Измерение сопротивления петли «фаза-нуль»

Содержание статьи:

1. Условия, которые влияют на сопротивление петли «фаза-нуль»
2. Откуда эти коэффициенты взялись?
3. Два подхода к измерению, основные требования
4. Проводимость нулевых защитных проводников – определение
5. Как измеряется петля «фаза-нуль&raquo
6. Проверка автоматического выключателя и кабеля
7. Как подобрать селективные автоматические выключатели
8. Проверка автоматического выключателя и линии в системе TN
9. В чем сложности производства измерений
10. Светильники
11. Модульные автоматические выключатели, розетки с заземляющим контактом
12. Заключение о необходимости измерения петли фаза-нуль

Задача измерения петли «фаза-нуль» – проверка защиты электропроводки, кабелей, подключенного оборудования, автоматических выключателей от перегрузок и короткого замыкания в сети.

Измерение производят периодически, так как повышенное сопротивление контактов в сети приводит к перегреву линии, повреждению изоляции и к возгоранию. Также большое влияние на качество кабеля, воздушной линии оказывает окружающая среда: температура, влажность, агрессивная среда, время суток – пиковые нагрузки. 

Измерения производят для следующих элементов цепи:

• контакты коммутационных и защитных: автоматические выключатели, контакторы, электроустановочные изделия;
• электропроводка: кабели питающие потребителя, воздушная линия.
• фазный проводник и провод заземления, при наличии защитного заземления.

Цель измерения определить полное сопротивление цепи, которое рассчитывают с учетом сечения проводников, материалов, протяженности линии.

Для того, что понять условия, влияющие на измерение, рассмотрим руководящие документы. В первую очередь – это ПУЭ 6-е издание. 

Эта книга формирует требования к ПТЭЭП. На основании этих документов изложены требования, опубликованные в ПУЭ издание №7. Требования, описанные в  ПУЭ 7 были приняты  из-за того, что в настоящее время некоторые показатели принятые для электроустановок ранее стали несколько устаревшим. Изменилось многое. Изменился состав электроприёмников потребителей в связи с чем поменялись требования к электробезопасности. Они стали более жесткими.

Возникли системы и подсистемы заземления: TNS, TNС и IТ Хотя до этого, кроме системы с глухозаземленной нейтралью TN, которая потом стала называться TNS и системы изолированной нейтралью которую назвали IТ ничего не было.

В связи этими изменениями изменился подход к измерению петли «фаза-нуль». Началом изменения стало то, что время замыкания на землю, при котором на корпусах электрооборудования появляется опасный для жизни потенциал, было сведено к минимуму, благодаря требованиям соответствующих документов.

Измерение в электроустановках с глухозаземленной нейтралью производится

• проверкой тока однофазного замыкания на «землю»;
• с помощью измерительных приборов, предназначенных для этой цели.

По нормам проверки измерение тока однофазного замыкания на корпус или на нулевой провод должен обеспечивать надёжное срабатывание защиты с учетом коэффициентов.

Защита электрических сетей напряжением до 1 кВт обеспечена следующим условием: отношение наименьшего расчетного тока кз к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений приведенных в двух пунктах 1.7.79 в общем случае и пункт 1.3. 139. для взрывоопасных помещений.

В этом пункте говорится следующее: в электроустановках напряжением до одного киловольта с глухозаземленной нейтралью в целях обеспечения автоматического отключения участка, проводимость фазных нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы:

• первое при замыкании на корпус или нулевые защитные проводники, возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в три раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя
• второе в три раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку только регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, это то, что касается тепловой защиты.

  Продолжение этого пункта касается автоматического выключателя с токовой отсечкой.  Номинальный ток отсечки умножаем на коэффициент запаса равный –1,1. 

Причём номинальный ток отсечки мы берём с коэффициентом, учитывающим заводской разброс, который возможен в большую и меньшую сторону.

