Сопротивление петли фаза ноль таблица

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.

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 проектировании 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_Σпер – суммарное переходное сопротивление контактов, Ом; R_Σавт –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.

Сопротивления кабелей и отдельно фазных и нулевых жил различных сечений при температуре +65 градусов приведены в таблице 1. Данная температура жил соответствует работе кабеля при номинальной нагрузке. В таблице 1 не учтены индуктивные составляющие сопротивлений, которые в кабелях пренебрежимо малы. При этом следует иметь ввиду, что при использовании проводов индуктивное сопротивление сети может иметь соизмеримую величину с активным сопротивлением жил, особенно при увеличении расстояния между проводами.

В таблице 2 приведены сопротивления трансформатора 10 (6) кВ при вторичном напряжении 400/230 В для случая соединения обмоток по схеме «треугольник-звезда». При соединении обмоток трансформатора по схеме «звезда-зигзак» оценить сопротивление трансформатора также можно по этой таблице. При соединении обмоток по схеме «звезда-звезда» сопротивление трансформатора в 3 – 3,5 раза больше, поэтому это соединение используется реже.

В таблице 3 приведены ориентировочные величины сопротивлений автоматических выключателей (по данным каталога по модульным выключателям АВВ).

Переходные сопротивления контактов, как правило, вносят несущественную часть в общее сопротивление цепи фаза – ноль. Но при большом количестве контактов их сопротивление необходимо учитывать. Переходное сопротивление болтовых соединений, как правило, мало и не превышает величины сопротивления 1 метра подключаемого кабеля (при подключении кабелей больших сечений переходное сопротивление контактов соответственно меньше, чем у кабелей меньшего сечения). Переходное сопротивление различных контактных колодок и сжимов, используемых в групповых сетях, для расчетов можно принять равным 0,01 Ом.

Активное сопротивление дуги в месте короткого замыкания в значительной степени зависит от мощности и схемы подключения трансформатора, длины и сечения кабелей, а также в большой степени от длины дуги. Ориентировочные значения сопротивления дуги в зависимости от величины сопротивления цепи фаза – ноль цепи приведены в таблице 4. С большим количеством графиков зависимостей сопротивления дуги от мощности трансформатора, длины и сечения кабелей, можно ознакомиться в ГОСТ 28249-93.

Сечение фазных жил мм 2

Сечение нулевой жилы мм 2

Полное сопротивление цепи фаза – ноль, Ом/км при температуре жил кабеля +65 градусов

Мощность трансформатора, кВ∙А

Сопротивление трансформатора, Zт/3, Ом (Δ/Υ)

I ном. авт. выкл, А

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:

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.

— 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 ток короткого замыкания 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 требования 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 токов короткого замыкания.

Расчет токов однофазного кз в сети 0,4 кВ

В данной статье речь пойдет об определении величины тока однофазного тока к.з. в сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Данный вопрос очень актуален, так как электрические сети 0,4 кВ, являются наиболее распространёнными.

В настоящее время существует два метода расчета однофазного КЗ – точный и приближенный и оба метода основаны на методе симметричных составляющих.

1. Точный метод определения тока однофазного КЗ

1.1 Точный метод определения тока однофазного КЗ, представлен в ГОСТ 28249-93 формула 24, и рассчитывается по формуле:

Используя данный метод можно с большой степенью точности определять токи КЗ при известных сопротивлениях прямой, обратной и нулевой последовательности цепи фаза-нуль.

К сожалению, на практике данный метод не всегда возможно использовать, из-за отсутствия справочных данных на сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности для кабелей с алюминиевыми и медными жилами с учетом способов прокладки фазных и нулевых проводников.

2. Приближенный метод определения тока однофазного КЗ

2.1 Приближенный метод определения тока однофазного кз при большой мощности питающей энергосистемы (Хс

где:

• Uф – фазное напряжение сети, В;
• Zт – полное сопротивление трансформатора току однофазного замыкания на корпус, Ом;
• Zпт – полное сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора до точки КЗ, Ом.

2.2 Если же питающая энергосистема имеет ограниченную мощность, то тогда ток однофазного кз определяется по формуле 2-26 [ Л3, с 39]:

2.3 Значение Z_∑ определяется по таблице 2.9 или можно определить по формуле 2-25 [ Л3, с 39]:

где:
х_1т и r_1т; х_2т и r_2т; х_0т и r_0т — индуктивное и активное сопротивления трансформатора токам прямой, обратной и нулевой последовательности, мОм. Принимаются по таблице 2.4 [Л3, с 29].

