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

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

• При вводе в эксплуатацию, после ремонта, модернизации или переоборудовании установок.
• Требование со стороны служб различных служб контроля, например Облэнерго, Ростехнадзор и т.д.
• По заявлению потребителя.

В ходе электрических замеров устанавливаются определенные параметры петли Ф-Н, а именно:

Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

образующиеся в коммутационном оборудовании многочисленные переходные сопротивления, например в защитных устройствах (АВ, УЗО, диффавтоматах), пускателях, ручных коммутаторах и т.д. Также влияние оказывает сечение проводников, изоляция кабелей, заземление нейтрали трансформатора, параметры УЗО или другой защиты электроустановок.

Ток КЗ (I

_КЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: I_КЗ = U_Н /Z_П , где U_Н – номинальный уровень напряжения в электросети, а Z_П – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: Z_П*I_ABРасположение основных элементов прибора MZC-300

Обозначения:

1. Информационный дисплей. Полное описание его полей можно найти в руководстве по эксплуатации.
2. Кнопка «Старт». Запускает следующие процессы измерений:

• Z_П, напомним, это общее сопротивление цепи Ф-Н.
• I_КЗ – ожидаемый ток КЗ.
• Активного сопротивления, необходимо для калибровки прибора.

Старт каждого измерения сопровождается характерным звуковым сигналом.

1. Кнопка «SEL». Служит для последовательного вывода на информационный дисплей всех характеристик петли, полученных в результате последнего замера. В частности отображается следующая информация:

• Параметры Z_П.
• Ожидаемый I_КЗ.
• Уровень активного и реактивного сопротивления (R и Х).
• Фазный угол ϕ.

1. Кнопка «Z/I». По окончании испытаний переключает на дисплее отображение характеристик между ожидаемым I_КЗ и Z_П.
2. Кнопка отключения/включения измерительного устройства. Если при запуске прибора одновременно с данной кнопкой нажать «SEL», то измеритель перейдет в режим автокалибровки. Его подробное описание можно найти в руководстве пользования.
3. Разъем для подключения щупа, контактирующего с рабочим нулем, проводником РЕ или, PEN. Соответствующее обозначение нанесено на корпус прибора.
4. Разъем щупа, подключаемого к одному из фазных проводов. Как правило, помечен литерой «L».
5. Как и разъем i, в отличии от гнезд для измерительных проводов, используется только в режиме автоматической калибровки. На корпусе прибора обозначаются как «К1» и «К2».

Цель проводимых замеров

Итак, цели две – определение качества эксплуатируемых сетей и оценка надежности защитных блоков и приборов.

Что касается первой позиции, то здесь придется сравнивать полученные замеры, а, точнее, сопротивление петли с проектной. В данном случае, если расчетный показатель оказался выше нормативного, то на поверку явно неправильно произведенный монтаж или другие дефекты магистрали. К примеру, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотно проведенные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-то причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления петли с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию. Чтобы разобраться в таблицах и расчетах самому, надо в первую очередь обладать инженерными знаниями по электрике.

Сроки проведения испытаний

Электрические сети и оборудование эксплуатируются в различных режимах. Со временем наблюдается естественное старение изоляции кабеля, ухудшение свойств проводников из-за токовых перегрузок, отклонений напряжения, влияния окружающей среды и т. д. Этим обусловлена необходимость в периодической проверке целостности контура фаза ноль.

В соответствии с указаниями ПУЭ испытание петли «Ф-Н» проводится, как минимум, один раз в 36 месяцев, а для электрических сетей, эксплуатируемых в опасных или агрессивных средах, как минимум, один раз в 24 месяца. Также предусматриваются внеплановые проверки, в следующих ситуациях:

• при внедрении в работу нового оборудования;
• после осуществления модернизации, профилактики или ремонта действующей сети;
• по требованию поставщика электроэнергии;
• по факту запроса от потребителя.

Периодичность осмотров электрооборудования жилых домов

Фаза, чем характеризуется

Фазой называют провод, находящийся под напряжением. Данный проводник располагается относительно другого, называемого ноль. Обоснованием для определения фазы является особенность устройства подстанций. Вырабатываемый на них переменный ток обладает одинаковой частотой в 50 Гц. В то же время ЭДС сдвинуты относительно друг друга во времени на определенный фазовый угол.

