Электротехническая лаборатория
  
  
ipdev@bk.ru

Методика проверки срабатывания защиты в электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью

1. Общие положения

Данная методика предназначена для производства измерений полного сопротивления петли «фаза-нуль» при сертификационных испытаниях электроустановок зданий с целью срабатывания автоматического отключения питания при повреждении изоляции для предотвращения появления напряженияприкосновения в соответствии с нормами п. 1.8.36.4 ПУЭ, п. 413 ГОСТ Р 5057.3-94, п.26.4. приложения 1 ПЭЭП.

Защитное устройство, предназначенное для автоматического отключения питания цепи или электрооборудования, должно обеспечивать защиту от косвенного прикосновения при замыкании токо-ведущей части на открытую проводящую часть или защитный проводник цепи или электрооборудо-вания таким образом, что время отключения питания должно обеспечивать электробезопасность че-ловека при одновременном прикосновении к проводящим частям, также в случае возможного пре-вышения значений напряжения прикосновения 50 В переменного тока (действующее значение) и 120 В выпрямительного тока.

Время отключения, независимо от значения напряжения прикосновения, для распределительных цепей не должно превышать 5 с. Наибольшее время отключения для системы TN с номинальным напряжением 230 В не должно превышать 0,4 с. (табл. 41 А ГОСТ Р 50571.3-94). Полное сопротивление петли «фаза-нуль» должно удовлетворять условию

Zs <(Uн/Iк)

Zs — полное сопротивление петли «фаза-нуль»;

Uн — номинальное напряжением между фазой и землей;

Iк — номинальный ток к.з., вызывающий срабатывание защитного устройства за врем по табл. 41 А ГОСТ Р 50571.3-94.

В полное сопротивление петли «фаза-нуль» входят сопротивления;

— обмотки силового трансформатора;

— фазного провода;

— нулевого рабочего провода;

— контактов автоматов;

— пускателей и т.д.

Целью измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» является определение величины тока к.з. цепи. Этот ток должен иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки, предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключа-теля, согласно п.п.1.7.79 и 7.3.139 ПУЭ.

Таблица 2.1 (п.п.1.7.79 и 7.3.139 ПУЭ)

Способ защиты электрооборудования от однофазных замыканийКратность тока однофазного замыкания на землю относительно уставки защиты
НевзрывоопасномВзрывоопасном
1Плавкий предохранитель34
2Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой (тепловой расцепитель)36
3Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, если известен коэффициент разброса уставки Кр (по данным завода)1,1 Кр1,1 Кр
4То же при отсутствии заводских данных по Кр при J ном. уставки до 100А1,41,4
5То же при отсутствии заводских данных по Кр при J ном. уставки более 100А1,251,25

Согласно изменениям главы 7.1 п. 7.1.33 ПУЭ, утвержденных Минтопэнерго 18.02.94 г, сечение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников в трехпроводных линиях должны быть не менее сечения фазных проводников. Нулевые рабочие и нулевые защитные проводники должны соответ-ствовать требованиям главы 1.7 ПУЭ.

Не допускается использовать в качестве нулевых защитных проводников нулевые рабочие провод-ники, идущие к переносным электроприемникам однофазного и постоянного тока. Для зануления таких проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей. Однополюс-ные выключатели следует устанавливать в фазных проводниках, а не в нулевом рабочем проводни-ке.

Подробно требованиям к нулевым защитным проводникам изложены в ПУЭ в гл. 1.7. п.п. 1.7.73-1.7.94.

2. Способы проверки обеспечения срабатывания защиты при однофазных к.з. на корпус

В настоящее время на практике наиболее распространенными являются следующие три способа:

• 1-й способ — измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью амперметра и вольт-метра с последующим расчетом величины тока однофазного к.з. и кратности его относительно номинальных уставок защиты;

• 2-й способ — измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью прибора М417;

• 3-й способ — непосредственное измерение тока к.з. с помощью приборов Щ411бО или ЭК-0200.

Измерение полного сопротивления «фаза-нуль» с помощью амперметра и вольтметра.

1-й способ наиболее трудоемкий, но позволяет выполнять измерения при отсутствии напря-жения на электроустановке, при питании приборов от временного источника.

Измерение ведется при отключенном электрооборудовании по схеме 2 Л или рис. 2.2.

Ток в петлю «фаза-нуль» 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 в конце измеряемого участка присоединяется к корпусу испытуемого оборудования.

а) Сопротивление петли «фаза-нуль» при измерении по схеме рис. 2.1 определяется по форму-ле

Zn = U/I

Для определения полного сопротивления пели «фаза-нуль» с учетом силового трансформато-ра нужно полученное значение арифметически сложить с расчетным значением полного сопро-тивления одной фазы трансформатора

ZТ /3

Полное сопротивление пели «фаза-нуль» определяется из выражения

ZПЕТ = ZП + (ZТ/3)

а возможный ток однофазного к.з. по формуле

I(1)КЗ = UФ/( ZП — (ZТ/3))

где UФ — фазное напряжение, В;

ZТ — полное сопротивление трансформатора.