Значение Zт/3 для различных трансформаторов с вторичным напряжением 400/230 В, можно принять по таблицам 2, 3, 4 [Л1, с 6,7].

Сопротивления контактов шин, аппаратов, трансформаторов тока в данном методе не учитываются, поскольку арифметическая сумма Zт/3 и Zпт создает не который запас.

2.4 Полное сопротивление трансформатора Zт, определяется по формуле 2-24 [Л3, с 39]:

2.5 Полное сопротивление петли фаза-нуль, определяется по формуле 2-27 [Л3, с 40]:

где:

• Zпт.уд. – полное удельное сопротивление петли фаза-нуль для каждого участка от трансформатора до места КЗ определяется по таблицам 2.10 – 2.14 [Л3, с 41,42] или по таблицам [Л2], мОм/м;
• l – длина участка, м.

Ниже представлены справочные таблицы со значениями удельного сопротивления петли фаза-нуль для различных кабелей и шинопроводов согласно [Л3, с 41,42].

Справочные таблицы 7, 10 со значениями активных сопротивления медных и алюминиевых проводов, кабелей [Л1, с 6, 14].

Справочные таблицы 11, 12, 13 со значениями полного расчетного сопротивления цепи фаза-нуль для 3(4) — жильных кабелей с различной изоляций и при температуре жилы +65(+80) С [Л1, с 15, 16].

На практике согласно [Л1, с 5] рекомендуется использовать приближенный метод определения тока однофазного КЗ. При таком методе, допустимая погрешность в расчете тока однофазного КЗ при неточных исходных данных в среднем равна – 10% в сторону запаса; 18-20% — при схеме соединения трансформатора Y/Y0, когда преобладает активная нагрузка и для зануления используется 4-я жила либо оболочка кабеля; 10-12% — при использовании стальных труб для зануления электропроводки.

Из выше изложенного, следует, что при использовании данного метода, создаётся не который запас при расчете, который гарантирует срабатывания защитного аппарата, согласно требованиям ПУЭ.

1. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
2. ГОСТ 28249-93 – Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
3. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сети 0,4 кВ. Учебное пособие. 2008 г.

Допустимое сопротивление петли «фаза-ноль»

Допустимое сопротивление петли «фаза-ноль»

Эксплуатация электрооборудования, как и любого другого источника повышенной опасности требует периодического проведения специальных работ связанных с обслуживанием и диагностикой. Для электроустановок — это комплекс электроизмерений, одним из видов которых является измерение полного сопротивления цепи «фаза-ноль».

Измерение сопротивления петли «фаза-ноль» проводят с целью определения силы тока, возникающего на проверяемой кабельной линии в случае короткого замыкания. При замере прибор вычисляет полное сопротивление электрической цепи, называемой цепью «фаза-ноль». Она включает в себя:

• сопротивление источника питания (трансформатора или ДГУ);
• сопротивление жил кабелей внешнего электроснабжения и распределительной сети здания;
• сопротивление жил групповых линий питания отдельных токоприёмников;
• переходное сопротивление контактов этих линий в электрощитах.

Большое сопротивление петли «Ф-0» и слишком малый ток однофазного КЗ

Чаще всего реальное сопротивление петли «фаза-ноль» достаточно невелико для надёжной защиты линии. Но бывают ситуации, когда токи КЗ не достигают требуемых значений. В самом деле, при значениях петли более 0,8 Ом величина тока КЗ не превышает 275А и, с учётом требований ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 4, автомат с Iном=25А уже не гарантирует отключение в заданное время. А это очень распространённый номинал автомата для защиты групповых линий розеточной сети. Иногда это можно увидеть в сельской местности, в садоводческих обществах, когда линия 0,4 кВ имеет длину 1-2 км, а сечение проводов невелико.

На величину сопротивления петля «фаза-ноль» влияет площадь поперечного сечения жил кабеля и его длина. Эти параметры связаны между собой. При увеличении длины линии приходится увеличивать её сечение, чтобы обеспечить необходимую кратность токов КЗ. Больше всего это проявляется в осветительных и розеточных сетях, где линии протяженные, а сечение проводов небольшое. По тем же причинам увеличено сопротивление петли «фаза-ноль» линий электроснабжения на вводе в здание. При этом свою долю вносит сопротивление обмоток силового трансформатора на подстанции.