На первом рисунке схематично изображена система электроснабжения стандартного жилого объекта с тремя фазами и одним нулевым проводником. Второе изображение демонстрирует особенности подключения электричества к квартире от трансформатора. Потребитель в виде электроприбора обозначен, как Rн. В этом случае из трансформатора выходит два провода в виде фазы и ноля, к которому подключается заземление Змл. Третий рисунок показывает, как наглядно производится монтаж электроснабжения при отсутствии нулевого заземленного провода, проведенного в квартиру. Заземление в этой ситуации располагается непосредственно в жилом помещении.

Понятие фаза вытекает из определения электричества. Характер образования и течения переменного тока позволяют разобраться в природе и назначении фазного провода. Переменный ток отличается от постоянного значением и направлением, его можно наблюдать в розетках и прямых подключениях к электрощиткам. Основные характеристики переменного тока:

• напряжение;
• частота.

Однофазным током называют переменный ток, получаемый по средствам вращательного движения проводника или системы проводников в условиях магнитного потока. Провода при этом могут быть объединены в одной катушке. Для того чтобы передавать электроэнергию применяют два провода, включая фазу и ноль. Показатель напряжения между проводниками составляет 220 Вольт. Существует два способа подключения однофазного тока к потребителю:

• двух-проводной;
• трех-проводной.

В первом случае используется два проводника, по одному из которых передается фазный ток, а второй является нулевым. Это устаревшая схема электроснабжения, которая эксплуатировалась во времена СССР. Вторая методика предполагает наличие еще одного провода, который необходим для заземления, что позволяет предотвратить поражение человека электрическим током, выполнить отвод утечек электричества и исключить поломки электроприборов.

Двухфазный ток называют слиянием двух фаз, которые сдвинуты относительно друг друга. Угол сдвига может составлять 90 градусов. К примеру, можно взять две катушки с перпендикулярно расположенными осями, которые подключены к двухфазному току. В результате образуется система из двух магнитных полей. Результирующее магнитное поле будет обладать вектором, который вращается под одинаковым углом и с неизменной скоростью, создавая магнитное поле.

Трехфазный ток включает три фазы, каждая последующая из которых смещена относительно предыдущей на 120 градусов. Прокладка сетей электроснабжения в данном случае выполняется с помощью четырех кабелей, включая три фазы и ноль, либо добавляя еще один провод заземления. На выходе из распределительного щитка ток поступает к розеткам по одной фазе и ноль.

Рождение

«Колыбелью» электрического тока, которым мы повседневно пользуемся, является электростанция. Несколько огромных генераторов мощностью в десятки мегаватт. В статоре генератора расположены 3 обмотки. Ротор вращается, создавая переменное магнитное поле, которое возбуждает в обмотках переменный ток. Как видите, ток уже появляется переменным. Дальше его нужно передать на тысячи километров, но есть «загвоздка». Учитывая огромную мощность, ток измеряется в миллионах ампер. Ток всего 0,25 А раскаляет нить лампочки до свечения, а что же произойдет с проводами при нескольких миллионах? Они попросту сгорят за долю секунды.

Чтобы снизить ток, нужно поднять напряжение. Это можно сравнить с потоком воды по трубе. Если перекачивать десятки литров в секунду по тонкой трубке, то напор будет настолько сильный, что ее скорей всего порвет. Но если применить толстую трубу, то все пройдет без сбоев. Математически это выглядит так: I = P/U, то есть ток равен потребляемая мощность деленная на напряжение. Из формулы видно, что чем больше U (напряжение), тем меньше I (ток), именно поэтому напряжение и повышают до 100 – 200 тыс. вольт.

Методика измерения петли «фаза — ноль»

Применяются следующие методы измерения: падения напряжения в отключенной цепи, то же – на нагрузочном сопротивлении и метод КЗ. Второй способ реализован в принципе действия прибора производства Sonel типа MZC-300. Методика выполнения измерений таким методом изложена в ГОСТе 50571.16-99. Достоинство этого метода – в простоте и безопасности.