Расчетные данные значений ZТ приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Мощность трансформатора кВаПервичное напряжение кВСхема соединения — обмотокПолное сопротивление трансформатора zt230/400 В, Ом
1234
256-10Y/Yo3,110
406-10Y/Yo1,949
636-10Y/Yo1,237
1006-10Y/Yo0,779
1606-10Y/Yo0,487
2506-10A/Yo0,312
“-“6-10Y/Yo »0,106
“-“20-35Y/Yo0,305
4006-10Л/Yo0,195
“-“6-10Y/Yo0,066
6306-10Y/Yo •0,129
10006-10Y/Yo0,081
“-“ 6-10A/Yo0,026

б) При измерении по схеме рис. 2.2. обмотка силового трансформатора в процессе измерения не участвует и ее сопротивление должно учитываться в расчете по данным табл. 2.2.

Нагрузочный трансформатор подключается к фазной шине за ближайшим разъединяющим аппа-ратом. Измерение падения напряжения производится непосредственно на концах петли «фаза-нуль».

Расчеты выполняются по тем же выражениям, что и в первом случае.

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» прибором М417.

1. Принцип работы прибора.

Прибор М417 предназначен для измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» в сетях переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В без испытуемого объекта.

Работа прибора основана на измерении падения напряжения на встроенном в прибор нагрузочном резисторе, включаемом при измерении в контролируемую сеть. Падение напряжения на резисторе зависит от значения полного сопротивления петли «фаза-нуль» (с учетом сопротивления обмоток трансформатора), что позволяет проградуировать шкалу измерительного прибора в Омах.

Диапазон измерения прибора 0,1-2,0 Ом, основная погрешность ±10% от длины рабочей части шкалы.

Схема измерения сопротивления петли «фаза-нуль» прибором М417 представлена на рис. 2.3.

2. Порядок измерений.

Прибор устанавливают в горизонтальное положение, ручку «Калибровка» ставят в левое крайнее положение. Зажим К2 прибора присоединяют к корпусу испытуемого электроприемника, затем за-жим К1 — к фазному питающему приводу. При этом должна загораться сигнальная лампа, показы-вающая отсутствия обрыва «нуля».

При загорании сигнальной лампы нажимают кнопку «Проверка калибровки» и ручкой «Калибровка» устанавливают стрелку прибора на нуль (этим фиксируется значение фазного напряжения перед измерением).

Отпустив кнопку «Проверка калибровка», нажимают кнопку «Измерение» и отсчитывают показания по шкале прибора.

Загорание второй сигнальной лампы при нажатой кнопке «Измерение» свидетельствует о том, что сопротивление измеряемой цепи превышает 2 Ом.

Схема прибора обеспечивает размыкание измерительной цепи прибора в те¬чение 0,3 с. при появ-лении на корпусе измеряемого объекта опасного напряжения, превышающего 36В, что может иметь место при сопротивлении петли «фаза-нуль» больше 20 Ом.

3. Меры предосторожности при работе с прибором. а) при работе с прибором М417 необходимо соблюдать меры безопасности как при производстве работ в действующих электроустановках;

б) работать с прибором должны не менее двух человек. Прибор присоединяется при снятом на-пряжении контролируемой сети;

в) если по условиям эксплуатации невозможно отключить питающее напряжение, допускается подключение прибора без снятия напряжения. В этом случае прибор необходимо одним зажимом надежно соединить с корпусом контролируемого объекта, после чего второй зажим прибора под-ключить к фазному проводу с помощью зажима типа «крокодил». Подсоединение необходимо про-изводить в диэлектрических перчатках.

Измерение однофазного к.з. прибором Щ 41160.

1. Назначение прибора.

Измеритель тока к.з. цифровой Щ41160 предназначен для измерения тока однофазного к-.з. петли «фаза-нуль» в сетях переменного тока 380/220 В частотой 50 ГЦ с глухозаземленной нейтралью пи-тающего трансформатора и углом сдвига фаз 30° ± 25°

2. Устройство и работа прибора.

Измеритель Щ41160 состоит из семи функциональных блоков: питания (БП), защиты (БЗ), управ-ления (БУ), управление тиристором (БУТ), ложки (БЛ), аналого-цифрового преобразователя (АЦП), индикации (БИ).

В основу работы прибора положено измерение реального тока к.з. с ограни¬чением времени протекания тока к.з. длительностью не более 10 мс. Однофазное к.з. создается через тиристор и шунт. Время протекания тока определяется временем открытого состояния тиристора.

Для устранения влияния периоди¬ческой составляющей тока к.з. измерение проводится в два так-та. Во время первого такта измеряется угол сдвига установившегося значения тока по от¬ношению к напряжению, а затем производится повторное к.з. в момент, соответствующий измеренному углу сдвига.

Измеритель выполнен в виде переносного прибора.