Конечно, устранение указанных причин, т.е. замена электропроводки или кабельных линий повлечет за собой немалые затраты и частичную остановку функционирования объекта. Такая ситуация встречается, в основном, там, где электромонтажные работы выполнялись без предварительных расчетов и разработки проекта. При разработке проекта, проектировщики, используя справочники и таблицы производят расчеты сопротивлений цепи «фаза-ноль» и учитывают полученные значения при выборе аппаратов защиты. Поэтому так важно, чтобы монтаж любой электроустановки производился на основе качественно подготовленной проектной документации.

Можно ли как-нибудь исправить сложившуюся ситуацию, не прибегая к радикальным мерам? Конечно можно! Если не получается убрать причину малых токов короткого замыкания, можно ужесточить требования к защитным аппаратам. В осветительных и розеточных сетях, в основном, применяются модульные автоматы бытового назначения с характеристиками «В», «С», «D». В таких случаях единственный выход – установить в качестве аппарата защиты автомат с характеристикой «В» расцепителя мгновенного действия. В отличие от распространенного автомата с характеристикой «С» у него срабатывание происходит при токе Iкз = 5хIном, т.е. в рассмотренном выше примере он уверенно отключит даже ещё меньший ток (137 А) при сопротивлении петли «фаза-ноль» до 1,6 Ом. Можно уменьшить номинал автомата, тогда будут автоматически отключаться ещё меньшие токи КЗ. При этом следует помнить, что номинал автомата не должен быть меньше расчетного тока на защищаемом участке. Для защиты кабельных или воздушных линий электроснабжения можно применить предохранители, выносные реле.

Измерение петли фаза-ноль

1. Петля Ф-Н — это измерение в электроустановках до 1000 В. Представляет из себя контур, соединяющий фазу и ноль.
2. Необходимо для проверки качества монтажа и соответствия защитной автоматики сечению проводов.
3. Периодичность — не реже 1 раза в 3 года.
4. Обычно проводится без снятия напряжения.
5. При помощи прибора ИФН или аналогичного измеряется ток короткого замыкания (КЗ) в самой отдаленной точке от распределительного щита.
6. Ток КЗ должен быть больше номинала защитного устройства не менее чем в 3 раза.
7. Протокол содержит номинал автомата, соответствующие измеренные значения и другие данные установленной формы.

1. Что такое петля фаза-ноль

В электрических установках напряжением до 1000 вольт с глухозаземленной нейтралью обязательна металлическая связь частей, подлежащих заземлению, с заземленной нейтралью электроустановки. Для таких установок должно быть измерено сопротивление петли, образованной при коротком замыкании фазы на корпус аппарата. Это сопротивление равно сумме полных сопротивлений фазового провода, фазы силового трансформатора и нулевого провода.

Цепь (петля) фаза-ноль в электроустановках с глухозаземленной нейтралью образуется при замыкании фазного провода с нулевым или корпусом электрооборудования. Обычно это происходит при повреждении изоляции электропроводки. В случае такой аварии устройства защиты (автоматические выключатели, предохранители) должны отключить электроустановку в кратчайшее время, обеспечивающее условия электробезопасности.

Петля фаза-ноль — это контур, состоящий из соединения фазного и нулевого проводника. Сопротивление петли фаза-ноль зависит от сечения жил кабеля, его протяженности, переходных сопротивлений в соединительных коробках данной линии. Измерения проводят на самом удаленном от аппарата защиты участке линии.

2. Зачем необходимо измерение

При повреждении электрооборудования или электропроводки от короткого замыкания, перегрузки, аппараты защиты должны мгновенно отключать поврежденный участок цепи.

Данное испытание необходимо для проверки соответствия уставки токовой отсечки автоматических выключателей, УЗО, дифавтоматов, реле и т.д. току короткого замыкания. То есть необходимо знать, отключит ли аппарат защиты поврежденную линию и за какое время. Это позволит проверить качество монтажа, подбор защитной автоматики и сечения проводов.

2.1. Периодичность проведения измерений

Замеры проводятся после выполнения монтажных и ремонтных работ. В дальнейшем профилактическая проверка производится не реже чем раз в 3 года.

По усмотрению ответственного за электрохозяйство испытания проводятся чаще.

3. Какие приборы используют?

