Методика измерения сопротивления петли «фаза-нуль»

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» проводится для того, чтобы установить, сможет ли автоматический выключатель или дифавтомат вовремя отключить защищаемый участок цепи при возникновении короткого замыкания.

При проверке измеряется полное сопротивление петли «фаза-нуль» на участке от трансформатора на подстанции до места проведения замера и расчётное значение однофазного тока короткого замыкания.

Затем, зная время-токовую характеристику аппарата защиты, делают вывод о способности отключить защищаемую цепь при таком токе КЗ за допустимое время.

Периодичность замера сопротивления петли «фаза-нуль»

В ПТЭЭП нет прямого указания на периодичность проверки петли «фаза-ноль».

В соответствии с прил. 3, п. 28.4, эти работы выполняют как после капитального или текущего ремонта электроустановки, так и при межремонтных, т.е. эксплуатационных испытаниях. На практике, как правило, ответственный за электрохозяйство принимает решение о периодичности эксплуатационных испытаний, исходя из требований по проверки сопротивления изоляции, например, 1 раз в 3 года.

С этой периодичностью проводятся весь комплекс межремонтных испытаний: и проверка сопротивления цепи «фаза-ноль», и проверка металлосвязи, и испытания УЗО.

Исключения составляют электроустановки, расположенные во взрывоопасных зонах — для них установлена периодичность не реже, чем 1 раз в 2 года.

ПТЭЭП, гл. 3.4, п. 3.4.12

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью (системы ТN) при капитальном, текущем ремонтах и межремонтных испытаниях, но не реже 1 раза в 2 года должно измеряться полное сопротивление петли фаза-ноль электроприёмников, относящихся к данной электроустановке и присоединённых к каждой сборке, шкафу и т.д., и проверяться кратность тока КЗ, обеспечивающая надёжность срабатывания защитных устройств.

Из чего складывается сопротивление цепи «фаза-нуль»?

Рис. 1. Схема расчёта сопротивления цепи «фаза-нуль»

На рис. 1 схематично изображён путь, который проходит электрический ток от трансформатора до нагрузки.

Каждый участок цепи защищает свой автоматический выключатель:

  • автомат на подстанции защищает питающую сеть на участке до ВРУ;
  • автомат в ВРУ защищает распределительную сеть до групповых щитов;
  • автоматы в групповых щитах защищают групповую сеть до нагрузки.

Полное сопротивление цепи «фаза-нуль» складывается из сопротивлений жил кабеля, а также переходных сопротивлений в местах соединений, подключения к коммутационным аппаратам.

Поэтому, двигаясь от ТП в сторону конечных потребителей, сопротивление цепей «Ф-0» должно увеличиваться.

На величину сопротивления петли «фаза-нуль» влияют следующие факторы:

  • удалённость точки измерения от ТП;
  • длина и сечение отрезков кабелей, входящих в проверяемую цепь;
  • количество и качество соединений и коммутаций в цепи.

Измерить сопротивление петли, как правило, можно в разных точках, но рекомендуется проводить замер в наиболее удалённой от проверяемого аппарата защиты, поскольку сопротивление в этой точке будет максимальным, а ток КЗ, наоборот, минимальным.

Проверка срабатывания защиты
при системе питания
с заземленной нейтралью
(TN—C, TN—C—S, ТN—S)

ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 28.4

Проверка проводится непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли «фаза-нуль» с последующим определением тока короткого замыкания.

У электроустановок, присоединённых к одному щитку и находящихся в пределах одного помещения, допускается производить измерения только на одной, самой удалённой от точки питания установке.

У светильников наружного освещения проверяется срабатывание защиты только на самых дальних светильниках каждой линии. Проверку срабатывания защиты групповых линий различных приёмников допускается производить на штепсельных розетках с защитным контактом.

ПУЭ, п. 3.1.8

Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности. Защита должна обеспечивать отключение повреждённого участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трёхфазных — в сетях с глухозаземлённой нейтралью; двух- и трёхфазных — в сетях с изолированной нейтралью. Надёжное отключение повреждённого участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчётного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведённых в 1.7.79 и 7.3.139.

Каким должно быть сопротивление цепи «фаза-нуль»?

Сопротивление должно быть таким, чтобы время срабатывания аппарата защиты при КЗ уложилось в рамки, устанавливаемые ПУЭ и ПТЭЭП. Поэтому прежде всего имеет смысл разобраться с требованиями ко времени срабатывания, а затем переходить к величине тока и сопротивления.

ПУЭ, п. 1.7.79

В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать значений, указанных в табл.1.7.1.

Таблица 1.7.1 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN.

  • Номинальное фазное напряжение 127В — Время отключения, 0,8 с
  • Номинальное фазное напряжение 220В — Время отключения, 0,4 с
  • Номинальное фазное напряжение 380В — Время отключения, 0,2 с
  • Номинальное фазное напряжение >380В — Время отключения, 0,1 с

Приведённые значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприёмники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Таким образом для питающей и распределительной сетей время автоматического отключения должно быть не более 5 сек., а в групповых сетях — не более 0,4 сек. Для обеспечения этих условий наименьший ток КЗ в конце линии, защищённой автоматом с электромагнитным расцепителем, должен составлять не менее 1,1 верхнего значения тока срабатывания расцепителя.

Для модульных автоматов с характеристиками «B», «C» и «D» это будут соответственно: 5,5Iн для «B», 11Iн для «C» и 22Iн для «D». При таких токах автомат гарантированно отключит цепь за 0,02 сек. Если ток КЗ не превышает 1,1 верхнего значения тока срабатывания выключателя, то необходимо определять время срабатывания расцепителя с использованием время-токовой характеристики.

Важно! Для того, чтобы сравнить измеренное значение Iкз с номинальным значением Iн и проверить кратность, необходимо знать Iн. Но если в щите нет однолинейной схемы или какой-либо другой формы адресации, т.е. если непонятно, с каких автоматов на какие потребители уходят кабельные линии, то проводить замеры бесполезно. Интерпретировать результаты замеров и сделать выводы будет невозможно.

Методика проверки срабатывания защиты
при системе питания с заземленной нейтралью
(TN—C, TN—C—S, ТN—S)

ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 28.4

При замыкании на нулевой защитный рабочий проводник ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее:

  • трёхкратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя;
  • трёхкратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой;
  • трёхкратного значения уставки по току срабатывания регулируемого расцепителя автоматического выключателя обратнозависимой от тока характеристикой;
  • 1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя (отсечки).

Почему сопротивление петли «фаза-нуль» больше допустимого?

Иногда полученные значения сопротивления и тока КЗ не укладываются в рамки ПУЭ и ПТЭЭП.

Причины две:

  • проектировщик получил неправильное расчётное значение сопротивления цепи «фаза-нуль», неправильно рассчитал ток КЗ и, как следствие, ошибся с выбором номинала автомата;
  • за время эксплуатации объекта переходные сопротивления в контактных соединениях возросли и сопротивление петли «Ф-0» увеличилось настолько, что перестало удовлетворять требованиям нормативных документов.

Если в результате электроизмерений выяснилось, что автомат своевременно не обесточит кабельную линию, то начать следует с поиска плохих контактов: почистить и протянуть контакты автоматов и шин, пропаять скрутки (если уж такие имеются), проверить клеммники, убрать пыль и грязь в местах соединений.

Если эти меры не помогли уменьшить сопротивление петли, значит, пора задуматься о внесении изменений в проект и установке автомата меньшего номинала или прокладке кабеля большего сечения.