Moduł 4. Pomiary rezystancji izolacji, rezystancji uziemienia i impedancji pętli zwarciowej

Transkrypt

1 Moduł 4 Pomiary rezystancji izolacji, rezystancji uziemienia i impedancji pętli zwarciowej I. Zasady przeprowadzania pomiaru rezystancji izolacji II. Dobór miernika do pomiaru rezystancji izolacji III. Schematy układów do pomiaru rezystancji izolacji IV. Zasady wykonywania pomiarów rezystancji uziemień V. Dobór miernika do pomiaru rezystancji uziemień VI. Schemat pomiaru rezystancji uziemień metodą techniczną VII. Zasady wykonywania pomiaru impedancji pętli zwarciowej VIII. Mierniki impedancji pętli zwarcia IX. Schemat układu do pomiaru impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia

2 I. Zasady przeprowadzania pomiaru rezystancji izolacji Stan izolacji ma decydujący wpływ na bezpieczeństwo obsługi i prawidłowe eksploatowanie instalacji elektrycznych. Dobry stan izolacji gwarantuje ochronę przed dotykiem bezpośrednim, czyli przed porażeniem prądem elektrycznym. Pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej jest badaniem ochrony podstawowej. Czynniki mające wpływ na rezystancję izolacji to: wilgotność atmosfery, temperatura, napięcia, przy jakim przeprowadzany jest pomiar, czas pomiaru, czystość powierzchni materiału izolacyjnego. Optymalną temperaturą, przy jakiej należy wykonywać pomiar rezystancji izolacji jest 20 o C. Jeżeli pomiar ten wykonywany jest w temperaturze innej niż 20 o C, jego wynik należy przeliczyć przy użyciu współczynnika przeliczeniowego K20, który podaje poniższa tabela. Temperatura [ o C] współczynnik K20 0,21 0,3 0,37 0,42 0,61 1 1,57 2,07 2,51 dla kabla z izolacją papierową współczynnik K20 0,47 0,57 0,62 0,68 0,83 1 1,18 1,26 1,38 dla kabla z izolacją gumową współczynnik K20 0,11 0,19 0,25 0,33 0, ,85 2,38 3,125 dla kabla z izolacją polwinitową Tabela 4.1. Wartości współczynnika przeliczeniowego K20 Kable z izolacją polietylenową mają wysoką wartość rezystancji izolacji, na którą nie ma wpływu temperatura, dlatego nie ma konieczności przeliczania wyniku pomiaru. Prąd upływu przez izolację nie jest proporcjonalny do napięcia w całym jego zakresie. Ze wzrostem napięcia rezystancja maleje początkowo szybciej, potem wolniej, po czym się ustala. Po przekroczeniu granicy wytrzymałości następuje przebicie izolacji i rezystancja spada do małych wartości lub zera. Pomiar rezystancji izolacji należy wykonywać napięciem wyższym od nominalnego, zgodnie z wymaganiami przepisów podanymi w tabeli 4.2. Napięcie nominalne obwodu [V] Napięcie pomiarowe prądu stałego [V] Wymagana rezystancja izolacji [M ] SELV i PELV 250 0,5 do 500 V włącznie, w tym FELV 500 1,0 powyżej 500 V ,0 Tabela 4.2. Aktualnie wymagane wartości napięć probierczych i minimalnych wartości rezystancji izolacji 2