• М-417 — выпускался до 1985 года. Аналоговый прибор, время измерения устанавливается вручную. Измеряет сопротивление петли, ток короткого замыкания необходимо рассчитывать.
• Щ 41160 – выпускался на замену М-417. Цифровой прибор, измеряет ток короткого замыкания. Время протекания измерительного тока не более 10 мс., перерыв до повторного включения не менее 15 минут.
• MZC-300 – измеряет полное сопротивление петли фаза-ноль, автоматически вычисляет ток короткого замыкания. Время протекания тока 30 мс. Достоверность показаний гарантируется только при применении фирменных соединительных проводов.
• ИФН-200 – имеет характеристики, аналогичные МZС-300. Дополнительно позволяет измерять переходное сопротивление контактных соединений. Можно применять провода произвольной длины. Встроенная память на 35 измерений.
• ИФН-300 – выпускается на замену ИФН-200. Дополнительно измеряет сопротивление петли фаза-фаза. Встроенная память на 10 000 измерений.

4. Порядок измерения петли фаза-ноль

Измерение сопротивления цепи фаза-ноль может проводиться со снятием и без снятия напряжения. В большинстве случаев выполняются без снятия напряжения.

Измерения без снятия напряжения могут выполняться:

• В режиме дополнительной нагрузки. Замыкание цепи фаза-ноль происходит через дополнительную нагрузку. При этом измеряются падение напряжение и ток, проходящий через нагрузку и вычисляется сопротивление петли.
• В режиме кратковременного замыкания цепи. Время замыкания составляет несколько миллисекунд. Этот способ реализован в большинстве современных приборов.

4.1. Методика измерения

Измерение характеристик петли зависит от выбранной методики и используемого прибора. Наиболее часто применяются приборы, измеряющие непосредственно сопротивление петли фаза-ноль с дальнейшим вычислением прогнозируемого тока короткого замыкания. Например, с помощью ИФН-200.

Прибор подключается к рабочей цепи в наиболее отдаленной точке от вводного щита. При отсутствии возможности определить самую дальнюю точку линии, измерения выполняются по всем или нескольким точкам данной линии. Далее по полученным значениям производится сравнение тока возможного короткого замыкания с характеристиками аппарата защиты.

4.2. Выводы о результатах

Результаты измерений сопротивления петли фаза-ноль заносятся в протокол. Это позволяет сохранить результаты и использовать их для сравнения в будущем.

Согласно п. 28.4. прил. 3.1 ПТЭЭП ток короткого замыкания должен превышать не менее чем:

• в 3 раза плавкую вставку ближайшего предохранителя;
• в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую характеристику.

4.3 Форма протокола

В отчете отражается:

1. Участок цепи (группа в распределительном щите).
2. Тип автомата защиты и номинальные токи ( в амперах) теплового и электромагнитного расцепителей.
3. Измеренное значение сопротивления петли (если прибор его измеряет) на линиях A (L1), B (L2), C (L3).
4. Измеренное значение тока короткого замыкания (если прибор его измеряет) на линиях A (L1), B (L2), C (L3).
5. Допустимые коэффициенты срабатывания защиты для теплового и электромагнитного расцепителя. Для автомата с характеристикой С это 3 и 10.
6. Фактический коэффициент срабатывания защиты. Отношение измеренного тока к номинальному току автомата.
7. Соответствие фактического коэффициента допустимым. Если рассчитанное в п. 6 значение больше 10 то автомат отключится меньше чем за 0,1 секунды. Если меньше 10 но больше 3, время отключения сложно определить. Оно будет в интервале 0,1 — 30 секунд.

Зная параметры автомата защиты конкретной линии, после проведения измерения, можно с уверенностью сказать, сможет ли автомат сработать при коротком замыкании или возможно возгорание проводов.

В конце составленной формы подводятся итоги испытания. При отсутствии замечаний в заключении указывается возможность дальнейшей эксплуатации сети без принятия дополнительных мер, а при наличии — список необходимых действий.

Своевременный поиск проблемных участков линий электропитания позволяет принимать профилактические меры. Это не только делает работу электроустановки более безопасной, но и увеличивает срок эксплуатации сети.

Чем измерить сопротивление петли «фаза-ноль»

Фирма Астро-УЗО специализируется на разработке, внедрении и тестировании электрозащитных устройств, в частности УЗО –
устройств защитного отключения , которые предназначены для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к неизолированным токоведущим частям электроустановок и для предотвращения пожаров, к которым могут привести токи утечки на землю из-за нарушения изоляции электропроводки (мы рассказывали о них в газете и в статьях на сайте).

