Как провести замер и проверку полного сопротивления цепи «фаза-ноль»

Многие электроцепи подвержены риску незамедлительного выхода из строя, если на каком-либо участке происходит короткое замыкание. Оно вызывается резким падением полного сопротивления петли между двумя проводниками, которые подают электроэнергию в цепь. Согласно закону Ома это способствует соответствующему росту напряжения до недопустимых пределов. Чтобы исключить возможность возгорания проводки при коротком замыкании, используются автоматические выключатели, а измерение сопротивления петли «фаза-ноль» проводится с целью выяснения, сможет ли установленный выключатель вовремя отключить участок электроцепи при необходимости.

Прохождение элеткротока по петле фаза ноль
Прохождение элеткротока по петле фаза-ноль

Почему возникает короткое замыкание

Различают две разновидности короткого замыкания:

  • «Нормальное», когда одна из фаз, находящаяся под током, прикасается к нейтральному проводу.
  • При замыкании на землю, когда токонесущая жила кабеля входит в контакт с какой-либо заземлённой частью системы — металлическим шкафом, прибором или оголённым заземляющим проводом.

Основными причинами электрического короткого замыкания являются:

  • Неисправная (или повреждённая) изоляция провода/кабеля. Изоляцию может повредить её естественное старение, гвозди, шурупы и даже грызуны.
  • Ослабленные и незакреплённые соединения проводов, которые могут

соприкасаться с токоведущим и нейтральным проводом.

  • Неисправности в шнуре питания, вилке или внутри самой электрической схемы.

    Удлинитель поврежденный вследствие короткого замыкания
    Удлинитель поврежденный вследствие короткого замыкания

Единственный способ избежать короткого замыкания — периодически производить замер полного сопротивления на участке цепи «фаза-нуль».

Испытание электрической изоляции

Сопротивление петли «фаза-ноль» между полюсами или по отношению к земле не должно быть меньше 0.5 МОм при стандартном напряжении питания. Чтобы предотвратить включение реактивного сопротивления в схему, проверка сопротивления производится при постоянном напряжении. Когда к кабелю прикладывается низкое напряжение, сопротивление изоляции достаточно велико, но при высоком напряжении изоляция разрушается. По этой причине при тестировании используются повышенные напряжения, которые указаны в таблице.

Значения допустимых сопротивлений изоляции
Значения допустимых сопротивлений изоляции

Измерение электрического сопротивления петли «фаза-ноль» должно осуществляться с соблюдением следующих условий:

  • Если электронное оборудование при приложении высокого испытательного напряжения может быть повреждено, оно отключается. В эту категорию входят сенсорные, диммерные и электронные люминесцентные пусковые выключатели, регуляторы мощности, таймеры задержки, выключатели, связанные с пассивными инфракрасными датчиками, УЗО с электронным управлением и тому подобное. В крайнем случае фазу и нейтраль перед испытанием изоляции соединяют между собой.
  • Конденсаторы и индикаторные или контрольные лампы должны быть отключены, иначе результаты проверки будут некорректными.
  • Если какое-либо электрооборудование для целей тестирования отключается, то предварительно подвергают испытанию его собственную изоляцию.

    Схема проверки сопротивления изоляции
    Схема проверки сопротивления изоляции

Результат обнаружения токов утечки должен соответствовать указанному в ГОСТ Р 52350.17-2006. Если в инструкции пользователя указано иное (это может быть для импортного оборудования), то руководствуются ограничениями, которые приведены в таблице выше.

Удельное сопротивление петли «фаза-ноль» проверяется с использованием заземления. Тестирование должно выполняться на установке полностью отключённой от электропитания и прочих потребителей, но с включенными предохранителями, замкнутыми автоматическими выключателями.

Схема проверки состояния заземления
Схема проверки состояния заземления

Удельное сопротивление кабелей, трансформаторов и прочих электронных устройств можно узнать из таблиц, размещенных в справочниках. Как правило, это сопротивление указывается для кабелей при температуре +65ºC, поскольку данной температуре соответствует работа кабеля при номинальной нагрузке.

Таблица удельных сопротивлений кабелей
Таблица удельных сопротивлений кабелей

Что представляет собой ток утечки

Если замер сопротивления петли «фаза-ноль» демонстрирует невысокие значения, то это всегда указывает на наличие токов утечки, которые становятся причиной разрушения изоляции, что в свою очередь вызывает потери энергии. Кроме того, появляются ещё и дополнительные потери, обусловленные реактивным сопротивлением изоляции.

