Для чего проводят испытания петля фаза ноль. Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

Сопротивление цепи фаза - ноль

В статье рассмотрены метод расчета сопротивления цепи фаза - ноль в электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью и правила вычисления тока короткого замыкания в линии, что позволяет проверить согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты при электроустановки. Приведенные в статье данные предназначены в первую очередь для расчетов распределительных и групповых сетей.

Для выполнения расчетов токов короткого замыкания в трансформаторных подстанциях необходимо дополнительно учитывать тип, мощность, схему подключения, и напряжение на входе трансформатора. Поэтому использование данной работы для расчета трансформаторных подстанций позволит лишь приблизительно оценить их параметры.

В общем случае сопротивление цепи фаза ноль R L - N равно:

где Z т /3 - сопротивление трансформатора, Ом; R Σ пер - суммарное переходное сопротивление контактов, Ом; R Σ авт -суммарное сопротивление всех автоматических выключателей, Ом; R n - удельное сопротивление n-го участка цепи Ом/км (по таблице 1); L n - длина n-го участка цепи, км; R дуги - сопротивление дуги в месте короткого замыкания, Ом.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

При проектировании групповой сети, если питающая и распределительная сеть уже проложены, целесообразно выполнить измерение сопротивления цепи фаза - ноль от трансформатора до шин группового щита. Это может значительно уменьшить вероятность ошибок при расчетах групповой сети. В этом случае сопротивление рассчитываем по формуле:

R L - N = R расп + R пер.гр + R авт.гр + Rn гр ∙Ln гр +Rдуги (2)

где, R расп - измеренное сопротивление цепи фаза - ноль линии, подключаемой к вводному автоматическому выключателю группового щитка, Ом; R пер.гр - сопротивление переходных контактов в групповой линии, Ом; R авт.гр - суммарное сопротивление автоматических выключателей - вводного группового щита и отходящей групповой линии, Ом; Rn гр - удельное сопротивление кабеля n-й групповой линии (по таблице 1), Ом/км; Ln гр - длина n-й групповой линии, км.

Рассмотрим процесс вычисления сопротивления цепи фаза - ноль схемы, показанной на Рис.1 при однофазном коротком замыкании фазы на ноль в конце групповой линии.

Исходные данные:

Трансформатор мощностью 630 кВ∙А подключен по схеме «треугольник - звезда» - по таблице 2 находим Zт/3=0,014 Ом;

Питающая сеть - кабель с алюминиевыми жилами длиной 80 метров имеет фазный проводник 150 мм 2 и нулевой - 50 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 0,986 Ом/км. Вычисляем его сопротивление (длины кабелей выражаем в километрах): 0,986 Ом/км∙0,08 км=0,079 Ом;

Распределительная сеть - кабель с медными жилами длиной 50 метров и сечением жил 35 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 1,25 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

1,25 Ом/км∙0,05 км=0,0625 Ом;

Групповая сеть - кабель с медными жилами длиной 35 метров и сечением жил 2,5 мм 2 . По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 17,46 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

17,46 Ом/км∙0,035 км=0,61 Ом;

Автоматический выключатель отходящий линии - 16 Ампер (с характеристикой срабатывания «С»), вводной автоматический выключатель группового щитка 32 Ампера, остальные автоматические выключатели в линии имеют номинальный ток более 50 Ампер. Вычисляем их сопротивление (по таблице 3) 0,01 Ом+0,004 Ом+3∙0,001 Ом=0,017 Ом;

Переходные сопротивления контактов учтем только в групповой линии (точки подключения кабеля групповой линии к щитку и к нагрузке). Получаем 2∙0,01 Ом=0,02 Ом.

Суммируем все полученные значения и получаем сопротивление цепи фаза - ноль без учета сопротивления дуги R L - N =0,014+0,079+0,0625+0,61+0,017+0,02=0,80 Ом.

Из таблицы 4 берем сопротивление дуги 0,075 Ом, и получаем окончательное значение искомой величины R L - N =0,80 Ом+0,075 Ом=0,875 Ом.