Для тестирования их работоспособности фирма Астро-УЗО разработала приборы Астро-Тест (И4725) и Астро-Тест-М (И4700). Они проверяют наличие в схеме электроустановки защитного нулевого проводника и его целостность, исправность системы заземления. С их помощью определяется правильность выбора уставок
УЗО , селективности действия устройства при многоступенчатой системе защиты (об этом мы также рассказывали).

Новая разработка фирмы – прибор Астро-профи (И4739) – предназначен для испытаний функциональных характеристик УЗО («Автоматы и замера некоторых параметров электроустановки.

Прибор позволяет измерить отключающий дифференциальный ток УЗО типов А и АС (уставки – 10, 30, 100, 300 mА с кратностью 1, 2, 5, 1.25), время его отключения, частоту и напряжение сети, малые сопротивления 0–199,9 Ом, напряжение встроенного источника питания.

Важная и наиболее существенная способность аппарата – измерение сопротивления петли «фаза-ноль», по которому определяются ток однофазного короткого замыкания и временные параметры срабатывания устройств защиты электрооборудования от сверхтоков при замыкании фазы на корпус.
Астро-профи может также непосредственно измерять токи однофазных замыканий в диапазоне 10–550 А, тогда время срабатывания защитного аппарата вычисляется по измеренной величине этого тока.

Прибор оснащён микроконтроллером, который реализует алгоритм работы прибора, производит измерения и вычисления эффективного (действующего) значения несинусоидального тока и других параметров, выводит информацию на жидкокристаллический индикатор, а также на компьютер.

Прибор работает от сети 220 В или встроенного аккумулятора 6 В. Габаритные размеры 200x80x280 мм.

Измеритель сопротивления петли фаза-ноль ИФН-200 выпускает ижевская компания Радио-Сервис (И4740).

Прибор способен измерять полное, активное и реактивное сопротивление цепи фаза-ноль 0,01–200 Ом без отключения источника питания, сопротивление металлосвязи током до 250 мА для сопротивлений

Территория электротехнической информации WEBSOR

Проверка условий срабатывания защитного аппарата

Проверка условий срабатывания защитного аппарата при однофазном замыкании в сетях напряжением до 1000В с глухим заземлением нейтрали

В электрических сетях напряжением до 1000 в с глухим заземлением нейтрали должно быть обеспечено надежное отключение защитным аппаратом однофазного к. з. Это диктуется требованиями техники безопасности.
Расчетными точками для определения величины тока к. з. являются наиболее удаленные (в электрическом смысле) точки сети, так как именно этим точкам соответствует наименьшее значение тока однофазного к. з.
Величина однофазного тока к. з. может быть определена по приближенной формуле

где U ф — фазное напряжение сети, в;
Z т — полное сопротивление понижающего трансформатора току замыкания на корпус, ом;
Z п — полное сопротивление петли фаза — нуль линии до наиболее удаленной точки сети, ом.
Расчетные значения полных сопротивлений понижающих трансформаторов при однофазных замыканиях приведены в табл. 7-1.
Для трансформаторов мощностью более 630 ква при определении тока к. з. можно принять:
Z т =0
Полное сопротивление петли проводов или жил кабеля линии определяется по формуле

где R п — активное сопротивление фазного ( R ф ) и нулевого (Ro) проводов, ом;
R п =R ф +R о (7-3 )
Х п — индуктивное сопротивление петли проводов или жил кабеля, ом.

Активные сопротивления проводов из цветных металлов определяются по табл. 5-1. Средние значения индуктивных сопротивлений петель проводов или жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-2.
Для стальных проводов индуктивное сопротивление петли проводов определяется по формуле

где Х’ п — внешнее индуктивное сопротивление петли из прямого и обратного проводов, равное для воздушной линии напряжением до 1000в 0,6 ом/км; Х» п.п и Х» п.о — внутренние индуктивные сопротивления соответственно прямого и обратного проводов линии, ом/км.
Значения полных сопротивлений петель для проводов и жил кабелей из цветных металлов на 1 км линии даны в табл. 7-3. В табл. 7-6 указаны сопротивления петли «фаза трехжильного кабеля — стальная полоса» для небронированных кабелей.

