Цель работы
Задания к работе
6.1. Общие сведения [1]
6.1.1. Цель проведения измерений
6.1.2. Организационные мероприятия
6.1.3. Технические мероприятия
6.1.4. Нормируемые величины
6.1.5. Применяемые приборы
6.2. Измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль»
6.2.1. Измерение с использованием отдельного источника питания
6.2.2. Измерение при наличии напряжения питающей сети прибором М-417
6.3. Измерение токов однофазных замыканий
6.3.1. Измерение с помощью прибора Щ41160
6.3.2.Измерения с помощью прибора MZC-303 Е
6.3.2.1. Подключение прибора к тестируемой электроустановке
6.4. Оценка качества монтажа сетей по результатам измеренных параметров цепи «фаза-нуль»
6.5. Оформление результатов испытаний
6.6. Порядок выполнения работы
Содержание отчета
Цель работы
Изучить порядок и правила проведения измерений сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий.
Получить практические навыки измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий.
Задания к работе
1. Изучить методики измерений сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий различными приборами.
2. Ознакомится с измерительными приборами М-417, «Вымпел», Щ41160, ЭК0200, MZC-303Е (серия приборов MZC-300).
3. Провести измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и тока однофазного замыкания указанными преподавателем электроустановки и прибором.
4. Оценить и обработать результаты измерений, заполнить протокол проверки согласования параметров цепи «фаза-нуль» с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников.
6.1. Общие сведения[1]
6.1.1. Цель проведения измерений
Измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки временных параметров срабатывания устройств защиты электрооборудования от сверхтоков при замыкании фазы на корпус.
По измеренному полному сопротивлению петли «фаза-нуль» определяется ток короткого однофазного замыкания. По полученной расчетом величине этого тока определяется время срабатывания защитного аппарата. При прямых измерениях токов однофазных замыканий время срабатывания защитного аппарата определяется по измеренной величине этого тока.
Это время должно удовлетворять требованиям п. 1.7.79 ПУЭ по защите от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях путем автоматического отключения питания.
6.1.2. Организационные мероприятия
Работы по измерению полного сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий выполняются по наряду-допуску или по распоряжению. Вид оформления работ определяет работник, имеющий право выдачи нарядов и распоряжений. Состав бригады должен быть не менее двух человек:
- производитель работ с группой по электробезопасности не ниже III;
- член бригады с группой по электробезопасности не ниже III.
6.1.3. Технические мероприятия
Перечень необходимых технических мероприятий при проведении измерений определяет лицо, выдающее наряд или распоряжение в зависимости от используемого метода измерения.
При измерении полного сопротивления петли «фаза-нуль» со снятием напряжения с использованием отдельного регулируемого источника сверхнизкого напряжения (СНН) перечень технических мероприятий определяется разделом 3 МПБЭЭ [4].
При измерениях без снятия напряжения, как полного сопротивления цепи «фаза-нуль», так и тока однофазного замыкания перечень необходимых технических мероприятий определяется пп. 1.4.5; 1.4.6; 1.4.7; 1.4.11. указанных Правил.
6.1.4. Нормируемые величины
Измерения сопротивления петли «Фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводятся:
- перед приемкой электрооборудования в эксплуатацию;
- в сроки, определенные графиком планово-предупредительных ремонтов;
- после капитального ремонта электрооборудования.
По сопротивлению петли «фаза-нуль» Zфо (Ом) ток короткого замыкания Iкз (А) определяется по формуле Iкз=Uо/Zфо, где Uо - номинальное значение фазного напряжения, В.
В электроустановках до 1000В в системах с глухозаземленной нейтралью ток однофазного замыкания на корпус электроприемника должен обеспечивать нормированное время отключения поврежденного участка цепи защитным аппаратом, реагирующим на сверхток, в пределах указанного в таблице 6.1. Данные ограничения на время отключения распространяются на групповые сети.
В соответствии с п. 1.7.79 ПУЭ указанное время отключения считается достаточным для обеспечения защиты от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях (электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, находящимися под напряжением вследствие повреждения изоляции).
Таблица 6.1
Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для систем с глухозаземленной нейтралью (TN)
Номинальное фазное напряжение Uо (В) | Время отключения (с) |
127 | 0,8 |
220 | 0,4 |
380 | 0,2 |
более 380 | 0,1 |
В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты или щитки, время отключения не должно превышать 5 с.
В цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных устройств также допускается время автоматического отключения питания до 5 с при выполнении следующих условий:
1. Полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и корпусом распределительного устройства (Zре) должно удовлетворять следующему требованию:
Это означает, что падение напряжения на данном защитном проводнике при однофазном замыкании (ожидаемое напряжение прикосновения) не превысит сверхнизкого напряжения (ССН), равного 50 В (п. 1.7.43 ПУЭ).
2. К шине РЕ распределительного устройства присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.
В системах с изолированной нейтралью время защитного автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части не должно превышать указанного в таблице 6.2.
Таблица 6.2
Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для систем с изолированной нейтралью (IT)
Номинальное линейное напряжение Uл (В) | Время отключения (с) |
220 | 0,8 |
380 | 0,4 |
660 | 0,2 |
более 660 | 0,1 |
Для проверки выполнения этих требований в системах с изолированной нейтралью, имеющих только аппараты защиты от сверхтока, производится измерение параметров цепи «фаза-фаза» (полное сопротивление этой цепи или ток междуфазного замыкания).
Учитывая, что в данных системах электроустановки до 1000 В находят крайне ограниченное применение и принципы этих измерений те же, что и при измерениях параметров «фаза-нуль», в данной методике рассматриваются только вопросы указанных параметров цепей с глухозаземленной нейтралью.
6.1.5. Применяемые приборы
Измерение сопротивления цепи «фаза-нуль» проводится специальным прибором типа M-417 [4], позволяющим измерять сопротивление петли «фаза-нуль» при наличии напряжения на источнике питания в электроустановках напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора.
При отсутствии напряжения питающей сети измерения проводятся с использованием нагрузочного, сварочного или котельного трансформатора, регулировочного реостата мощностью не менее 500 Вт, амперметра и вольтметра (рис. 6.1) или цифровым измерителем малых комплексных сопротивлений «Вымпел» [4].
Измерение токов однофазных замыканий производится приборами типа Щ41160, ЭК0200 при наличии напряжения питающей сети [4].
Для измерения параметров цепи «фаза-нуль» (как сопротивления, так и тока однофазного замыкания), при наличии напряжения питающей сети, могут быть использованы малогабаритные цифровые измерительные приборы «Вектор» или аналогичные импортные приборы серии MZC (MZC-300, MZC-301 и т. п.) [7].
6.2. Измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль»
6.2.1. Измерение с использованием отдельного источника питания
Измерение проводится при отключенном питающем трансформаторе по схеме, представленной на рис. 6.1 [1].
Рис. 6.1. Схема измерения участка петли «фаза-нуль» с использованием отдельного источника питания
Напряжение подается от сварочного, котельного или нагрузочного трансформатора, подключаемого к ближайшему источнику питания.
Ток в измеряемой цепи должен быть не менее 10 А. Для создания цепи фазный провод присоединяется к корпусу электроприемника.
Сопротивление участка цепи «фаза-нуль» определяется по формуле:
Для определения модуля сопротивления петли фаза-нуль с учетом питающего трансформатора достаточно полученное значение сложить с расчетным значением полного сопротивления одной фазы трансформатора ZT/3.
Полное сопротивление цепи «фаза-нуль» с достаточной точностью определяется из выражения:
а возможный ток однофазного КЗ по формуле:
где U0 – фазное напряжение, В;
ZT – полное сопротивление трансформатора.
Значения ZT для различных трансформаторов приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3
Значения полных сопротивлений питающих трансформаторов
Мощность трансформатора, кВА | Первичное напряжение, кВ | Схема соединения обмоток | Полное сопротивление трансформатора 220/400 В; Ом |
25 | 6-10 | Y / Y0 | 3,110 |
40 | 6-10 | Y / Y0 | 1,949 |
63 | 6-10 | Y / Y0 | 1,237 |
100 | 6-10 | Y / Y0 | 0,779 |
160 | 6-10 | Y / Y0 | 0,487 |
250 | 6-10 | ∆ / Y0 | 0,312 |
250 | 6-10 | Y / Y0 | 0,106 |
250 | 20-35 | Y / Y0 | 0,305 |
400 | 6-10 | Y / Y0 | 0,195 |
400 | 6-10 | ∆ / Y0 | 0,066 |
630 | 6-10 | Y / Y0 | 0,129 |
1000 | 6-10 | Y / Y0 | 0,081 |
1000 | 6-10 | ∆ / Y0 | 0,026 |
Следует учесть, что алгебраическое сложение комплексных сопротивлений не приведет к большой погрешности результата только в случае, если реактивная составляющая полного сопротивления цепи «фаза-нуль» не превышает половины активной составляющей.