Если эти данные о разбросах неизвестны, то приводятся соответствующие коэффициенты, которые можно использовать. Это коэффициенты для автоматов до 100 А, они равны 1,4. Для автоматического выключателя свыше 100 А коэффициент запаса равен 1,25 А.

Откуда эти коэффициенты взялись?

Например, раньше обычно, корпуса светильников занулялись. Поэтому в правилах оговаривается отдельно на «корпус» или «нулевой защитный проводник».

Очень большая группа электроприёмников защищалась предохранителями. Защита предохранителями практиковалась повсеместно и в городских сетях. Они до сих пор стоят и работают, их до сих пор устанавливают. То есть, раньше предохранитель был одним из основных защитных элементов сети потребителя электроэнергии. Ранее были автоматы, которые имели защиту только теплового расцепителя, а были коммутационные устройства только с электромагнитным расцепителем. Были автоматы, которые обеспечивали только токовую отсечку.

К электроустановкам, применяемым во взрывоопасных зонах предъявляли более высокие требования. Ток КЗ должен быть не менее чем в 4 раза выше номинального тока плавкой вставки. И в 6 раз расцепителя автомата. с обратной зависимой характеристикой по времени.

Согласно ПУЭ проводимость нулевого рабочего должна быть не ниже 50% проводимости фазных проводников, в необходимых случаях она может быть увеличена до 100% проводимости фазных проводников.

Проводимость нулевых защитных проводников должна соответствовать требованиям главы 1.7 ПУЭ: «1.7.126.

«Наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников должны соответствовать табл. 1.7.5. Площади сечений приведены для случая, когда защитные проводники изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным».

После определения сопротивления петли «фаза – нуль» производится расчетная проверка тока короткого замыкания и сравнение полученного тока с током срабатывания автоматического выключателя или другого устройства, защищающего данный участок сети.

При прямых измерениях однофазных токов короткого замыкания время срабатывания защитных аппаратов определяется по измеренной величине этого тока.

Проверка сопротивления петли «фаза-нуль» производится для наиболее удалённых и наиболее мощных электроприёмников, но не менее чем для 10% их общего количества.

Например, у светильников наружного освещения ток срабатывания проверяется только на самом дальнем светильнике. Групповые линии испытываются тоже на самой дальней от сети розетки.  

Подробно каждый элемент сети проверять нет никого смысла. Расчётную проверку можно производить по формулам: Zпет = Zп + Zт/3, где: Zп – полное сопротивление проводов петли фаза – нуль,

где, Zт – полное сопротивление питающего трансформатора. По полному сопротивлению петли «фаза-нуль» определяется ток однофазного КЗ на землю: Iк = Uф/ Zпет

Если расчёт показывает, что ток однофазного замыкания на землю на 30% превышает допустимый ток (допустимым будем считать ток, величина которого достаточна для срабатывания защитного аппарата в требуемый временной промежуток), то можно ограничится расчётом. В противном случае должны быть проведены замеры полного сопротивления петли «фаза –нуль».

Все потому что при измерении петли «фаза-нуль», моделируется самый наихудший случай, когда замыкание находится в конце линии и ток самый минимально возможный. Если замыкание происходит в конце линии и проверка проходит по нормам, то это означает проходит, и вся линия.

Изменения сопротивления петли «фаза-нуль», в принципе, может заменить с собой измерение целостности защитных проводников.  Если в целостности есть сомнения, то можно проверять каждый выключатель. Но в протоколе достаточно одного пункта.

Проверка автоматического выключателя и кабеля

Например, есть автоматический выключатель. От него идёт кабельная линия на розетки потребителей первого этажа. Произвели измерения. Сделали расчет. Автоматический выключатель прошел проверку. Он обеспечивает защиту розеток и их потребителей первого этажа.

Единственная сложность заключается в протяженности линии и в ее схеме встречаются непонятные моменты.