Влияние тока утечки на значение сопротивления между фазным и нулевым проводами

Ток утечки возникает в тех ситуациях, когда между землёй и корпусом (или кабелем, который находится под напряжением) образуется плотный электрический контакт. Чаще всего источником такого тока становится источник питания: именно через него инициируется соединение с общим заземлением устройства.

Схема заземления бытовой техники
Схема заземления бытовой техники

В любых слаботочных устройствах, подключаемых к источнику питания с помощью вилки двухконтактного типа, происходит более или менее заметная утечка тока. Опасности подвержены также внешние устройства, подсоединяемые к компьютерам незаземлёнными силовыми кабелями. Всё это увеличивает риск поражения электрическим током пользователя, если тот случайно коснётся металлических деталей оборудования.

Наиболее опасными с точки зрения подобных эффектов считаются ЭМС-фильтры, где для соединений типа «фаза-нуль» применяются Y-конденсаторы. В связи с этим технические характеристики блоков питания обязательно включают ток утечки в список обязательных, но ограничивают его численное значение. В большинстве случаев ток утечки не превышает 3.5 мА, что соответствует нормам ГОСТ IEC-60950-1-2014. Такая сила тока достаточно мала и не может повредить пользователю слаботочной техники, поскольку проход к земле, которая характеризуется небольшим сопротивлением, происходит без препятствий. Однако лучше использовать заземлённые блоки питания.

Аналогичным образом поступают и производители фильтр-компонентов. Однако в технических характеристиках часто указывают теоретические значения токов утечки, которые могут сильно разниться с фактическими показателями, особенно если в процессе эксплуатации допускаются значительные расхождения в частоте и напряжении бытовой сети. Поэтому, измеряя сопротивление на участке петли «фаза-нуль», одновременно стоит определять и ток утечки, который образуется при действующем ЭМС-фильтре.

Схема прохождения тока утечки в фильтре ЭМС
Схема прохождения тока утечки в фильтре ЭМС

Допустимые максимальные токи утечки, определяющие сопротивление петли фаза-ноль

Разработанные нормативные документы обычно включают ограничения, связанные с наличием токов утечки. Допустимые параметры зависят от типа основного оборудования, характера контакта и типа используемого заземления. Если ставится задача установить только значения тока утечки (без оценки прочих характеристик), то при работающем оборудовании проще всего применять измеряющие токовые клещи.

Токовые измеряющие клещи модели DT-9812
Токовые измеряющие клещи модели DT-9812

Если в результате замеров установлено, что фактическое значение тока утечки превышает номинальное, то следует обязательно изолировать металлические части корпуса устройства, включая и источник питания.

Для различных типов оборудования устанавливаются граничные показатели токов утечки, которые составляют:

  • Слаботочная аппаратура стационарного применения — до 3.5 мА.
  • Переносное оборудование, например, ноутбуки — до 25 мА.
  • Техника, применяемая в учреждениях охраны здоровья — 5…1 мА.

Для ограничения токов утечки разработана следующая классификация энергопотребляющих устройств:

  • Класс I. Оборудование должно обязательно снабжаться постоянно действующими устройствами защиты, для чего все элементы системы изоляции соединяются с защитным заземлением, которое в свою очередь соединяется со станиной или корпусом основного оборудования. Наибольшее значение токов утечки не должно превышать 0.75 мА для переносной техники и 3.5 мА для стационарно размещённой.
  • Класс II. Оборудование такой категории защитного заземления не предусматривает. Считается, что для надёжной защиты от поражения электрическим током достаточно применить более качественную изоляцию (как по материалу, так и по толщине). Соответственно, предельный показатель тока утечки не должен превышать 0.25 мА.
  • Класс III. Относится к электрическим цепям малого напряжения. Например, такими цепями считаются все следящие системы радиоэлектроники, где токи утечки малы и не влияют на работу оборудования и обслуживающего его персонала. Нормативные данные по токам утечки для такой техники отсутствуют.

Сопротивление петли «фаза-ноль» обязательно измеряется лишь для электрических систем первых двух классов.

Схема подключения измерителя сопротивления
Схема подключения измерителя сопротивления

Основные методы измерения сопротивления петли «фаза-ноль»

Для тестирования сопротивления петли «фаза-ноль» используется:

  • Метод падения напряжения.
  • Метод КЗ.
  • Метод с использованием амперметра-вольтметра.

При использовании первого метода замеры сначала проводятся при отключенной нагрузке, а затем в электроцепь включают нагрузочное сопротивление известной величины и измеряют значение нагрузки. Полученные результаты сверяют с эталоном и выполняют необходимые расчеты, которые сравниваются с данными нормативных документов.