Однако данный метод в настоящее время на практике применяется достаточно редко, так как требует больших трудозатрат и наличие постороннего источника переменного напряжения 220 В.
Для измерения сопротивления участка цепи «фаза-нуль» до питающего трансформатора эффективнее использовать разработанный в учебно-методическом и инженерно-техническом центре Мосгосэнергонадзора (ныне Московский институт энергобезопасности и энергосбережения) измеритель малых комплексных сопротивлений «Вымпел».
Данный прибор позволяет измерять в обесточенных электрических цепях модуль сопротивления в диапазоне 0,05 – 5 Ом, угол сопротивления в диапазоне 0 – 90°, что соответствует разности фаз между током и напряжением в режиме однофазного замыкания при наличии питающей сети, а также рассчитывает ток однофазного замыкания, исходя из величины фазного напряжения 220 В.
6.2.2. Измерение при наличии напряжения питающей сети прибором М-417
Измерения проводятся непосредственно на электроприемниках, наиболее удаленных от проверяемого аппарата защиты, ответвлениях (на входных контактах аппарата, обеспечивающего селективность зашиты сети в данном ответвлении); розетках групповых линий.
В цепях электроприемников, присоединенных к одному аппарату защиты в пределах одного помещения, допускается проводить измерения только у наиболее отдаленных электроприемников (розеток) каждого ответвления групповой линии.
У розеток, имеющих защитный заземляющий контакт, измерение сопротивления петли «фаза-нуль» производится между фазным и нулевым защитным проводником.
Однако, если эти розетки включены через устройства защитного отключения (УЗО), то прямые измерения полного сопротивления цепи «фаза-нуль» произвести невозможно, т. к. тестирующие токи существующих приборов, осуществляющих эти измерения, больше номинальных дифференциальных отключающих токов УЗО. В этом случае, для избежания демонтажа или шунтирования УЗО, измерения проводятся по участкам цепи.
Для этого необходимо отключить УЗО и измерить сопротивление участка цепи «выход УЗО – розетка» упоминавшимся ранее измерителем малых комплексных сопротивлений «Вымпел».
При этом измерения следует производить в распределительном устройстве на выходных контактах УЗО, предварительно замкнув фазный и заземляющий контакты розетки перемычкой, которую легко изготовить из стандартной штепсельной вилки.
Перед включением замыкающей штепсельной вилки и производством измерений необходимо убедиться в отсутствии напряжения в розетке и на выходных контактах УЗО.
После этого прибором М-417 измерить полное сопротивление участка цепи «фаза-нуль» (входные контакты УЗО – питающий трансформатор), далее сложить полученные значения сопротивлений – Zфо = Z1 + Z2,
где: Zфо – полное сопротивление цепи «фаза-нуль»;
Z1 – сопротивление первого обесточенного участка.
Z2– сопротивление второго участка (под напряжением).
Если к УЗО присоединены несколько отходящих групповых линий, то для определения полных сопротивлений «фаза-нуль» этих линий достаточно один раз измерить сопротивление участка цепи «УЗО – питающий трансформатор» прибором М-417, после чего измерить сопротивления обесточенных участков отходящих групповых линий прибором «Вымпел» по вышеописанной методике.
Сложив каждое полученное значение сопротивления обесточенных линий с измеренным сопротивлением участка цепи «УЗО – питающий трансформатор» – получим полные сопротивления цепей «фаза-нуль» групповых линий, подключенных к этому УЗО.
Для проведения измерений прибором М-417 необходимо: присоединить прибор к электроприемнику или участнику сети, защита которых проверяется, и провести измерения, для чего:
- присоединить соединительные провода к зажимам прибора;
- ручку «Калибровка» установить в крайне левое положение;
- один из проводов с помощью пружинного зажима присоединить к корпусу электроприемника (РЕ– и PEN–проводнику ответвления), обеспечив в месте присоединения надежный контакт, а второй провод подсоединить к фазному проводу в месте его подключения к электроприемнику (присоединения РЕ– и PEN– проводников ответвления).