1. Неизвестно как проходил монтаж, пропустили ли кабель через распредкоробки.  
2. Неизвестна трасса кабеля, где и как он проходит. По какой стене. Где поворачивает. Может быть он возвращается.  

В этом случае придется проверить розетки в каждой комнате и проверять их по очереди прибором, чтобы выяснить какая из розеток дальняя.  Определить заземлена эта розетка или не заземлена можно специальным прибором/инструментом для проверки непрерывности защитных проводников.

Для справки, по технологии проверки автоматов

Для проверки автоматических выключателей промышленного образца уставка электромагнитного расцепителя – основа для распределения времени срабатывания. При величине однофазного тока КЗ, превышающим уставку расцепителя, автомат должен отключиться не более, чем за 0,4 сек.

Для определения тока однофазного короткого замыкания, при котором автоматический выключатель отключится за 5 сек, требуется воспользоваться индивидуальной времятоковой характеристикой для определенного каждого автомата.

  Цепи с УЗО проверяют на соответствие полного сопротивления петли «фаза-нуль» и времени срабатывания аппаратов защиты, которые реагируют на сверхток.

Как подобрать селективные автоматические выключатели

Есть один плюс малого значения петли фаза-ноль: легче подобрать селективность автоматов. Если посмотреть на таблицы селективности разных производителей, то можно заметить, что чем ниже петля, тем меньше разница между номиналами автоматов для селективной работы.

Например: для автомата Шнайдер iC60 D40 при токе КЗ 1кА ближайшим селективным будет автомат С6. А при токе КЗ 480А - уже автомат номиналом С20. То есть при низкой петле фаза-ноль уже можно пробовать говорить о селективности модульных аппаратов)

Таблицы селективности есть у каждого уважающего себя производителя. В них указано какие автоматы каких характеристик и при каком значении петли фаза-ноль будут полностью селективные. Чем больше ток короткого замыкания - тем больше разница в номиналах между автоматами для селективности

Протокол профилактических испытаний с проверкой согласования петли «фаза-нуль» 

Методы измерения петли «фаза-нуль»

Проверка срабатывания автоматического выключателя при измерении петли «фаза-нуль» и справочные данные по автоматическому выключателю ВА-08, ВА-13

Проверка в сети с системой заземления TN производится также как и в сети с глухо-заземленной нейтралью. Но в ПУЭ-7,  главе 3-1 записан ответ на животрепещущий вопрос. Каким образом измерять петлю: на корпус или на нулевой защитный проводник. Однако нулевых проводников – два. Защитный и рабочий.

В правилах точно указано, что в системе TN измерение производится с задействованием защитного проводника.  

В этой системе где-то далеко в сети эти два проводника, что нулевой рабочий, что нулевой защитный объединяются. И они становятся:

1. Либо равнозначными друг другу по сечению.
2. Либо в некоторых случаях и при соответствующих сечениях кабельных и прочих линий допускается снижение сечения нулевого защиты проводника.

Однако сопротивление, измеренное на защитный проводник может быть хуже, чем на нулевом рабочем проводнике. Когда произойдет замыкание между фазой и нулем отключится автомат.

Точно также автомат отключится, если замыкание произойдет на нулевой защитный проводник.

Однако, по правилам  электроцепи, питающие распределительные и групповые щиты, должны отключаться за время не более 5 секунд. Почему нельзя, чтобы защита срабатывала мгновенно. Потому что при мгновенном отключении не будет селективности отключения. То есть автоматический выключатель от которого запитан электрощит, должен дать защите, которая расположена по цепи уровнем ниже, сработать.

Для анализа требуется знать кратность тока срабатывания. Она берется по время-токовым характеристикам исследуемого выключателя за время срабатывания в течение 5 сек.

Параметр измеряют на холодном автоматическом выключателе, с температурой +5^оС. Анализ характеристик должен показать, что она почти полностью совпадает с кратностью тока отсечки.