В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) задано наибольшее время отключения цепей при коротком замыкании в сетях с глухозаземленной нейтралью 0,2 секунды при напряжении 380 В и 0,4 секунды при напряжении 220В.

Для обеспечения заданного времени срабатывания защиты необходимо, что бы при коротком замыкании в защищаемой линии возникал ток, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (для взрывоопасных помещений не менее чем в 4 раза) и не менее чем в 3 раза ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику (для взрывоопасных помещений не менее чем в 6 раз). Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем (имеющим тепловой расцепитель для защиты от перегрузок и электромагнитный расцепитель для защиты от токов коротких замыканий) ток короткого замыкания должен превысить ток срабатывания электромагнитного расцепителя не менее, чем в 1,2 - 1,25 раза.

В настоящее время используются автоматические выключатели с различной кратностью токов срабатывания электромагнитного расцепителя к тепловому. Автоматические выключатели группы «В» имеют кратность в пределах от 3 до 5, группы «С» от 5 до 10, группы «D» от 10 до 20, группы «K» от 10 до 15 и группы «Z» от 2 до 3. При расчетах всегда берется максимальное значение кратности токов срабатывания расцепителей. Например для автоматического выключателя С16, ток короткого замыкания должен быть не менее 16 А∙10∙1,2=192 А (для автоматического выключателя С10 не менее10А∙10∙1,2=120 А и для С25 не менее 25 А∙10∙1,2=300 А). В приведенном выше примере мы получили сопротивление цепи фаза - ноль 0,875 Ом. При таком сопротивлении цепи ток короткого замыкания Iкз составит величину

U ф / R L - N =220В/0,875 Ом=251 А. Следовательно групповая линия в приведенном примере защищена от токов коротких замыканий.

Максимальное сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С16 составит величину 220 В/192А=1,14 Ом. В приведенном примере сети (Рис. 1) сопротивление цепи от трансформатора до шин группового щита составит 0, 875 Ом - 0,61 Ом=0.265 Ом. Следовательно максимально возможное сопротивление кабеля групповой линии будет равно 1,14 Ом - 0, 265 Ом=0,875 Ом. Его максимальную длину L при сечении жил кабелей 2,5 мм 2 определим при помощи таблицы 1.

L, км=0,875 Ом/(17,46 Ом/км)=0,050 км.

Всегда, когда есть возможность, следует рассчитывать групповую сеть с максимальным запасом по сопротивлению цепи фаза - ноль, особенно розеточную сеть. Часто нагрузки (утюг, чайник и другие бытовые приборы), в которых часто происходят замыкания, подключают к розетке через удлинитель. Начиная с определенной длины провода удлинителя, нарушается согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты, то есть оказывается недостаточным для мгновенного отключения сети. Отключение аварийного участка осуществится только тепловым расцепителем через сравнительно большой промежуток времени (несколько секунд), в результате чего кабели могут нагреться до недопустимо высоких температур вплоть до воспламенения изоляции.

Проект электропроводки должен быть выполнен таким образом, что бы даже в случае воспламенения изоляции кабеля при коротком замыкании это не приводило к пожару. Именно поэтому возникли к прокладке скрытой электропроводки в стальных трубах в зданиях со строительными конструкциями, выполненными из горючих материалов. Во взрывоопасных зданиях целесообразно использовать более сложную защиту кабелей от воздействия .

Одним из важных факторов в работе электрооборудования считается продолжительность его эксплуатации. Большое значение имеет надежная и устойчивая работа всех приборов и устройств. При различных повреждениях, коротких замыканиях и перегрузках, должно обеспечиваться моментальное срабатывание защитной аппаратуры и отключение опасного участка.

Поэтому, необходимо заранее предусмотреть исправность самого электрооборудования и средств защиты, где большое значение имеет петля фаза-ноль.

Физическое понятие петли фаза-ноль

Во всех электроустановках, напряжением до 1000 вольт оборудуются системы глухого заземления. В такой системе, петля фаза-ноль представляет собой контур, образующийся в результате соединения проводника фазы и нулевого рабочего провода. В некоторых схемах, фазный проводник может соединяться с защитным проводником. Полученная цепь, во всех случаях, обладает собственным сопротивлением.