Эту работу необходимо выполнять отключив электроприемник от сети.
Если это невозможно, то подключение прибора выполнять в диэлектрических перчатках, защитных очках, стоя на резиновом диэлектрическом ковре или в резиновых диэлектрических галошах.
Если подключение выполнялось со снятием напряжения – подать напряжение. При наличии заземляющей (зануляющей) цепи загорится лампа Z ≠ ¥. Если лампа не загорелась – это говорит об обрыве заземляющей (зануляющей) цепи. В этом случае измерения проводить запрещается.
При загорании лампы продолжить процесс измерений, для чего:
- нажать кнопку «Проверка калибровки» и с помощью ручки «Калибровка» установить стрелку прибора на нуль;
- отпустить ручку «Проверка калибровки»;
- нажать кнопку «Измерение» и произвести отсчет по шкале прибора;
- время измерения не должно превышать 4 – 7 секунд с интервалами не менее 1 минуты;
- загорание сигнальной лампы «Z = 2OM» при нажатой кнопке «Измерение» свидетельствует о сопротивлении петли «фаза-нуль» больше 2 Ом.
В этом случае необходимо произвести измерения по участкам цепи по ранее изложенной методике.
При этом коммутационный аппарат, разделяющий исследуемую цепь на обесточенный участок (для измерения сопротивления этого участка прибором М-417 на входе этого аппарата) следует выбирать из следующих противоречивых требований:
- данный аппарат, по возможности, должен находиться как можно ближе к источнику энергии, чтобы сопротивление участка цепи, измеряемое прибором М-417, укладывалось в диапазон его измерения;
- отключение данного аппарата, с другой стороны, не должно обесточивать слишком большое количество потребителей и приводить к нарушению технологических процессов.
6.3. Измерение токов однофазных замыканий
6.3.1. Измерение с помощью прибора Щ41160
Измерения токов однофазных замыканий проводятся на тех же электроприемниках и в тех же сетях электрических цепей, что и измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» в соответствии с п. 6.2 настоящих рекомендаций.
Измерения проводятся прибором Щ41160, измеряющим реальный ток однофазного замыкания в течение одного периода напряжения сети.
Для проведения измерений необходимо:
- достать соединительные провода из футляра и присоединить к измерителю согласно нанесенной на них и измерителе маркировке. В случаях, когда порядок тока короткого замыкания цепи «фаза-нуль» неизвестен, измерения необходимо начинать с ограничивающим резистором, т. е. соединительный провод «ФАЗА» присоединить к зажиму «ФАЗА огран»;
- соблюдая маркировку («фаза», «корпус») подключить прибор к испытываемому объекту, обеспечив надежное контактное соединение. Эту работу выполнять, отключив электроприемник от сети. Если это невозможно, то подключать прибор следует в диэлектрических перчатках, защитных очках, стоя на резиновом диэлектрическом ковре или в резиновых диэлектрических галошах;
- нажать кнопку ПТН (питание). Загорание индикации (должны высвечиваться нули) свидетельствует о том, что измеритель исправен и готов к работе;
- нажать кнопку ИЗМ. (измерение). На время измерения индикация гаснет, а затем высвечивается результат измерения. На время измерения в течение 5 сек. возможно подсвечивание индикации, которое не отражается на результате измерения;
- если результат измерения тока короткого замыкания с ограничивающим резистором превышает 535 А, то ориентировочное значение тока КЗ определяется по формуле:
где Iизм – показания измерителя.
Следует учитывать, что наиболее достоверный результат, определенный по данной формуле, будет для цепей «фаза-нуль» с минимальной индуктивностью.
ВНИМАНИЕ: Категорически запрещается производить измерения без ограничивающего резистора, когда результат измерения с ограничивающим резистором превышает 535 А, так как это может привести к выходу из строя прибора.
Если результат измерения тока короткого замыкания с ограничивающим резистором не превышает 535 А, то измерение необходимо повторить без ограничивающего резистора, отключив соединительный провод «ФАЗА» от зажима «ФАЗА огран» и подключив его к зажиму «ФАЗА».
При этом следует иметь в виду, что предел допускаемой относительной основной погрешности в диапазоне от 1000 до 2000 А - не нормируется.