Таблица 7-1 Расчетные сопротивления трансформаторов при однофазном к. з. на стороне 400/230 в

Номинальная мощность, ква

Напряжение
обмотки ВН. кв

Полное сопротивление Zт, ом

ТМ, ТМА
ТМ
ТМ
ТМ
ТМА
ТСМА
ТСМ
ТМ, ТМА
ТМ, ТМА
ТМ. ТМА
ТМ, ТМА
ТМ, ТМА
ТМ, ТМА
ТМ, ТМА
ТМ, ТМА
ТМ

1 000
1 000
1 000
1 000

160
180
250
320
400
560
630
750
1 000
1 000

Примечания: Для понижающих трансформаторов с напряжением вторичных обмоток 230/133в значения сопротивлений в 3 раза меньше указанных в табл. 7-1.
Условные обозначения схем соединений трансформаторов:
У — звезда; Ун — звезда с выведенной нулевой точкой; Д — треугольник.

Таблица 7-2 Средние значения индуктивных сопротивлений петли прямого и обратного проводов или жил кабеля, выполненного из цветных металлов ом/км

Кабель до 1 кв или провода, проложенные в трубах
Изолированные провода на роликах
Провода на изоляторах внутри помещений или по наружным стенам здания
Воздушные линии низкого напряжения

Таблица 7-3 Полные сопротивления петли прямого и обратного провода линии или жил кабеля, ом/км

Сечение провода, мм.кв

Кабель и провода в трубах

Провода на роликах и изоляторах

Провода воздушных линий

Таблица 7-6 Полные сопротивления петли «фаза трех жильного кабеля — стальная полоса», ом/км

Сечение кабеля, мм.кв

Ток и материал жил кабеля

Размеры стальной полосы, мм

Ток срабатывания максимального расцепителя автомата, а

Номинальный ток
плавкой вставки безынарционного предохранителя, а

Материал жил кабеля:

Полное сопротивление петли, ом / км

Примечание: Сопротивление петли «фаза кабеля -стальная полоса» не остается постоянным для указанных в таблице значений тока, так как сопротивление стальной полосы зависит от тока. Для промежуточных значений тока величина сопротивления определяется интерполяцией

Надежное отключение защитным аппаратом однофазного к. з. будет обеспечено при условии выполнения соотношения

где К 31 — допустимая кратность минимального тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя или току срабатывания, или номинальному току максимального расцепителя автомата I 3 ;
I к -наименьшая величина однофазного тока к. з., определяемая по формуле (7-1),а.
Допустимая кратность минимального тока к. з. должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и номинальному току расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику, и не менее 1,1 К р по отношению к току срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (К р — коэффициент, учитывающий разброс характеристик расцепителя по данным завода).
Для сетей, прокладываемых во взрывоопасных помещениях, допустимые кратности тока к. з. увеличиваются до значения 4 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и 6 по отношению к номинальному току расрасцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой.
Для сетей, защищаемых только от токов к. з., в необходимых случаях (например, для отстройки от токов самозапуска двигателей) допускается завышение токов плавких вставок предохранителей и уставок расцепителей автоматов, но при этом кратность тока к. з. должна иметь значение не менее 5 по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя и не менее 1,5 по отношению к току срабатывания электромагнитного расцепителя автомата.
Значения допустимой кратности тока к. з. для различных условий прокладки сети приведены в табл. 7-8.

Таблица 7-8 Значения допустимой минимальной кратности тока к. з. по отношению к току защитного аппарата

Допустимая кратность тока к. з. по отношению

к номинальному току плавкой вставки предохранителя

к току уставки срабатывания автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный
расцепитель (отсечку)

к номинальному току расцепителя
автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой

Сеть проложена в невзрывоопасном помещении при условии выполнения требований табл. 4-50
Сеть проложена в не взрывоопасном помещении при условии, что требования табл. 4-50 не выполняются
Сеть проложена во взрывоопасном помещении

Примечания: К р — коэффициент, учитывающий разброс характеристик автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем. При отсутствии данных завода о гарантируемой точности уставки тока срабатывания автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем (отсечка) допускается принимать значение коэффициента К р для автоматических выключателей на номинальный ток до 100 а равным 1,4, выше 100 а — равным 1,25. При затруднении в выполнении требований, указанных в табл. 7-8, допускается применение быстродействующей защиты от замыкания на землю.

Пример 7-1.