Методика короткого замыкания предполагает использование специального прибора для создания искусственного КЗ в нужной потребителю точке. В ходе испытания определяют значение тока КЗ и время срабатывания защитного устройства. Полученные данные сравнивают с показателями, указанными в нормативах.

При использовании третьего метода отключают питающее напряжение, а затем подключают понижающий трансформатор, замыкая фазный кабель действующей электроустановки. После измерений значение тока КЗ и прочие необходимые параметры определяются с помощью специальных формул. Количество расчетов достаточно большое, поэтому данная методика является довольно трудоемкой и сейчас практически не используется.

На данный момент широкое применение нашли электронные измерители сопротивления контура (другие названия — тестеры контактного сопротивления, меггеры). Они автоматически выполняют все необходимые расчёты. Электронный прибор для измерения сопротивления петли фаза-ноль снабжен экраном, на который выводятся такие данные:

  • Сопротивление нулевой фазы (петля фаза-ноль).
  • Напряжение питания.
  • Ток, возникающий в начальный момент короткого замыкания.
  • Общее значение тока в контуре.
  • Фактическая частота питающего напряжения.

Измеритель сохраняет результаты тестирования сопротивления в своей памяти, что позволяет рассчитать данные, пользуясь компьютером.

Дисплей тестера контактного сопротивления
Дисплей тестера контактного сопротивления

Частота измерения нуля фазной петли устанавливается таким образом, чтобы определение характеристик защитного проводника и защитного устройства в электрооборудовании проводилось не реже одного раза в три года, а в рамках приёмочных работ, реконструкции и новых объектов — не реже одного раза в два года.

Возможные проблемы и фиксация результатов

Сопротивление цепи постоянного тока представляет собой общее сопротивление двух проводников, соединённых петлёй на одном конце линии. Обычно оно зависит от диаметра проводника и наибольшего расстояния линии. Проверка сопротивления иногда выполняется с целью убедиться в отсутствии грубых ошибок монтажа и наличия неправильных соединений, способных существенно увеличить сопротивление линии связи. Тест схемы разводки автоматически изолирует обрывы, но не соединения с высоким сопротивлением.

Низкое сопротивление на шлейфе между фазой и нулём часто является существенным признаком проблемы с кабелем. В тестовой среде с короткой петлёй ожидаемое значение минимум в два раза должно быть больше суммы значений для данной длины.

При неожиданно высоком сопротивлении постоянному току необходимо сравнить неисправную пару с другими парами в кабеле. Это поможет понять, связана ли проблема с одной неисправной парой или же затрагивает весь кабель. При выявлении дефекта в одной паре надо проверить точки подключения на наличие плохо выполненного или окисленного соединения. Если же все четыре пары имеют неожиданно высокое сопротивление постоянному току, возможно при включении петли было измерено двойное сопротивление.

Схема проверки кабеля
Схема проверки кабеля

Рабочий диапазон тока в случае короткого замыкания определяется на основе следующих данных:

  • Тип устройства или линии.
  • Время установки электромагнитного расцепителя.
  • Номинальное значение тока теплового расширения.
  • Допустимое время отключения.

Рабочий диапазон используется для расчёта ожидаемого времени срабатывания устройства автоматической защиты. В протокол об испытаниях качества электромонтажных работ обязательно включают данные о степени надёжности установленного электрооборудования и распределительных устройств, кабелей и проводов, а также указывают меры защиты в случае короткого замыкания в выключателе.

Пример заполненного протокола измерений
Пример заполненного протокола измерений

Если сопротивление нулевой  цепи слишком велико, то расчетный ток короткого замыкания будет сильно отличаться от тока срабатывания электромагнитного расцепителя, поэтому продолжительность срабатывания автоматического выключателя может быть увеличена по сравнению с той, что была внесена в протокол измерений.

Увеличение нормативных значений, выявленное при замере сопротивления петли, указывает на необходимость проверки качества всех соединений цепи, кабелей и проводов, а также состояния подключённого оборудования. Если после выполнения вышеперечисленных работ ситуация не изменится, может потребоваться замена автомата защиты. В протокол могут быть внесены рекомендации по изменению электротехнических элементов линии. Например, разделить её на две и более ветки или использовать автоматы защиты с меньшими параметрами.

Результаты проверки изоляции позволяют оценить правильность подбора средств защитной автоматики и качество электрических соединений в электроустановках. Благодаря регулярному тестированию снижается риск поражения персонала электрическим током, возможность возгорания из-за коротких замыканий и ​​повреждения электрооборудования.

Видео по теме

Adblock
detector