Измерение Петли «Фаза – Ноль»

! Короткое замыкание происходит при механическом или тепловом повреждении или разрушении изоляции линии питания, вызывающем соединение между собой фазных проводов или фазного и нулевого провода. При соединении между собой фазных проводов происходит межфазное короткое замыкание, при соединении фазного и нулевого провода — однофазное короткое замыкание. Короткое замыкание сопровождается протеканием по линии питания очень большого тока, называемого током короткого замыкания – Iкз.

Возможные причины возникновения короткого замыкания:

одновременное повреждение фазного и нулевого провода сверлом;

от времени изоляция проводов теряет свои изоляционные свойства,

трескается и осыпается.

 

Короткое замыкание – причина пожара, поэтому:

Каждая линия питания должна иметь аппарат защиты от короткого замыкания.

 

Существует несколько способов  защиты:

 

1.Тепловой расцепитель (или расцепитель с обратнозависимой выдержкой времени) —  тип защиты обозначается «ОВВ»

Принцип действия:

А) Проводник из легкоплавкого материала при протекании большого тока

перегорает.

Применяется в плавких вставках:

ПН-2 (предохранитель неразборный)

ПР-2 (предохранитель разборный)

ПНП

Б) Биметаллические контакты

Применяется в автоматических выключателях:

А3163, А3110, АЕ1031, АБ25 и др.

 

Чем больше ток, тем быстрее срабатывает расцепитель.

 

 

 

 

 

На рисунке слева представлена зависимость С — времени срабатывания в секундах (по оси Y), автоматического выключателя А3110 от отношения I / In (по оси Х), где

I – ток короткого замыкания,

In – номинальный ток автомата.

 

Отношение

I / In

–называется током кратности Iкр.

 

Iкр= I / In

 


 

Время-токовая зависимость представляет собой две характеристики, разделяющие координатное поле на три зоны. При значениях, находящихся  в зоне 1 автомат не сработает никогда. Характеристика 1 – наилучшие показатели автомата. При значениях, находящихся  в зоне 2 автомат может сработать, а может и не сработать. Зона 2 – технологический разброс автомата. Характеристика 2 – наихудшие показатели автомата. При значениях, находящихся  в зоне 3 автомат заведомо сработает.

 

Так как при токе короткого замыкания необходимо, чтобы аппарат защиты обязательно сработал, все расчеты проводятся по характеристике №2.

 

Пунктирной линией показано, как найти время заведомого срабатывания автомата.

Если номинальный ток автомата – In = 32А (указан на аппарате защиты),

а ток короткого замыкания в линии питания Iкз = 243А (получен в результате измерений),

то ток кратности составит Iкр =Iкз/ In =243А/32А=7,59375 ~ 7,6 (А/А=безразмерная единица).

 

При токе кратности 7,6 по характеристике 2 определяем время заведомого срабатывания автомата.  Время срабатывания составляет 3,5 секунды.

 

2. Электромагнитный — тип защиты обозначается «МД»

Принцип действия: по катушке из медного провода течет ток, формируя магнитное поле. Внутри катушки – подвижный сердечник, соединенный с приводом размыкателя контактов. В штатном режиме ток создает слабое магнитное поле, поэтому сердечник неподвижен. При токе короткого замыкание в катушке возникает сильное магнитное поле, поэтому сердечник начинает движение и воздействует на привод размыкателя контактов. Контакты размыкаются.

 

Электромагнитный тип защиты называют  расцепителем мгновенного действия или отсечкой. Отключение происходит при превышении тока отсечки — Iот за доли секунды.

Электромагнитный тип защиты  отдельно не используется.

 

3. Комбинированный (тепловой и электромагнитный) – обозначается «ОВВ,МД»

Применяется в большинстве современных автоматических выключателей.

 

Рассмотрим работу автоматического выключателя АЕ20М:

 

По характеристике 1 (наилучшая характеристика автомата) при токах кратности от 0,75 до 9,5 возможно, что будет срабатывать только тепловой расцепитель, при токе кратности 9,5 (минимальный ток кратности электромагнитной отсечки – Iкр от min) возможно, что сработает электромагнитный расцепитель.

По характеристике 2 (наихудшая характеристика автомата) при токах кратности от 0,75 до 13 обязательно будет срабатывать только тепловой расцепитель, при токе кратности 13 (максимальный ток кратности электромагнитной отсечки – Iкр от max) обязательно сработает электромагнитный расцепитель.

Так как при токе короткого замыкания необходимо, чтобы аппарат защиты обязательно сработал, все расчеты проводятся по характеристике №2.

Если ток кратности Iкр = Iкз / In меньше, чем Iкр от max, то время срабатывания автомата — С определяется по тепловой характеристике №2, если Iкр больше, чем Iкр от max – то по электромагнитной характеристике №2.

 

 

 

Все значения токов кратности большие, чем Iкр от min, но меньшие, чем Iкр от max называются диапазоном токов кратности электромагнитной отсечки. Записывается как: Iкр от min — Iкр от max (для данного графика 9,5-13)

Зная номинальный ток автомата — In можно рассчитать минимальный ток отсечки –Iот min и максимальный ток отсечкиIот max

Iот min= Iкр от min* In;

Iот max= Iкр от max* In.

 

Все значения токов отсечки большие, чем Iот min, но меньшие, чем Iот max называются диапазоном токов электромагнитной отсечки.