Если при измерении тока короткого замыкания происходит отключение объекта (срабатывает защита) и не удается зафиксировать результат измерения, то измерение необходимо повторить в следующем порядке:
- соблюдая полярность, установить в отсек питания 6 гальванических элементов;
- включить автомат защиты;
- нажать кнопку ПТН (ПИТАНИЕ);
- нажать кнопку ПМТ (ПАМЯТЬ), переведя измеритель в режим запоминания результата измерения;
- произвести измерение, нажав кнопку ИЗМ (ИЗМЕРЕНИЕ);
- включить автомат зашиты, если произошло отключение измерителя от сети;
- кнопку ПТН отжать и через 10-15 с нажать. На отсчетном устройстве высвечивается результат предыдущего измерения.
Следует отметить, что использование данного прибора и аналогичных по принципу действия (ЭК0200) для измерения токов однофазных замыканий связано с рядом неудобств в процессе измерений.
Несмотря на незначительное время протекания в цепи «фаза-нуль» и измерительной цепи прибора реального тока замыкания (20 мс), при токах более 100 А использование щупов и зажимов типа «крокодил» недопустимо, т. к. происходит подгорание контактов, а при больших токах – сваривание щупа и токоведущей части.
Обеспечение надежных контактов при подключении прибора к токоведущим частям, используя болтовые, винтовые соединения и струбцины, требует больших затрат времени и производительность труда при массовых измерениях низка.
Кроме того, при достаточно больших величинах измеряемого тока замыкания срабатывают электромагнитные расцепители автоматических выключателей, у которых проверяется согласование характеристик с параметрами цепи «фаза-нуль» (при номинальных токах автоматических выключателей менее 25 А это происходит практически всегда).
Данное обстоятельство приводит к временному обесточиванию электроустановок и нарушению производственных технологических процессов.
Одним из недостатков данного прибора является также ненормированная погрешность измерений в диапазоне токов однофазных замыканий от 1000 до 2000 А, что не обеспечивает достоверности результатов измерений в этом диапазоне.
Вышеперечисленных недостатков лишены малогабаритные цифровые измерители параметров цепи «фаза-нуль» «Вектор», разработанные в Учебно-методическом и инженерно-техническом центре Мосгосэнергонадзора (ныне Московский институт энергобезопасности и энергосбережения), и импортные аналогичные приборы серии «MZC». Принцип действия этих приборов основан на поочередной нагрузке исследуемой сети двумя эталонными сопротивлениями: активным и реактивным (емкостным). При этом тестирующий ток составляет порядка 20 А (в зависимости от реального напряжения в сети), а отношение потерь напряжения к тестирующему току в первом случае (∆U1 / Iт) с достаточной степенью точности равно активной составляющей комплексного сопротивления цепи «фаза-нуль»; а во втором ( ∆U2 / Iт ) – реактивной составляющей той же цепи «фаза-нуль».
Здесь ∆U1, и ∆U2 – разности действующих значений напряжений сети до подключения и после подключения эталонных, соответственно, активной и реактивных нагрузок.
Эти измерения и последующие вычисления осуществляют микропроцессоры, после чего на минидисплей прибора выводятся: напряжение сети, модуль комплексного сопротивления исследуемой цепи «фаза-нуль», ток однофазного замыкания и разность фаз между током и напряжением.
Если потребители включены через УЗО, то измерения следует проводить по участкам цепи «фаза-нуль» по методике, изложенной в п. 6.2.
При этом сопротивление участка цепи, находящегося под напряжением, определяется по измеренному току однофазного замыкания (на входных контактах УЗО) и фазному напряжению.
6.3.2.Измерения с помощью прибора MZC-303 Е
6.3.2.1. Подключение прибора к тестируемой электроустановке
Прибор подключается к тестируемой цепи электропитания или к электроустановке как показано на рис. 6.2, 6.3. Недопустимо, прикреплять зажимы - крокодилы к покрытым медью или к ржавым элементам; их следует сначала очистить или произвести проверку качества контакта [7].
Рис. 6.2. Измерение прибором MZC-303Е в цепи (L-N).
Рис. 6.3. Измерение прибором MZC-303Е в цепи (L-PE).