На рис. 7-1 представлена схема четырехпроводной воздушной линии, выполненной алюминиевыми проводами и получающей питание от шин распределительного щита 380/220 в. Нейтраль системы глухо заземлена. Сечения проводов и длины участков линии указаны на рис. 7-1.
Пренебрегая сопротивлением внешней сети до шин щита и сопротивлением трансформатора, проверить действие защитных аппаратов при однофазном к. з. в наиболее удаленных точках линии для следующих вариантов:
1. Линия защищена предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 80 а.
2. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с комбинированными расцепителями на номинальный ток 100 а.
3. Линия защищена автоматическим выключателем типа А 3124 с электромагнитными расцепителями с уставкой тока срабатывания 600 а .

Рис. 7-1. Схема к примеру

С оображения, по которым выбран тот или иной аппарат защиты, здесь не рассматриваются. Пример имеет ограниченную цель — показать типичные случаи проверки защитного отключения при однофазном к. з.

Решение.
Условие срабатывания аппаратов защиты проверяем по формуле (7-5). Определяем сопротивления петли фазного и нулевого проводов линии при однофазном к. з. в такой точке, для которой значение сопротивления будет наибольшим. По табл. 7-.3 находим значения удельных сопротивлений петли «фаза — нуль» для сечений участков линии:

3 X 70+1 X 35 Z n= 1 ,53 ом/км;
3 X 35+1 X 16 Zn= 3 , 0 ом / км ;
3 X 16 +1 X 16 Zn= 4 , 0 3 ом / км ;

Определяем, какая из точек Д или Е является расчетной. Сопротивление петли между точками Г и Д

4,03 X 0,08=0,323 ом;

сопротивление петли между точками Г и Е

Расчетной оказывается точка Е. Полное сопротивление петли «фаза — нуль» между точками А и Е составляет:

Zn= 1,53(0,07+0,08) +0,39 = 0,62 ом.

Номинальное фазное напряжение

Определяем величину однофазного тока при к. з. в наиболее удаленной точке Е сети (по условию примера следует принять Zт= 0):

Проверяем выполнение условия (7-5) для всех трех вариантов защиты линии.
Вариант 1.
Допустимая минимальная кратность тока к. з. по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя согласно табл. 7-8 равна:

К 31 = 3.
Отсюда: 3х80=240 а Вариант 2.
Допустимая кратность тока к. з. по отношению к тепловому элементу комбинированного расцепителя, имеющему обратно зависящую от тока характеристику, равна:

К 31 = 3.
Отсюда соотношение (7-5)
3х100=300 а Вариант 3.
По данным завода гарантируемая точность уставки для автоматических выключателей типа А 3124 составляет ±15%. Приняв в соответствии с указанием табл. 7-8 коэффициент запаса равным 1,1, получим:

К 31 = 1,1х1,15=1,27;
1,27х600=760 а>355 а.

Надежность действия автоматического выключателя при к. з. в точке Е не обеспечивается.

Пример 7-2.
В системе с глухо заземленной нейтралью при напряжении 380/220 в линия защищается предохранителями с плавкими вставками на номинальный ток 100 а. Полагая Zт = 0, определить наибольшую длину линии, при которой будет обеспечиваться надежное перегорание предохранителей при однофазном к. з. в конце линии для следующих вариантов выполнения линии:
1. Воздушная линия с алюминиевыми проводами сечением 3 X 50+1 X 25 мм.кв.
2. Трехжильный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3X50 мм.кв в алюминиевой оболочке, используемой в качестве заземляющего провода.
3. Трехжильный небронированный кабель с алюминиевыми жилами сечением 3 X 50 мм.кв с заземляющей шиной в виде стальной полосы сечением 50 X 4 мм.

Решение.
По табл. 7-8 определяем минимально допустимую кратность тока к. з.:

Наименьшая допустимая величина однофазного тока к. з.

I к = 3х100=300 а.

Учитывая, что по условию примера Zт = 0, находим по формуле (7-1) наибольшее допустимое сопротивление «фаза — нуль» линии:

Определяем удельное сопротивление 1 км петли «фаза — нуль»: для варианта 1 по табл. 7-3
Z п = 2,03 ом/км;
для варианта 2
Z п = 1,03 ом/км;
для варианта 3 по табл. 7-6
Z п = 2,74 ом/км.

Наибольшие допустимые длины линии будут равны:
вариант 1

вариант 2

вариант 3

Наибольшая длина линии обеспечивается применением кабеля с использованием алюминиевой оболочки в качестве заземляющего (нулевого) провода.