Органы управления и индикации выведены на лицевую панель. На задней панели прибора распо-ложены три зажима для подключения измерителя к объекту измерения, разъем для метрологиче-ской поверки, предохранитель 0,25 А, зажим для заземления измерителя и отсек батарейного пита-ния.

Диапазон измерений тока к.з. от 10 до 1000 А.

Питание измерителя — от сети переменного тока напряжением 220 В.

Потребляемая мощность не более 20 Вт.

Габаритные размеры 335х305х140 мм. Вес 6,8 кг.

3. Меры безопасности.

При эксплуатации измерителя необходимо руководствоваться правилами безопасности как при производстве работ в действующих электроустановках.

Электрическая схема прибора Щ41160 имеет защитное устройство, отключающее его в случае об-рыва зануляющих проводников. Все элементы схемы прибора заключены в кожух, предотвращаю-щий возможность прикосновения к частям, находящимся под напряжением.

Подключение блока короткозамыкателя к токоведущим частям электросети должно производиться не менее чем двумя лицами, одно из которых выполняет функции наблюдающего.

4. Подготовка к работе и порядок работы.

а) Подключить соединительные провода к измерителю согласно нанесенной на них маркировке.

В случае, когда порядок тока к.з. петли «фаза-нуль» неизвестен, измерения необходимо начинать с ограничивающим резистором, т.е. соединительный провод «фаза» подключить к зажиму « огран».

б) Подключить соединительные провода к объекту измерения, соблюдая маркировку. Перед нача-лом измерений еще раз проверить надежность и правильность присоединения проводов к измери-телю и объекту.

в) Нажать на кнопку «ПТН» (питание). Загорание индикации (должны высвечиваться нули) свиде-тельствует о том, что измеритель исправен и готов к работе.

г) Нажать на кнопку «ИЗМ» (измерение). В процессе измерения индикация гаснет, а затем высвечи-вается результат измерения.

Примечание: на время измерения в течение 5 с. возможно подсвечивание индикаторов, которое не отражается на результатах измерения.

д) Если результат измерения тока к.з. с ограничивающим резистором превышает 535 А, то ориенти-ровочное значение тока к.з. определяется по формуле

IКЗ = 220/((220/IИЗМ) — 0.3)

IИЗМ — показания прибора

IКЗ — ориентировочное значение тока к.з. в А.

Следует учитывать, что наиболее достоверный результат, определенный поданной формуле, бу-дет для цепей с минимальной индуктивностью.

Внимание!!!

Категорически запрещается производить измерения без ограничивающего резистора, если резуль-тат измерения с резистором превышает 535 А, т.к. это может привести к выходу из строя прибора.

с) Если результат измерения тока к.з. с ограничивающим резистором не превышает 535 А, то изме-рение необходимо повторить без ограничивающего резистора, отключив соединительный провод от зажима «Фаза ч орган» и подключив его к зажиму «Фаза». При этом следует иметь ввиду, что предел допускаемой погрешности не нормируется.

ж) Если при измерении тока к.з. происходит отключение сети (срабатывает защита) и не удается зафиксировать результат, то измерение необходимо повторить в следующей последовательности:

— соблюдая полярность, установить в отсек питания 6 элементов № 316 «Уран»;

— включить сеть (автомат защиты),

— включить кнопку «НТП» (питание);

— включить кнопку «ГТМТ» (память), переводя измеритель в режим запоминания результата измерения;

— произвести измерение, нажав кнопку «ИЗМ»;

— повторно включить сеть, если произошло отключение измерителя от сети,

— кнопку «ПМТ», отжать и через 10 — 15 с нажать на отсчетном устройстве должен высве-титься результат предыдущего измерения;

— после окончания измерения для предотвращения разряда батарей кнопку «ПМТ» отжать.

Примечание: При отключении прибора от сети индикаторы не светятся. Повторное включение производить не ранее чем через 15 мин

2.4. Определение погрешности измерения

Замеренное прибором значение всегда отличается от его действительного значения, т.е. всегда есть погрешность измерений.

Степень приближения измеренного значения к действительному характеризует относительная погреш-ность, определяемая выражением

YHB = Yд х (AНВ/ А)

YHB — наибольшая возможная относительная погрешность измерений;

Yд — класс точности прибора — допустимое значение приведенной погрешности;

AНВ — верхний предел измерения прибора;

А — замеренная величина.

При измерении нескольких величин, например при методе «амперметр — вольтметр», наибольшая возможная относительная погрешность при отклонении прибора от рабочего горизонтального дви-жения в пределах 10° учитывается в величине наибольшей относительной погрешности измерения YHB, т.е. погрешность измерения удваивается.

Основная погрешность приборов М417 и Щ41160 определяется выражением

YHB = ±[ 10 +(( IK/ Iизм)-1) ]

IK — конечное значение диапазона измерения. А;

Iизм — измеренное значения тока, А.

НТД и техническая литература:

• Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.

• ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.

• Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание

• Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и допол-нениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.

• Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.

• Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. — М.: ОРГ-РЭС, 1997.