Прежде, чем приступить к основным измерениям, следует испытать сопротивление и непрерывность защитных проводников. Во время проведения измерений прибором MZC-300 следует учитывать, что возможна автоматическая блокировка процесса в следующих случаях:

1. Напряжение в сети превышает 250 В: прибор в это время издает звуковой продолжительный сигнал, а на дисплее появляется надпись «OFL». В таком случае измерения необходимо прекратить.
2. При разрыве цепи PE/N на дисплее появится символ в виде двойного тире и будет звучать сигнал после нажатия на кнопку «start». Необходимо быть осторожным: защита от токов КЗ в сети отсутствует.
3. При снижении напряжения в испытуемой цепи менее 180 В на дисплее загорается символ «U», что сопровождается двумя продолжительными звуковыми сигналами после нажатия на кнопку «start».
4. В случае перегрева прибора из-за значительных нагрузок появляется на дисплее символ «Т» и звучат два сигнала. В этом случае нужно уменьшить количество операций за единицу времени.

Для проведения измерений соответствующие клеммы прибора подключают к одной из фаз и глухозаземленной нейтрали (в сети с защитным заземлением вместо нейтрали подключают прибор к заземляющему проводнику). При проверке состояния защиты электроустановки от замыкания на корпус прибор MZC-300 подключают к заземляющей клемме корпуса и фазному проводу. Необходимо следить за тем, чтобы контакт был надежным: применять следует проверенные наконечники (если необходимо – заостренные зонды), а место соединения должно быть очищено от окиси.

Во время измерения прибором серии MZC-300 происходит имитация короткого замыкания: ток протекает через резистор с известным сопротивлением (10 Ом) в течении 30 мс. Уменьшенное значение силы тока является одним из параметров, участвующих в образовании результата. Непосредственно перед определением значения такого тока прибор измеряет реальное напряжение в сети. Производится поправка по векторам тока и напряжения, после чего процессор высчитывает полное сопротивление петли КЗ, раскладывая его на реактивную и активную составляющие и угол сдвига фаз, образующийся в измеряемой цепи во время протекания тока КЗ. Диапазон измерения полного сопротивления выбирается прибором автоматически.

Считывание и оформление результата

После измерения результат может быть отображен на дисплее в виде значения полного сопротивления петли КЗ или тока КЗ. Для просмотра и смены режима отображения следует нажать клавишу Z/I. Полное сопротивление отражает дисплей, а значение тока КЗ необходимо вычислять.

После подключения прибора к испытуемой цепи определяется напряжение, после чего нажатием на кнопку «start» включается измерительный режим. Если не действуют факторы, которые могут стать причиной блокировки процесса, на дисплее появляется ожидаемое значение тока КЗ или полного сопротивления. Если необходимо знать значения других параметров (реактивного и активного сопротивления, угол сдвига фаз), следует воспользоваться кнопкой SEL. Предельное значение реактивного, активного и полного сопротивления – 199,9 Ом. При превышении этого предела дисплей отразит символ OFL, если же прибор будет находиться в режиме измерения тока КЗ, отобразится символ UFL, означающий малую величину. При необходимости увеличить диапазон нужно использовать другую модификацию прибора — MZC-ЗОЗЕ: специальная функция RCD позволяет получить результаты до 1999 Ом.

Периодичность проведения измерений сопротивления петли «фаза – ноль» определяется документом ПТЭЭП и системой ППР, которая предусматривает своевременное проведение капитальных и текущих ремонтов электрооборудования. В случае выхода из строя устройств защиты после их ремонта или замены проводятся внеплановые работы по установлению значений параметров цепи «фаза – ноль».

Заключение о результатах измерений выполняется следующим образом. После выполнения всех работ по изложенной выше методике, получаем величину однофазного тока КЗ. Сравниваем результат с током, при котором срабатывает расцепитель выключателя-автомата или с номиналом плавко вставки. Делаем выводы о пригодности оборудования защиты. Все полученные результаты заносятся в протокол установленной формы.

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.

