Výpočet a postup měření fáze nulové smyčky

Vzhledem k široké škále elektrických zařízení instalovaných v silových obvodech je důležité se naučit, jak správně provozovat napájecí systémy a udržovat je v provozním stavu. Porušení tohoto požadavku vede ke snížení výkonu a možnosti poškození zařízení k němu připojených. Kontrola vodivých vedení zahrnuje organizaci testování, která zahrnuje měření distribuovaných elektrických parametrů. Během periodických zkoušek musí být prověřena všechna ochranná zařízení a elektrické vodiče, jakož i tzv. „Fáze nulové smyčky“.

Definice pojmu

Veškeré zařízení připojené k síti je vybaveno ochranným uzemňovacím obvodem. Toto zařízení je vybaveno ve formě prefabrikované kovové struktury umístěné buď vedle kontrolovaného objektu nebo v transformační stanici. V případě nouze (například v případě poškození izolace vodičů) klesne fázové napětí na uzemněnou skříňku a poté odtéká do země.

Pro spolehlivé šíření nebezpečného potenciálu do půdy by řetězový odpor neměl překročit určitou normu (Ohm jednotky).

Fázovou nulovou smyčkou se rozumí drátová smyčka vytvořená, když je fázové jádro zkratováno na vodivý případ zařízení připojeného k síti. Ve skutečnosti je tvořen mezi fází a uzemněným neutrálem (nula), což byl důvod pro toto jméno. Je nutné znát jeho odpor, aby bylo možné sledovat stav ochranných uzemňovacích obvodů, které zajišťují odtok nouzového proudu do země. Stav tohoto obvodu určuje bezpečnost osoby, která používá zařízení a domácí spotřebiče.

Metoda pro stanovení odporu fázově nulové smyčky

V souladu s požadavky PTEEP vyžaduje provoz průmyslových a domácích elektrických zařízení neustálé sledování stavu ochranných zařízení. Podle požadavků normativní dokumentace v instalacích do 1000 V s uzemněným nulovým bodem jsou zkontrolovány na jednofázový zkrat k zemi. Známé zkušební metody berou v úvahu především technickou základnu reprezentovanou vzorky speciálních měřicích přístrojů.

Použité zařízení

K měření fázově nulového řetězce se používají elektronická zařízení, která se liší jak svými schopnostmi (zejména metodou odečtů a jejich chyb), tak jejich účelem. Mezi nejčastější příklady měřičů patří:

• Přístroje M417 a MSC300, které vám umožňují určit požadovanou hodnotu, se na základě výsledků měření vypočítají zkratové proudy vůči zemi na základě výsledků.
• Zařízení ECO-200, pomocí kterého je možné měřit pouze poruchový proud.
• Zařízení EKZ-01, používané pro stejné účely jako EKO-200.
• Měřicí přístroj IFN-200.

Přístroj M417 umožňuje měření v obvodech 380 V s uzemněným nulovým bodem bez nutnosti odpojení napájecího napětí. Při provádění měření se metoda jeho pádu používá v režimu otevírání regulovaného obvodu po dobu 0,3 sekundy. Nevýhody tohoto zařízení zahrnují nutnost kalibrace systému před zahájením práce.

MSC300 patří k novému typu produktu s elektronickou náplní postavenou na moderních mikroprocesorech.Při práci se používá metoda potenciálního úbytku při připojení pevného odporu 10 ohmů. Provozní napětí je 180-250 V a doba měření regulovaného parametru je 0,03 sekundy. Zařízení je připojeno k testované lince v nejvzdálenějším bodě, po kterém je stisknuto tlačítko „Start“. Výsledky měření se zobrazují na digitálním displeji zabudovaném v zařízení.

Pokud není k dispozici jediný vzorek měřícího zařízení (a také, pokud je to nutné, zdvojení operací), použije se pro praktické stanovení požadované hodnoty metoda měření pomocí voltmetru a ampéru.

Existující měřicí techniky

Známé techniky zahrnují výpočtovou část prezentovanou ve formě vzorců. Společný výpočetní nástroj umožňuje zjistit celkový odpor smyčky pomocí následujícího vzorce:

Zpet = Zп + Zт / 3, kde

• Zп - impedance vodičů v sekci KZ;
• Zt je stejné, ale pro výkonový transformátor rozvodny (zdroj proudu).

U duralových a měděných vodičů je Zpet průměrně 0,6 Ohm / km. Nalezený odpor je proud jednofázové zemní poruchy: Iк = Uф / Zпет.

Pokud se na základě výše uvedených výpočtů ukáže, že hodnota požadovaného parametru nepřesahuje jednu třetinu přípustné hodnoty (viz PUE), můžeme se omezit na tuto možnost výpočtu. Jinak se měření stejnosměrného proudu provádí pomocí zařízení ECO-200 nebo EKZ-01. V jejich nepřítomnosti lze použít metodu ampérmetr-voltmetr.

Obecný postup testování pomocí měřicích přístrojů uvedených značek:

• Řízené zařízení je odpojeno od sítě.
• Testovaná smyčka je napájena krokovým transformátorem.
• Je nutné úmyslně uzavřít fázi na těle elektrického přijímače a poté změřit hodnotu Zpetu vyplývající ze zkratu.

Při měření metodou ampérmetr-voltmetr se po přivedení napětí na regulovaný obvod a uspořádání obvodu stanoví proud I a potenciál U. První z těchto hodnot by neměla překročit 10-20 Ampérů.