Для автомата АЕ20М при номинальном токе 100А диапазон токов электромагнитной отсечки составляет от 9,5*100А=950А до 13*100А=1300А, записывается как:

950-1300


 

Электромагнитная отсечка задается в виде диапазона токов кратности:

  • 9,5-13
  • 9,5-14,5
  • 3-5 (отсечка типа В)
  • 5-10 (отсечка типа С)
  • 10-15 (отсечка типа D),

 

может быть задана одним числом, током отсечки Iот,

в этом случае диапазон токов электромагнитной отсечки вычисляется следующим образом:

Iот min = Iот-0,2* Iот,

Iот max = Iот+0,2* Iот;

Например, при токе отсечки Iот= 1000А, диапазон будет следующим:

Iот min = Iот-0,2* Iот=1000-0,2*1000=1000-200=800А,

Iот max = Iот+0,2* Iот=1000+0,2*1000=1000+200=1200А,

Соответственно диапазон токов электромагнитной отсечки 800-1200.

 

Кроме того, диапазон токов электромагнитной отсечки

может задаваться коэффициентом от номинального тока автомата:

  • 3,5 In, где К=3,5
  • 10 In, где К=10
  • 11 In, где К=11

Тогда расчет будет следующим:

Iот min = К*In-0,2*К*In,

Iот max = К*In+0,2*К*In;

Например, для автомата с номинальным током 50А и коэффициентом 3,5 от номинального тока диапазон будет таким:

Iот min = К*In-0,2 К*In=3,5*50-0,2*3,5*50=175-35=140;

Iот max = К*In+0,2*К*In=3,5*50+0,2*3,5*50=175+35=210;

Диапазон токов электромагнитной отсечки:140-210.

 

Если аппарат защиты имеет только тепловую времятоковую характеристику, но на его шильдике указан диапазон токов электромагнитной отсечки в виде Iот или K*In, то перед определением времени срабатывания С необходимо рассчитать Iкр от min и Iкр от max и нанести электромагнитные характеристики на график:

При известном Iот:

Iкр от min = Iот min / In = (Iот-0,2* Iот) / In = 0,8* Iот / In

Iкр от max = Iот max / In = (Iот+0,2* Iот) / In = 1,2* Iот / In

 

При известном  K*In:

Iкр от min = Iот min / In = (К*In-0,2*К*In) / In = 0,8*К

Iкр от max = Iот max / In = (К*In+0,2*К*In) / In = 1,2*К

 

Подведём итоги:

 

Каждый аппарат защиты имеет:

  1. 1. Тип
  2. 2. Номинальный ток
  3. 3. Тепловой или тепловой и электромагнитный расцепитель

Для аппаратов защиты с электромагнитным расцепителем диапазон токов электромагнитной отсечки задается в виде:

  • Диапазона токов кратности
  • Током отсечки
  • Коэффициентом от номинального тока
  1. 4. Времятоковую характеристику

 

Для определения времени срабатывания аппарата защиты необходимо измерить ток, протекающий в линии питания в момент короткого замыкания.

Рассматривается только однофазное короткое замыкание (при однофазном коротком замыкании Iкз меньше, чем при межфазном, т.к. напряжение между фазой и нулевым проводом 220В, а между фазами 380В. Соответственно, если прибор защиты сработает при однофазном коротком замыкании, то при межфазном – сработает однозначно).

Измерение проводится прибором «Вектор» в конце линии питания, непосредственно в месте подключения электроприбора (например: розетка) или на клеммах следующего по ходу тока прибора защиты. (В линии питания стояка подъезда – в этажном щите на последнем этаже, при заводке стояка с подвала или на первом этаже, при заводке стояка с чердака.)

Один щуп прибора подсоединяется к фазному проводнику, второй щуп – к нулевому проводнику. Производятся измерения для каждой фазы аппарата защиты, подключенной к линии питания.

Результаты измерения:

  1. Напряжение в линии питания Uпит
  2. Сопротивление петли «фаза-нуль» линии питания RА-N ; RВ-N ; RС-N

 

Ток короткого замыкания для каждой фазы рассчитывается по закону Ома:

 

IКЗ А = Uпит / RА-N ; IКЗ В = Uпит / RВ-N ; IКЗ С = Uпит / RС-N

 

Данные заносятся в Протокол №4, правила заполнения прилагаются.

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует помнить что,

  • Чем меньше значение сопротивления петли «фаза нуль», тем больше ток короткого замыкания,
  • Чем больше ток короткого замыкания, тем быстрее сработает аппарат защиты.

 

Факторы, влияющие на значение сопротивления петли «фаза нуль»:

 

  • Длина линии питания – чем больше, тем сопротивление петли «фаза нуль» больше;
  • Сечение проводов линии питания — чем больше, тем сопротивление петли «фаза нуль» меньше;
  • Скрутки проводов на линии питания — чем их количество больше, тем сопротивление петли «фаза нуль» больше;
  • Качество жгутовки проводов линии питания – чем хуже сожгутованы провода, тем сопротивление петли «фаза нуль» больше;
  • Количество болтовых соединений и их переходное сопротивление — чем их количество больше, тем сопротивление петли «фаза нуль» больше; — чем переходное сопротивление болтовых соединений больше, тем сопротивление петли «фаза нуль» больше.

 

Если при коротком замыкании аппарат защиты отключает групповую линию  питания (380В) за время, менее 5 секунд, то защита линии питания считается удовлетворительной.

 

Если при коротком замыкании аппарат защиты отключает линию  питания однофазного потребителя (220В) за время, менее 0,4 секунды, то защита линии питания считается удовлетворительной.