Теоретические расчеты сопротивления петли представляют серьезную проблему. Это объясняется переходными сопротивлениями, которые имеются в рубильниках, контакторах, автоматах и прочей аппаратуре, включаемой в общую цепь. Особую сложность представляет вычисление точного пути токов при аварийных ситуациях, где нужно учитывать и влияние различных металлических конструкций.

Поэтому, для получения точных данных о значении сопротивления, существуют специальные приборы, позволяющие автоматически учитывать все необходимые параметры.

Проведение измерений

Необходимость измерения петли фаза-ноль производится в определенных ситуациях. Прежде всего, это мероприятие осуществляется при вводе электроустановок в эксплуатацию после монтажа или реконструкции. В этом случае, тестирование проводится во время приемосдаточных испытаний. Внеплановые измерения могут проводиться по требованию организаций, контролирующих электробезопасность установок, а также, в любое время, по желанию клиента.

Когда измеряется петля фаза-ноль, в обязательном порядке определяется величина сопротивления. Этот показатель получается в результате параметров сопротивления, образующегося в обмотках питания, фазном и нулевом проводнике. Одновременно измеряются переходные сопротивления контактов коммутационной аппаратуры.

Кроме сопротивления, измеряется величина тока, образующегося при коротком замыкании. Для этого применяется специальный прибор, с помощью которого возможно автоматически получить все необходимые показатели.

После проведения всех измерений все полученные результаты сравниваются с уставкой, рассчитанной на тот или иной автоматический выключатель.

Электричество в настоящее время – это не только удобство и качество проживания, но это и большая опасность для человека. И хорошо, если проводку в доме делают профессионалы. Ведь свою работу они обязательно проверяют на степень безопасности. Каким образом? Для этого используется метод, основанный на создании высокой нагрузки в электрической разводке. Этот метод электрики называют измерением сопротивления петли фаза ноль.

Что это такое, и как формируется проверочная схема

Начать надо с пути, который проходит электрический ток от подстанции до розетки в доме. Обращаем ваше внимание, что в старых домах в электрике чаще всего присутствует сеть без заземляющего контура (земля), то есть, к розетке подходит фазный провод и нулевой (фаза и ноль).

Итак, от подстанции до дома сеть может быть длиною в несколько сот метров, к тому же она разделена на несколько участков, где используются разного сечения кабели и несколько распределительных щитов. То есть, это достаточно сложная коммуникация. Но самое главное, весь участок имеет определенное сопротивление, которое приводит к потерям мощности и напряжения. И это независимо от того, качественно ли проведена сборка и монтаж или не очень. Этот факт известен специалистам, поэтому проект сети делается с учетом данных потерь.

Конечно, грамотно проведенный монтаж – это гарантия корректной работы сетевого участка. Если в процессе сборки и разводки были сделаны отклонения от норм и требований или просто сделаны ошибки, то это гарантия увеличения потерь, сбоя работы сети, аварий. Вот почему специалисты проводят измерения показателей сети и анализируют их.

Необходимо отметить, что вся электрическая цепочка – это зацикленный контур, образованный фазным контуром и нулевым. По сути, это своеобразная петля. Поэтому ее так и называют петля фаза ноль.

Как измеряется сеть

Чтобы это понять, необходимо рассмотреть схему, в которой присутствует потребитель, подключенный через обычную розетку. Так вот к розетке, как уже было сказано выше, подводятся фаза и ноль. При этом до розетки происходит потеря напряжения за счет сопротивления магистральных кабелей и проводов. Это известно давно, описан данный процесс формулой Ома:

Правда, эта формула описывает соотношение величин постоянного электрического тока. Чтобы перевести ее на ток переменный, придется учитывать некоторые показатели:

• Активная составляющая сопротивления сети.
• Реактивная, состоящая из емкостной и индуктивной части.