6.4. Оценка качества монтажа сетей по результатам измеренных параметров цепи «фаза-нуль»
Измерение параметров цепи «фаза-нуль» целесообразно производить приборами, позволяющими измерять разность фаз между током и напряжением («Вымпел», «Вектор», «MZC»), т. к. по этой разности фаз, характеризующей величину реактивной составляющей полного сопротивления цепи «фаза-нуль», можно оценить качество монтажа электрических сетей, существенно влияющего на токи однофазных замыканий.
Это актуально при прокладке распределительных сетей одножильными проводами и кабелями больших сечений, не находящихся в одной оболочке. Как известно, индуктивность отдельно проложенных одножильных проводов и кабелей составляет от 0,73- 10-3 (при сечении 6 мм2) до 0,57-10-3 (при сечениях > 120 мм2) Гн. Для жил проводов и кабелей, находящихся в одной оболочке (жгуте), эта индуктивность компенсируется распределенной емкостью между жилами, а также бифилярностью рядом расположенных проводников. При этом основной составляющей комплексного сопротивления цепи «фаза-нуль» будет активная составляющая. Для несожгутованных фазных и нулевых защитных проводников при прокладке сети одножильными проводами и кабелями малых сечений в модуле комплексного сопротивления этой цепи будет также преобладать активная составляющая за счет большого активного сопротивления проводников малого сечения,
т. к. распределенная индуктивность незначительно зависит от сечения проводника.
Влияние индуктивности отдельно проложенных фазных и нулевых защитных проводников больших сечений на токи однофазных замыканий рассмотрим на примере распределительной сети секции многоэтажного здания, выполненной одножильными проводами или кабелями с медными жилами сечением 240 мм2 протяженностью около 50 м.
При этом XL – 2pfL, где: XL – индуктивная составляющая сопротивления фазного и нулевого защитного проводника. При суммарной их длине 100 м, L = 0,57-10-4 Гн, a XL= 0,018 Ом. При этом активная составляющая сопротивления этих проводников
Ом
Как видно, индуктивная составляющая сопротивления в 2,4 раза выше активной, а модуль комплексного сопротивления
Ом,
что почти в 2,6 раза больше активной составляющей.
Для определения полного сопротивления петли «фаза-нуль» прибавим к этой активной составляющей сопротивление питающего кабеля (~0,0025 Ом) и одной фазы питающего трансформатора (ТМ-1000, ∆/Yo, Z/3= 0,0087 Ом) и произведя аналогичные вычисления получим полное Zфо = 0,0259 Ом. Величина расчетного тока однофазного замыкания составит 8462 А.
Если проводники рассматриваемой сети входят в состав кабеля или хорошо сожгутованы и распределенная индуктивность скомпенсирована бифилярностью и емкостью между ними, то в расчетном Zфо индуктивной составляющей сопротивления можно пренебречь. Тогда Z = 0,0075 + 0,0025 + 0,0087 = 0,0187 Ом и расчетный ток однофазного замыкания составит 11765 А, что в 1,4 раза больше предыдущего.
В процессе измерений недостатки монтажа выявляются по большей величине разности фаз между током и напряжением в режиме однофазного замыкания. Отношения реального тока однофазного замыкания к максимально возможному в зависимости от этой разности фаз приведены в табл. 6.4.
Из приведенных данных видно, что существенное влияние индуктивной составляющей модуля сопротивления цепи «фаза-нуль» на уменьшение токов однофазных замыканий происходит при соотношении: XL/R > 0,5. Из этого неравенства можно определить минимальные сечения проводников, при которых способы прокладки и качество монтажа распределительных сетей будут существенно влиять на токи однофазных замыканий.
Таблица 6.4
Зависимость относительного тока однофазного замыкания параметров цепи «фаза-нуль»
XL/R | φ(град) | Zфо/ R | Iкз / Iкз max |
0,1 | 5,7 | 1,0 | 1,0 |
0,2 | 11,3 | 1,02 | 0,98 |
0,3 | 16,7 | 1,04 | 0,96 |
0,4 | 21,8 | 1,08 | 0,93 |
0,5 | 26,6 | 1,12 | 0,89 |
0,6 | 31,0 | 1,17 | 0,85 |
0,7 | 35,0 | 1,22 | 0,82 |
0,8 | 38,7 | 1,28 | 0,78 |
0,9 | 42,0 | 1,36 | 0,74 |
1,0 | 45,0 | 1,41 | 0,71 |
1,1 | 47,7 | 1,49 | 0,67 |
1,2 | 50,2 | 1,56 | 0,64 |
1,3 | 52,4 | 1,64 | 0,61 |
1,4 | 54,5 | 1,72 | 0,58 |
1,5 | 56,3 | 1,80 | 0,56 |
1,6 | 58,0 | 1,89 | 0,53 |
1,7 | 59,5 | 1,97 | 0,51 |
1,8 | 60,9 | 2,06 | 0,49 |
1,9 | 62,2 | 2,15 | 0,47 |
2,0 | 63,4 | 2,24 | 0,45 |
Учитывая, что Гн, получим:
. После несложных алгебраических преобразований получаем: .
