Измерения петли фаза нуль в однофазных цепях

Петля фаза ноль — измерение сопротивления, методика расчета

Продолжаем изучение трехфазной системы. Рассматривать будем петлю фаза-ноль. Измерение полного сопротивления петли фаза-нуль или токов однофазных замыканий проводится для проверки временных параметров срабатывания защитных устройств реагирующих на сверхток (автоматических выключателей).

Петля фаза-ноль — это замкнутый контур цепи, который образуется путем замыкания фазного и нулевого проводников. Сопротивление данного контура обратно пропорционально току короткого замыкания Оно определяется при известных параметрах напряжения и силы тока в цепи с использованием формул закона Ома.

Конечно – это не то, что хотелось бы рассмотреть непосредственно после базовых основ трехфазной системы. Но учитывая, что в предыдущей статье мы отрисовали трехфазную систему на примере улицы с частной застройкой, нам не составит труда наглядно показать методику расчета петли фаза-ноль без использования дорогостоящего оборудования.

Как считать петлю фаза-ноль — формула

Есть несколько методов измерения сопротивления петли фаза-ноль для системы ТN. Рассмотрим самый простой — способом падения напряжения. Напряжение в испытуемой цепи измеряют с включенным и отключенным сопротивлением нагрузки, и сопротивление петли фаза—нуль рассчитывают по следующей методике:

Измеряем петлю фаза ноль мультиметром

Ну что же, попробуем посчитать по данной методике. Для наглядности приведем нашу упрощенную схему трехфазного электроснабжения улицы. О том, как мы воссоздали данную схему можете ознакомиться в следующем ролике:

Для чистоты эксперимента нагрузим дома из расчета месячного потребления электроэнергии 250 кВт·ч. Делим 250 на 30 дней. Полученное делим на 16 часов. Выходим на часовое потребление 520 Вт. Какая нагрузка дает такое потребление? Считаем:

• Мощность равна напряжению умноженному на силу тока. Мощность и напряжение известны. Нетрудно найти силу тока 2,26 А.
• Сопротивление по закону Ома находим делением напряжения на силу тока, и равняется оно приблизительно 100 Ом.

Исходя из этого в случайном порядке нагрузим дома сопротивлениями от 80 до 120 Ом. Также добавим каждому дому повторное заземление как в системе TNCS:

Возьмем для расчета домик (резистор R25) напряжение в котором 228,819 В:

В свободную розетку подключим известную нагрузку 2300 Вт. Переведем это в сопротивление и получим 23 Ом. Добавим в схему амперметр и получим силу тока 9,823 А. При этом напряжение в доме упало до 225,932 В.

Здесь хочется отметить, что если нам известно сопротивление нагрузки, то необязательно измерять силу тока (это не совсем безопасно дешевыми мультиметрами) – достаточно измерить напряжение после подключения нагрузки, поделить на сопротивление и получить силу тока.

Все необходимые исходные данные мы получили:

Напряжение, измеренное при отключенном сопротивлении нагрузки, В	228,819
Напряжение, измеренное при включенном сопротивлении нагрузки, В	225,932
Ток, протекающий через сопротивление нагрузки, А	9,823

Рассчитываем полное сопротивление петли фаза-нуль Z = (228,819-225,932)/9,823 = 0,2939 Ом.

Теперь делим напряжение 228,819 В на сопротивление петли фаза ноль 0,2939 Ом. Получаем ток короткого замыкания в точке расчета 778,56 А.

Проверим при помощи программы Multisim правильно ли мы нашли сопротивление петли фаза ноль:

Как видно, все мы посчитали правильно. Программа показывает такой же ток короткого замыкания в точке расчета.

Для верности рассчитаем петлю фаза ноль еще в одном доме (R29). Напряжение в нем до подключения нагрузки 228,742 В:

Подключим нагрузку 23 Ом. Добавим в схему амперметр и получим силу тока 9,779 А. Напряжение в доме упало до 224,910 В.

Переносим результаты замеров в таблицу:

Напряжение, измеренное при отключенном сопротивлении нагрузки, В	228,742
Напряжение, измеренное при включенном сопротивлении нагрузки, В	224,910
Ток, протекающий через сопротивление нагрузки, А	9,779

Рассчитываем полное сопротивление петли фаза-нуль Z = (228,742-224,910)/9,779 = 0,39186 Ом.

Теперь делим напряжение 228,742 В на сопротивление петли фаза ноль 0,39186 Ом. Получаем ток короткого замыкания в точке расчета 583,734 А.

Опять проверяем при помощи программы Multisim:

Все сходится. Формула расчета верная.

Может возникнуть вопрос, как работает эта формула? Все предельно просто. Подключив дополнительную нагрузку в доме произошло падение напряжения. Данное падение напряжения есть не что иное, как напряжение на нагрузке от всех сопротивлений нашей петли. Зная это напряжение и силу тока в цепи по правилу последовательного соединения мы находим сопротивление петли фаза-ноль.