Что это значит? Необходимо понять, что электродвижущая сила, которая появляется в обмотках трансформатора, образует электрический ток. Он теряет свое напряжение при прохождении через потребителя и подводящие провода. При этом сам ток преодолевает несколько видов сопротивления:

• Активное – это потребитель и провода. Это самая большая часть сопротивления.
• Индуктивное – это сопротивление встроенных обмоток.
• Емкостное – это сопротивление отдельных элементов.

Чтобы подсчитать полное сопротивление сети (петля фазы и ноля), необходимо определить электродвижущую силу, которая создается на обмотках трансформатора. Правда, на подстанцию без специального допуска не пустят, поэтому измерение петли фаза-ноль придется делать в самой розетке. При этом учитывайте, что розетка не должна быть нагружена. После чего необходимо замерить напряжение под нагрузкой. Для этого включается в розетку любой прибор, это может быть даже обычная лампочка накаливания. Замеряется напряжение и сила тока.

Внимание! Нагрузка на розетке должна быть стабильной в процессе проведения замеров. Это первое. Второе – оптимальным вариантом считается, если в схеме ток будет силой от 10 до 20 ампер. В противном случае дефекты сетевого участка могут не проявиться.

Теперь по закону Ома можно определить полное сопротивление петли. При этом придется учитывать, что напряжение (замеряемое) в розетке может отклоняться от номинального при нагрузке и без таковой. Поэтому сначала надо высчитать сопротивление при разных величинах напряжения. Понятно, что при нагрузке напряжение будет больше, поэтому полное сопротивление петли – это разница двух сопротивлений:

Rп=R2-R1, где R2 – это сопротивление петли при нагрузке, R1 – без таковой.

Что касается точно проведенных замеров. Самодельными приборами это можно сделать, никаких проблем здесь нет, но вот только точность замеров в данном случае будет очень низкой. Поэтому для этого процесса рекомендуется использовать вольтметры и амперметры с высокой точностью (класс 0,2). Правда, такие измерительные приборы сегодня используются в основном в измерительных лабораториях. Обращаться с ними надо уметь. К тому же такие приборы требуют частого проведения тестирования.

Хотя надо отдать должное рынку, сегодня можно такие приборы приобрести в свободном доступе. Стоят они недешево, но для профессионала это необходимая вещь.

Где провести замер

Измерение петли фаза-ноль – розетки. Но опытные электрики знают, что это место не единственное. К примеру, дополнительное место – это клеммы в распределительном щите. Если в дом заводится трехфазная электрическая сеть, то проверять сопротивление петли фаза ноль надо на трех фазных клеммах. Ведь всегда есть вероятность, что контур одной из фаз был собран неправильно.

Цель проводимых замеров

Итак, цели две – определение качества эксплуатируемых сетей и оценка надежности защитных блоков и приборов.

Что касается первой позиции, то здесь придется сравнивать полученные замеры, а, точнее, сопротивление петли с проектной. В данном случае, если расчетный показатель оказался выше нормативного, то на поверку явно неправильно произведенный монтаж или другие дефекты магистрали. К примеру, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотно проведенные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-то причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления петли с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию. Чтобы разобраться в таблицах и расчетах самому, надо в первую очередь обладать инженерными знаниями по электрике.

Что касается второй позиции. В принципе, здесь также необходимо провести некоторые расчеты, основанные на законе и формуле Ома. Основная задача определить силу тока короткого замыкания, ведь чаще всего от него и надо будет защищать электрическую сеть. Поэтому в данном случае используется формула:

Iкз=Uном/Rп.

Если считать, что сопротивление петли фаза к нулю равно, например, 1,47 Ом, то сила тока короткого замыкания будет равна 150 ампер. Под эту величину и придется подбирать прибор защиты, то есть, автомат. Правда, в правилах ПУЭ есть определенные нормы, которые создают некий запас прочности. Поэтому Iном увеличивают на коэффициент 1,1.

Подобрать автомат под все вышеуказанные величины можно, если сравнить их в таблицах ПУЭ. В нашем случае потребуется автомат класса «С» с Iном=16 А и кратностью 10. В итоге получаем:

I=16х10х1,1=176 А. Расчетная сила тока короткого замыкания у нас составила – 150 А. о чем это говорит.