Výpočty a prezentace výsledků

Odpor testované smyčky se vypočítá podle vzorce: Zpet = U / I. Hodnota získaná z výsledků výpočtu se sečte s impedancí jednoho ze 3 vinutí staničního transformátoru rovnou Rtr / 3.

Po dokončení lineárních měření v souladu s platnými normami by měla být dokumentována. Za tímto účelem se v souladu se zavedenou formou připravují protokoly o zkouškách, v nichž jsou nezbytně zaznamenány následující údaje:

• Typ vedení, jeho hlavní vlastnosti.
• Měřicí zařízení použité při ověřování.
• Hodnoty vlastního přechodného odporu a vinutí staničního transformátoru.
• Jejich množství, které je výsledkem měření.

V souladu s hlavními ustanoveními PUE je frekvence inspekcí na výkonových obvodech jednou za 6 let. Pro výbušné předměty - jednou za dva roky.

Výpočty tabulky

Plná hodnota požadované hodnoty závisí na následujících faktorech:

• Parametry výkonového transformátoru.
• Části fázových a nulových vodičů vybrané během návrhu elektrické sítě.
• Odpor přechodných sloučenin, vždy k dispozici v každém obvodu.

Vodivost použitých vodičů může být nastavena dokonce ve fázi návrhu energetického systému, který za předpokladu, že je správně vybrán, se vyhne mnoha problémům.

Podle PUE musí tento indikátor odpovídat alespoň polovině stejné hodnoty pro fázové vodiče. V případě potřeby může být zvýšena na stejnou hodnotu. Tyto hodnoty stanoví požadavky kapitoly 1.7 PUE a ty se s nimi můžete seznámit v tabulce 1.7.5, uvedené v dodatku k Pravidlům. Podle toho je vybrán nejmenší průřez ochranných vodičů (v milimetrech čtverečních).

Po dokončení tabulkové fáze výpočtu fázově nulové smyčky pokračují k jejímu ověření výpočtem zkratového proudu podle vzorců. Jeho vypočtená hodnota je poté porovnána s praktickými výsledky získanými dříve přímými měřeními. S následným výběrem zařízení na ochranu před zkratem (zejména lineárních vypínačů) je jejich doba odezvy vázána na tento parametr.

V jakých případech se provádí měření

Měření odporu fázově nulové části obvodu je nutně organizováno v následujících situacích:

• při uvádění do trvalého provozu nová, dosud nepracovaná energetická zařízení;
• kdy byl směr jejich implementace přijat od řídících energetických služeb;
• podle aplikace podniků a organizací připojených k obsluhované elektrické síti.

Při uvedení energetického systému do provozu je zkušební měření odporu smyčky součástí souboru opatření přijatých k ověření jeho výkonu. Druhý případ je spojen s mimořádnými situacemi, které se často vyskytují během provozu silových obvodů. Žádost některých spotřebitelů podaná podnikem nebo organizací může přijít v případě neuspokojivé ochrany zařízení (například na základě stížností konkrétních uživatelů).

Příklady výpočtů

Jako příklady takových měření se považují dvě metody.

Účinek úbytku napětí v regulované části výkonového obvodu

Při popisu této metody je důležité věnovat pozornost obtížím jejího praktického provádění. Je to proto, že k dosažení konečného výsledku bude zapotřebí několik kroků. Nejprve budete muset změřit síťové parametry ve dvou režimech: s odpojeným a připojeným zatížením. V každém z těchto případů se měří odpor měřením proudu a napětí. Dále se počítá podle klasických vzorců vyplývajících z Ohmova zákona (Zп = U / I).

V čitateli tohoto vzorce U představuje rozdíl mezi oběma napětími - když je zátěž zapnutá a vypnutá (U1 a U2). Proud se bere v úvahu pouze pro první případ. Pro správné výsledky musí být rozdíl mezi U1 a U2 dostatečně velký.

Impedance bere v úvahu impedanci cívky transformátoru (je součtem výsledku).

Použití nezávislého zdroje energie

Tento přístup zahrnuje stanovení parametru zájmu odborníků pomocí nezávislého zdroje napájecího napětí. Při jeho provádění budete muset vzít v úvahu následující důležité body:

• Během měření je zkratováno primární vinutí transformátoru napájecí stanice.
• Z nezávislého zdroje je napájecí napětí dodáváno přímo do poruchové zóny.
• Fázový nulový odpor se vypočítá podle známého vzorce Zп = U / I, kde: Zп je hodnota požadovaného parametru v Ohmech, U je měřené zkušební napětí ve voltech, I je hodnota měřicího proudu v ampérech.

Všechny uvažované metody nepředstírají absolutní přesnost výsledků získaných na základě jejich výsledků. Dávají pouze hrubý odhad impedance smyčky fázového nuly. Tento znak je vysvětlen nemožností měření indukčních a kapacitních ztrát, které jsou vždy přítomny v silových obvodech s distribuovanými parametry v rámci navrhovaných metod. Je-li třeba vzít v úvahu vektorovou povahu měřených veličin (zejména fázové posuny), je třeba provést zvláštní opravy.

Za skutečných provozních podmínek silných spotřebitelů jsou hodnoty distribuované reaktance tak zanedbatelné, že za určitých podmínek nejsou brány v úvahu.