При этом для медных проводников (r = 0,018 Ом·м/мм2) это сечение будет 50,3 мм2 (ближайшее стандартное 50мм2), а для алюминиевых (r = 0,029 Ом·м/мм2) – 81 мм2 (ближайшее стандартное – 70 мм2).
Из этого следует, что прокладка распределительных сетей несожгутованными одножильными проводами и кабелями сечениями, больше указанных, может привести к снижению токов однофазных замыканий и, как следствие, быстродействия срабатывания защиты. Например, для автоматических выключателей с характеристиками «D» и «С» при кратностях токов однофазных замыканий, близких к 10 и 5 соответственно. Как видно из приведенных характеристик расцепления автоматических выключателей (рис. 6.5) (ГОСТ Р 50345-99) [9], уменьшение расчетного тока однофазного замыкания более чем на 10% для автоматических выключателей с характеристикой «D» может привести к увеличению времени их срабатывания от сотых долей до единиц секунд. Время срабатывания автоматических выключателей с характеристиками по ГОСТ Р 50030.2-99 при аналогичных уменьшениях токов однофазных замыканий может увеличиться до десятков секунд.
Рис. 6.5. Время - токовая характеристика срабатывания автоматических выключателей
6.5. Оформление результатов испытаний
Соответствие измеренного или расчетного тока однофазного замыкания требованиям нормированного времени отключения, установленного в цепи защитного аппарата, определяется по его время-токовой характеристике.
Если кратность измеренного тока однофазного замыкания по отношению к номинальному току теплового расцепителя превышает верхний предел диапазона токов мгновенного расцепления, то требования п. 1.7.79 ПУЭ выполнены.
Диапазоны токов мгновенного расцепления определяются типами расцепления (В, С, D и т. п.) или указываются в паспортных данных.
Если измеренный или расчетный ток однофазного замыкания не превышает верхнего предела диапазона токов мгновенного расцепления, то необходимо измерить время отключения установленного в цепи аппарата защиты от сверхтока, пропустив через каждый его полюс ток, равный измеренному или расчетному току однофазного замыкания. (См. методику «Испытания расцепителей автоматических выключателей»).
Результаты испытаний оформляются протоколом, форма которого прилагается.
При заполнении протокола в графе «Вывод на соответствие требованиям» напротив каждого пункта вносить запись: «соответствует» или «не соответствует».
Перечень замеченных недостатков должен предъявляться заказчику для принятия мер по их устранению.
В протокол заносятся значения величин, рассчитанные с учетом погрешности измерений в соответствии с разделом ___ данной методики.
6.6. Порядок выполнения работы
1. На основе таблиц 1.1 – 1.3 разработайте план проведения испытаний аппаратов защиты и защитных проводников электрооборудования аудитории 1-09 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования».
2. Выполните организационно-технических мероприятий и допуск к проведению испытаний. Подготовьте указанный преподавателем прибор к работе.
3. Проведите измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» или тока однофазного замыкания указанного преподавателем участка цепи аудитории 1-09. Занесите результаты измерений в соответствующий протокол.
3. Оцените качество монтажа сетей по результатам измеренных параметров цепи «фаза-нуль».
4. Занесите результаты измерений в соответствующий протокол с учетом возможных погрешностей измерения.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Допустимое время защитного автоматического отключения для TN и IT.
3. Основные формулы.
4. Схема измерения участка петли «фаза-нуль» с использованием отдельного источника питания (рис. 6.1).
5. Оценка качества монтажа сетей по результатам измеренных параметров цепи «фаза-нуль».
6. Оформление протокола. (см. протокол проверки согласования параметров цепи "фаза-нуль")
|