• Во-первых, автомат был неправильно выбран и установлен. Его надо обязательно заменить.
• Во-вторых, ток КЗ в сети меньше, чем автомата. Значит, он не отключится. А это может привести к пожару.

Похожие записи:

Все мы хотим, чтобы электрооборудование на нашем производстве функционировало безупречно, служило долго и не давало бы сбои. А во время аварийных ситуаций, таких как короткое замыкание или перегрузка в электросети, мгновенно срабатывали аппараты защиты, избегая, тем самым, неблагоприятных последствий для электропроводки, технологического оборудования, электрических аппаратов, приборов и всевозможного электрооборудования. Но самое главное – это обезопасить жизнь человека, ведь всех нас ждут дома здоровыми и невредимыми. Чтобы предотвратить возникновение подобных аварийных ситуаций, необходимо своевременно проводить специалистами электролаборатории соответствующие электроизмерительные работы, которые способны в кротчайшее время выявить неисправности в электрической сети. Одним из таких электроизмерений является замер полного сопротивления петли «фаза – нуль».

Что же такое петля «фаза-нуль»? Какова цель проверки? Начнем с того, что в электроустановках до 1000 В, с заземлением нейтрали (TN-C, TN-C-S, TN-S), нулевой провод соединен с нейтралью трансформатора, которая при этом присоединена к контуру заземления, то есть глухо заземлена. И если замкнуть фазный провод на корпус электрооборудования или нулевой провод, то образуется контур, состоящий из электрической цепи фазного и нулевого проводников. Такой контур принято называть петлей «фаза-нуль».

Целью проверки петли «фаза-нуль» является получение следующих данных:
1. Значение полного сопротивления контура «фаза-нуль». В полное сопротивление входят – обмотки силового трансформатора, фазного и нулевого проводников, контактов автоматических выключателей, пускателей и т.д.
2. Значение тока короткого замыкания:
Iк.з = Un / Z, где Un – номинальное напряжение сети; Z – полное сопротивление петли «фаза-нуль».
На основании этих данных, сравниваются полученный ток короткого замыкания и уставки тепловых и электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, и делается вывод, способен ли автоматический выключатель (предохранитель) защитить кабельную линию от токов короткого замыкания.
Согласно ПТЭЭП, «ток короткого замыкания должен составлять не менее:
- трехкратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя;
- трехкратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой;
- трехкратного значения уставки по току срабатывания регулируемого расцепителя автоматического выключателя обратнозависимой от тока характеристикой;
- 1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя (отсечки)».

Для измерения петли «фаза-нуль» используют следующие методы:
- падения напряжения отключенной цепи;
- падения напряжения на нагрузочном сопротивлении;
- опытом короткого замыкания в цепи.
Почти во всех современных электроизмерительных приборах, предназначенных для проверки петли «фаза-нуль» используются метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении. Этот метод весьма удобный, безопасный и экономичный по времени.

(для приборов типа MZC-300, MIE-500, ИФН-200 и прочим аналогам)

Рис. 1 Измерение в цепи (L-N)

Рис. 2 Измерение в цепи (L-PE)

Рис. 3 Сети TN (с занулением). Тестирование эффективности защиты
корпуса электроустановки

Рис. 4 Сети TT (с защитным заземлением). Тестирование эффективности защиты корпуса электроустановки

Проверки согласования параметров цепи «фаза – нуль» с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников проводятся: приёмо-сдаточные, сличительные, эксплуатационные, контрольные испытания, для целей сертификации.

На основании правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), измерения сопротивления цепи «фаза-нуль» должны проводиться с периодичностью, установленной системой планово-предупредительного ремонта (ППР), утвержденного техническим руководителем Потребителя.

Согласно ПТЭЭП, проверка петли «фаза-нуль» проводится:

1. При капитальном, текущем ремонтах и межремонтных испытаниях

2. Для электроустановок во взрывоопасных зонах, не менее одного раза в два года. 3. При отказе устройств защиты электроустановок должны выполняться внеплановые электроизмерения.