Источник

Что такое петля фаза-ноль простым языком — методика проведения измерения

Электроприборы должны работать без нареканий, если электрическая цепь соответствует всем нормам и стандартам. Но в линиях электропитания происходят изменения, которые со временем сказываются на технических параметрах сети. В связи с этим необходимо проводить периодическое измерение показателей и профилактику электропитания. Как правило, проверяют работоспособность автоматов, УЗО, а также параметры петли фаза-ноль. Ниже описаны подробности об измерениях, какие приборы использовать и как анализировать полученные результаты.

Что подразумевается под термином петля фаза-ноль?

Согласно правилам ПУЭ в силовых подстанциях с напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью необходимо регулярно проводить замер сопротивления петли фаза-ноль.

Петля фаза-ноль образуется в том случае, если подключить фазный провод к нулевому или защитному проводнику. В результате создается контур с собственным сопротивлением, по которому перемещается электрический ток. На практике количество элементов в петле может быть значительно больше и включать защитные автоматы, клеммы и другие связующие устройства. При необходимости, можно провести расчет сопротивления вручную, но у метода есть несколько недостатков:

• сложно учесть параметры всех коммутационных элементов, в том числе выключателей, автоматов, рубильников, которые могли измениться за время эксплуатации сети;
• невозможно рассчитать влияние аварийной ситуации на сопротивление.

Наиболее надежным способом считается замер значения с помощью поверенного аппарата, который учитывает все погрешности и показывает правильный результат. Но перед началом измерения необходимо совершить подготовительную работу.

Для чего проверяют сопротивление петли фаза-ноль

Проверка необходима для профилактических целей, а также обеспечения корректной работы защитных устройств, включая автоматические выключатели, УЗО и диффавтоматы. Результатом измерения петли фаза-ноль является практическое нахождение сопротивления силовой линии до автомата. На основе этого рассчитывается ток короткого замыкания (напряжение сети делим на это сопротивление). После чего делаем вывод: сможет ли автомат, защищающий данную линию отключиться при КЗ.

Например, если на линии установлен автомат C16, то максимальный ток КЗ может быть до 160 А, после чего он расцепит линию. Допустим в результате измерения получим значение сопротивления петли фазы-ноль равным 0,7 Ом в сети 220 В, то есть ток равен 220 / 0,7 = 314 А. Этот ток больше 160 А, поэтому автомат отключится раньше, чем начнут гореть провода и поэтому считаем, что данная линия соответствует норме.

Важно! Большое сопротивление является причиной ложного срабатывания защиты, нагрева кабелей и пожара.

Причина может заключаться во внешних факторах, на которые сложно повлиять, а также в несоответствии номинала защиты действующим параметрам. Но в большинстве случаев, дело во внутренних проблемах. Наиболее распространенные причины ошибочного срабатывания автоматов:

• неплотный контакт на клеммах;
• несоответствие тока характеристикам провода;
• уменьшение сопротивления провода из-за устаревания.

Использование измерений позволяет получить подробные данные про параметры сети, включая переходные сопротивления, а также влияние элементов контура на его работоспособность. Другими словами, петля фаза-ноль используется для профилактики защитных устройств и корректного восстановления их функций.

Зная параметры автомата защиты конкретной линии, после проведения измерения, можно с уверенностью сказать, сможет ли автомат сработать при коротком замыкании или начнут гореть провода.

Периодичность проведения измерений

Надежная работа электросети и всех бытовых приборов возможна только в том случае, если все параметры соответствуют нормам. Для обеспечения нужных характеристик требуется периодическая проверка петли фазы-ноль. Замеры проводятся в следующих ситуациях:

1. После ввода оборудования в эксплуатацию, ремонтных работ, модернизации или профилактики сети.
2. При требовании со стороны обслуживающих компаний.
3. По запросу потребителя электроэнергии.

Справка! Периодичность проверки в агрессивных условиях — не менее одного раза в 2 года.

Основной задачей измерений является защита электрооборудования, а также линий электропередач от больших нагрузок. В результате роста сопротивления кабель начинает сильно нагреваться, что приводит к перегреву, срабатыванию автоматов и пожарам. На величину влияет множество факторов, включая агрессивность среды, температура, влажность и т.д.

Какие приборы используют?