Большинство современных приборов имеют вилку с заземляющим контактом, который достаточно просто воткнуть в розетку и нажать на кнопку. измерения. Получить результат. В случае, если прибору не понравилось с какой стороны находится фаза, вилку можно перевернуть. Но в основном все действия производят вручную щупами. Сложно, когда нужно одновременно подержать один щуп на фазе, а другой на PE-шине, нужна третья рука - нажать на кнопку.

Светильники

Эта казалось бы простая вещь. Но, для светильников тоже требуется производить измерение петли «фаза-нуль». В чем сложности. Например, подключение освещение по двухпроводной линии. Однако, если все собрано по ПУЭ-6, и нет трехпроводной линии, значит, нет защитного зануления. То и проверку производить необязательно.

Модульные автоматические выключатели, розетки с заземляющим контактом

Если в процессе проверки электроустановки выясняется, что в цепи присутствует розетка с заземляющим контактом или современный светильник, питаемый по кабельной двухпроводной линии, проложенной кабелем ВВГНГ в пластиковом кабель-канале, то  в этом случае любой грамотный инспектор Ростехнадзора вправе спросить протокол сопротивления петли «фаза-нуль» или протокол по измерению сопротивления изоляции?

С изоляцией может быть все нормально. Но, если линия двухпроводная и проложена к розетке с заземляющим контактом могут быть проблемы, потому что зануление запрещено. Светильник, запитанный от двухпроводной линии и розетка относятся к реконструированной электроустановке здания.

В этом случае действуют требования нового ГОСТ и ПУЭ-7. Значит, все должно быть проверено.  В ПУЭ-7 написано, что все вновь вводимые реконструируемые электроустановки и сети выполняются трехжильными кабелями, где защитный и нулевой рабочий проводники – разные.

  Поэтому, если произойдет несчастный случай, то спросят протокол, которого нет. Отсюда вывод, при установке современного оборудования: розеток, светильников они должны быть смонтированы по современным требованиям. Недостаточно просто поменять светильник, надо менять проводку и запитывать ее от щита.

Итак. Вы на объекте. Произвели измерения. Посчитали токи замыкания. Сравнили с автоматическими выключателями, которые защищают эту линию, с их характеристиками. Получили неудовлетворительные результаты. Что делать?

Ответ. Где производились измерения? Если это квартирная сеть или предприятие можно заказать и смонтировать другой автоматический выключатель с другими характеристиками. Можно поставить вместо модульного контактора С с ручным управлением модульный автоматический контактор серии B. Потом мучится с его отключением. В крайнем случае может выручить увеличение сечения линии, которая идет к потребителю. Но это должно быть сделано еще на стадии проектирования.

Проверку эффективности мер защиты при повреждении посредством автоматического отключения осуществляют:

• для систем TN;
• для систем ТТ;
• для систем IT.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» – это обязательное действие которое входит в комплекс приемо-сдаточных и эксплуатационных испытаний электроустановки здания.

Благодаря, измерению сотрудники ЭТЛ своевременно обнаружат линии с неудовлетворительным временем срабатывания аппарата защиты. Полученный результат измерения помогает заблаговременно разобраться с проблемой, не дожидаясь возникновения КЗ и аварийного отключения потребителя.

  Измерения производятся в соответствии с графиком ППР, но не реже, чем 1 раз в 3 года. Для электроустановок во взрывоопасных зонах — не реже1 раза в 2 года.

Результаты измерений оформляются в виде протокола проверки согласования параметров цепи «фаза-нуль» с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников.

Протокол подшивается в общий технический отчет о проведении испытаний электроустановки и хранится на объекте до проведения очередных периодических испытаний.

Своевременное обнаружение проблемных участков в системе электропитания потребителей дает возможность вовремя принимать профилактические меры. Это не только делает работу электроустановки более безопасной, но и увеличивает срок эксплуатации системы электроснабжения электроустановки здания.