Обрывы на линии достаточно часто возникают по вине мастеров – они забывают подключить фазу либо ноль. Такие поломки достаточно распространены. Так же довольно часто происходит процесс отгорания нуля на подъездном щитке например, из-за высокой нагрузки в системе.

Если происходит порыв на любом участке цепи, то прекращает функционировать вся цепь, т.к. она размыкается

В таких ситуациях совершенно не важно, какой провод поврежден – фаза или ноль. То же самое случается и при порыве между распределительным щитом многоэтажки и щитком в подъезде. При таком порыве все потребители, которые были подключены к данному щитку, будут без электроэнергии

При таком порыве все потребители, которые были подключены к данному щитку, будут без электроэнергии.

Все ситуации, которые мы попытались описать выше, имеют место быть. Они могут показаться сложными, но не несут никакой опасности для человечества. Ведь обрыв произошел только одного провода, поэтому это совершенно не опасно.

Очень тревожная ситуация – когда пропадает контакт между контуром заземления на подстанции и средним пунктом, к которому поступает все напряжение внутридомового щитка.

Именно в таком варианте электрический ток движется по контурам AB, BC, CA. Совокупное напряжение этих контуров 380В. Именно по этой причине и возникает достаточно опасная ситуация – один щиток может вообще не иметь напряжения, потому что хозяин отключит все электроприборы, а на другом образуется очень высокий уровень напряжения, около 380В. Это может способствовать выходу из строя многих приборов, потому что для них необходимо напряжение в 220В.

Естественно, появление данной ситуации можно избежать. Имеется масса недорогого/дорогостоящего оборудования, которое защитит вашу технику от скачков напряжения. К такому оборудованию относится и стабилизатор напряжения. Различают такие виды стабилизаторов:

1. Однофазный;
2. Трехфазный.

Как измеряется сопротивление петли фаза ноль

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

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

Методика измерения

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

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

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

Анализ результатов измерения и выводы

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

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

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

Форма протокола измерения

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

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

В заключение необходимо подчеркнуть важность измерений сопротивления петли. Своевременный поиск проблемных участков линий электропитания позволяет принимать профилактические меры

Это не только обезопасит работу с электроприборами, но и увеличит срок эксплуатации сети.

Как собрать электрический распределительный щиток для квартиры

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

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

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

Как выбрать цифровой мультиметр?

Какой автоматический выключатель ставить на ввод в квартиру и частный дом?

Общие сведения

Такая цепь может быть создана шунтом или эталонным резистором в любом месте электрической сети. В результате этого можно выполнить контроль наиболее важных параметров на участках фаза – шунт – ноль, таких как:

• состояние изоляции;
• импеданс и его составляющие;
• текущее состояние заземления;
• текущие параметры контактов коммутационного оборудования;
• соответствие отключаемых токов заданным значениям.

Полученные результаты измерений берутся за основу расчетов оптимальных нагрузок обследованного участка электрической сети. Если бы эти данные отсутствовали, электрическая нагрузка на проводники могла оказаться слишком большой. В результате – запредельный нагрев жил, порча изоляции и сокращение срока службы значительной по протяженности линии. Это в лучшем случае. Поскольку замыкание и пожар нередки в таких ситуациях. При одном и том же шунте точки фазы и нуля могут быть выбраны (удалены от него) в зависимости от количества элементов электросети.

И наоборот, если абстрагироваться от фазы и нуля применительно к шунту. Помимо проводников так можно охватить проверяемые коммутаторы и заземления. Хотя всегда можно расчетным путем определить искомые параметры они не смогут учесть старение изоляции, а также воздействие окружающей среды. Поэтому измерения дают наиболее полное отображение текущего состояния электросети.

При формировании петли необходимо либо исключать, либо отключать устройства защитного отключения. Если токи утечки, которые могут вызвать измерения, приведут к срабатыванию УЗО, результаты получатся некорректными.

Измерения в петлях фаза – ноль обычно делаются:

• перед использованием вновь построенной электросети;
• перед использованием электросети, прошедшей капитальный или иной вид ремонта;
• после замены оборудования;
• в соответствии с имеющимся планом испытаний;
• в общем не реже 1 раза в шесть лет в обычных электросетях и не реже одного раза в два года в электросетях взрывоопасных объектов.

