru Zp = U / I, gdzie: Zp jest wartością wymaganego parametru w omach, U jest zmierzonym napięciem pomiarowym w woltach, I jest wartością prądu pomiarowego w amperach .

Wszystkie rozważane metody nie twierdzą, że są absolutnie dokładne w wynikach uzyskanych z ich wyników. Dają one jedynie przybliżone oszacowanie impedancji pętli zerowej fazy. Charakter ten tłumaczy się brakiem możliwości pomiaru strat indukcyjnych i pojemnościowych, które zawsze występują w obwodach elektroenergetycznych o parametrach rozłożonych, w ramach proponowanych metod. Jeżeli konieczne jest uwzględnienie wektorowego charakteru mierzonych wielkości (w szczególności przesunięć fazowych), konieczne będzie wprowadzenie specjalnych poprawek.

W rzeczywistych warunkach pracy potężnych odbiorców wartości reaktancji rozproszonych są na tyle nieznaczne, że w określonych warunkach nie są one brane pod uwagę.