Для измерения параметров фазы используют специальные поверенные устройства. Аппараты отличаются методиками замеров, а также конструктивными особенностями. Наибольшей популярностью среди электриков пользуются следующие измерительные приборы:

• М-417. Проверенное опытом и временем устройство, предназначенное для измерения сопротивления без отключения источника питания. Из особенностей выделяют простоту использования, габариты и цифровую индикацию. Прибор применяют в любых сетях переменного тока напряжением 380В и допустимыми отклонениями 10%. М-417 автоматически размыкает цепь на интервал до 0,3 секунды для проведения замеров.
• MZC-300. Современное оборудование для проверки состояния коммутационных элементов. Методика измерений описаны в ГОСТе 50571.16-99 и заключается в имитации короткого замыкания. Устройство работает в сетях с напряжением 180-250В и фиксирует результат за 0,3 секунды. Для большей надежности работы предусмотрены индикаторы низкого или высокого напряжения, а также защита от перегрева.
• ИФН-200. Устройство с микропроцессорным управлением для измерения сопротивления петли фаза-ноль без отключения питания. Надежный прибор гарантирует точность результата с погрешностью до 3%. Его используют в сетях с напряжением от 30В до 280В. Из дополнительных преимуществ следует выделить измерение тока КЗ, напряжения и угла сдвига фаз. Также прибор ИНФ-200 запоминает результаты 35 последних замеров.

Важно! Точность результатов измерения зависит не только от качества прибора, но и от соблюдения правил выполнения выбранной методики.

Как измеряется сопротивление петли фаза ноль

Измерение характеристик петли зависит от выбранной методики и прибора. Выделяют три основных способа:

• Короткое замыкание. Прибор подключается к рабочей цепи в наиболее отдаленной точке от вводного щита. Для получения нужных показателей устройство производит короткое замыкание и замеряет ток КЗ, время срабатывания автоматов. На основе данных автоматически рассчитываются параметры.
• Падение напряжения. Для подобного способа необходимо отключить нагрузку сети и подключить эталонное сопротивление. Испытание проводят с помощью прибора, который обрабатывает полученные результаты. Метод считается одним из наиболее безопасных.
• Метод амперметра-вольтметра. Достаточно сложный вариант, который проводят при снятом напряжении, а также используют понижающий трансформатор. Замыкая фазный провод на электроустановку, измеряют параметры и делают расчеты характеристик по формулам.

Методика измерения

Наиболее простой методикой считается падение напряжения в сети. Для этого в линию электропитания подключают нагрузку и замеряют необходимые параметры. Это простой и безопасный способ, не требующий специальных навыков, Измерение можно проводить:

• между одной из фаз и нулевым проводом;
• между фазой и проводом РЕ;
• между фазой и защитным заземлением.

После подключения прибора он начинает измерять сопротивление. Требуемый прямой параметр или косвенные результаты отобразятся на экране. Их необходимо сохранить для последующего анализа. Стоит учитывать, что измерительные устройства приведут к срабатыванию УЗО, поэтому перед испытаниями необходимо их зашунтировать.

Справка! Нагрузку подключают в наиболее отдаленную точку (розетку) от источника питания.

Анализ результатов измерения и выводы

Полученные параметры используют для анализа характеристик сети, а также ее профилактики. На основе результатов принимают решения о модернизации линии электропередачи или продолжении эксплуатации. Из основных возможностей выделяют следующие:

1. Определение безопасности работы сети и надежности защитных устройств. Проверяется техническая исправность проводки и возможность дальнейшей эксплуатации без вмешательств.
2. Поиск проблемных зон для модернизации линии электроснабжения помещения.
3. Определение мер модернизации сети для надежной работы автоматических выключателей и других защитных устройств.

Если показатели находятся в пределах нормы и ток КЗ не превышает показатели отсечки автоматов, дополнительные меры не требуются. В противном случае необходимо искать проблемные места и устранять их, чтобы обеспечить работоспособность выключателей.

Форма протокола измерения

Последним этапом в измерении сопротивления петли фаза-ноль является занесение показаний в протокол. Это необходимо для того, чтобы сохранить результаты и использовать их для сравнения в будущем. В протокол вписывается информация о дате проверки, полученный результат, используемый прибор, тип расцепителя, его диапазон измерения и класс точности.

В конце составленной формы подводят итоги испытания. Если он удовлетворительный, то в заключении указывается возможность дальнейшей эксплуатации сети без принятия дополнительных мер, а если нет — список необходимых действий для улучшения показателя.

В заключение необходимо подчеркнуть важность измерений сопротивления петли. Своевременный поиск проблемных участков линий электропитания позволяет принимать профилактические меры. Это не только обезопасит работу с электроприборами, но и увеличит срок эксплуатации сети.

Как собрать электрический распределительный щиток для квартиры

Преимущества использования унифицированного токового сигнала 4 — 20 мА в цепях управления

Как правильно подключить электрический духовой шкаф и варочную панель: выбор кабеля, розетки с вилкой, автомата и схемы подключения

Термометр сопротивления — датчик для измерения температуры: что это такое, описание и виды

Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления

Что такое амперметр и как им проводить измерения?

Источник