Зачем измерять полное сопротивление петли короткого замыкания?

Повышенное сопротивление сети и работа на предельно допустимых токах существенно повышает износ установленного оборудования и в несколько раз увеличивает вероятность аварии или его досрочного выхода из строя. Короткое замыкание в электрической цепи вследствие механического повреждения изоляции кабеля или в результате необратимых процессов при естественном старении приводит к мгновенному повышению величины тока и быстрому нагреву проводников. При этом начинает плавиться и гореть изоляция. Нескольких секунд до момента срабатывания защиты может хватить для повреждения и возгорания кабеля, а затем и воспламенения соседних кабелей. Такая ситуация грозит пожаром даже при последующем обесточивании поврежденной цепи. Разумеется, чем быстрее сработает выключатель автоматической защиты, тем меньшие повреждения будут нанесены электрическому оборудованию и тем меньшему риску подвергнется жизнь и здоровье людей.

В электроустановках с заземленной нейтралью нулевой проводник соединен с нейтралью понижающего трансформатора, которая объединена с контуром заземления. При аварийном замыкании фазы на фазу, на корпус или нейтральный провод возникает новая электрическая цепь – так называемая петля короткого замыкания. Существует несколько методов измерения сопротивления петли короткого замыкания:

• метод падения напряжения в отключенной цепи;
• метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении;
• метод короткого замыкания цепи.

Для измерения полного сопротивления (импеданса) петли короткого замыкания компания Sonel применяет технический метод создания «искусственного короткого замыкания». Прибор серии MZC измеряет напряжение сначала без нагрузки, а затем при кратковременной нагрузке резистором 10 Ом (номинал варьируется между моделями) в течение 30 мс. Полное сопротивление петли короткого замыкания содержит активную и реактивную составляющие сопротивления и рассчитывается на основе разницы падений напряжения по формуле:

_SLC

Рисунок 1. Активная и реактивная составляющие полного сопротивления

Полное сопротивление петли короткого замыкания должно быть как можно меньше, тогда ток короткого замыкания в цепи будет наибольшим и защита сработает быстрее. При межфазном замыкании ток в контуре будет больше, чем при однофазном замыкании. По полученному значению импеданса рассчитывают значение тока короткого замыкания. Условия исправной защиты описаны формулой:

_SAN

Из вышеприведенных формул и диаграммы становится понятно, почему необходимо измерять именно импеданс, т.е. ПОЛНОЕ сопротивление петли короткого замыкания. Определение только резистивной составляющей, т.е. активного сопротивления цепи, занижает фактическое значение, вследствие чего расчет тока срабатывания приведет к ошибочному результату и ложному выводу о соответствии параметров защиты! В действительности, в случае значительного индуктивного сопротивления петли короткого замыкания (например, обмотка питающего трансформатора, длинная кабельная линия) ток срабатывания, рассчитанный на основании только значения активного сопротивления, может оказаться недостаточным для обеспечения требуемого времени срабатывания защиты, что неминуемо подвергнет риску жизнь людей в аварийной ситуации. Проведение измерений сопротивления петли фаза-нуль в электроустановках до 1000 В регламентировано пунктом 28.4 таблицы 28 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителя (ПТЭЭП) при проверке срабатывания защиты в сетях с заземленной нейтралью (TN-C, TN-C-S, TN-S) и проводится раз в два года (п. 2.7.16), а также после каждой перестановки и монтажа нового электрооборудования перед его включением (п. 2.7.17). Проверка осуществляется путем непосредственного измерения тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли фаза-нуль с последующим определением тока короткого замыкания. Величина тока однофазного короткого замыкания при замыкании на корпус или нулевой рабочий проводник должна составлять не менее: 3-х кратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя, 3-х кратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя или 3-х кратной уставки тока срабатывания регулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой. Другие параметры срабатывания защитного автоматического отключения должны соответствовать Правилам устройства электроустановок (ПУЭ изд.7) п. 7.3.139 и 1.7.79.