3 W przypadku, gdy wynik pomiaru rezystancji izolacji ma wartość mniejszą od podanej w powyższej tabeli, należy powtórzyć pomiary, przy czym instalacja powinna być podzielona na szereg grup obwodów. Pomiary należy przeprowadzić dla każdej grupy obwodów, w celu ustalenia obwodu o obniżonej wartości rezystancji izolacji. Pomiar rezystancji izolacji należy wykonywać przez taki czas, po którym wartość wskazana przez miernik jest stała, ponieważ zmiany fizyczne i chemiczne zachodzące w materiale izolacyjnym, pod wpływem pola elektrycznego i przepływającego prądu powodują, że wartość rezystancji izolacji, przez pewien czas stopniowo wzrasta. Odczyt wyniku pomiaru następuje po ustaleniu się wskazania (ok. 0,5 do 1 min). Odpowiednie warunki przeprowadzania pomiaru rezystancji izolacji to: temperatura od 10 o C do 25 o C, wilgotność od 40% do 70%, czysta i sucha instalacja. Pomiary rezystancji izolacji powinny być wykonane w instalacji odłączonej od zasilania, po odłączeniu odbiorników, miernikiem na prąd stały przy obciążeniu prądem 1 ma. Sposoby i zasady pomiaru rezystancji izolacji określa norma PN HD :2008. Rezystancję izolacji należy mierzyć między przewodami czynnymi a przewodem ochronnym, przyłączonym do układu uziemiającego. Do celów tego pomiaru, przewody czynne można połączyć razem. W pomieszczeniach, w których występuje zagrożenie pożarowe, pomiar rezystancji izolacji powinien być wykonany między przewodami czynnymi. W takim przypadku rezystancję izolacji należy mierzyć: między kolejnymi parami przewodów czynnych, między każdym przewodem czynnym a ziemią. Przewody ochronne PE i ochronno-neutralne PEN mogą służyć, jako połączenie z ziemią. W przypadku, gdy istnieje prawdopodobieństwo, że ograniczniki przepięć lub inne urządzenia mogą mieć wpływ na pomiar lub mogą się uszkodzić, należy je odłączyć przed wykonaniem pomiaru rezystancji izolacji. Jeżeli odłączenie takich urządzeń jest niemożliwe, wówczas napięcie pomiarowe dotyczące danego obwodu może być obniżone do 250 V DC, natomiast rezystancja izolacji powinna mieć wartość co najmniej 1 M. Graniczny błąd pomiaru rezystancji izolacji wynosi 30%. Jako poprawnie wykonany pomiar przyjmuje się taki, którego błąd nie przekracza 20%. Wykonując pomiar rezystancji izolacji instalacji oświetleniowej, należy złączyć wszystkie wyłączniki oświetleniowe i wyłączyć zabezpieczenia obwodu, aby pomiar obejmował całą instalację, łącznie z częścią sufitową obwodu oświetleniowego. W układzie sieciowym TN-S, jeżeli zabezpieczenie występuje tylko w przewodzie fazowym, należy wykonać przerwę również w przewodzie neutralnym N. W układzie sieciowym TN-C należy wykonać przerwę w przewodzie ochronnoneutralnym PEN, aby przerwać połączenie obwodu przez źródła światła z ziemią. II. Dobór miernika do pomiaru rezystancji izolacji Pomiary rezystancji izolacji wykonujemy: a) miernikami rezystancji izolacji o własnym źródle napięcia probierczego d.c; na napięcia probiercze: 250V, 500V, 1000V i 2500V oraz zakresy pomiarowe: 50 MΩ, 200 MΩ, 1 GΩ, 20 GΩ, 3

4 b) napięciem sieciowym za pomocą miliamperomierza (w instalacjach d.c.), c) innymi metodami specjalnymi. Mierniki induktorowe i elektroniczne mierniki izolacji to megaomomierze, które stosuje się do pomiarów rezystancji izolacji. Rozróżniamy mierniki induktorowe: magnetoelektryczne ilorazowe, z ustrojem pomiarowym ilorazowym mierzącym rezystancje, z ustrojem pomiarowym szeregowym, mierzące prąd upływający przez izolację, wyskalowane w M. Megaomomierze ilorazowe to mierniki typu IMI-11, IMI-21, IMI-31, o napięciu pomiarowym odpowiednio 500, 250 i 1000V, oraz miernik typu IMI-33 posiadający możliwość wyboru napięcia spośród wartości: 250, 500 i 1000V. Mierniki te mają mały zakres pomiarowy do 10, 20, 50 lub 100 M. Rys Miernik typu IMI

5 Rys Karta katalogowa miernika typu IMI-33 Do częściej stosowanych mierników izolacji o układzie szeregowym należą dwuzakresowe mierniki typu IMI-41, w tym najczęściej spotykany IMI-413 o napięciu pomiarowym 2500V. Mierniki induktorowe są miernikami niezawodnymi i pewnymi w eksploatacji, nie wymagają zasilania. Wadą tych mierników jest konieczność kręcenia korbką podczas wykonywania pomiarów. 5

6 Rys Karta katalogowa miernika typu IMI Z%20Meraserw.pdf Elektroniczne mierniki izolacji to przyrządy cyfrowe, np. mierniki MIC-1000, MIC-2500 i MIC 5000, firmy SONEL S. A.. Rys Elektroniczny miernik izolacji MIC

7 Napięcie pomiarowe w tych miernikach wytwarzane jest w programowalnej przetwornicy o dużej sprawności i dobrej stabilności, nawet przy znacznych zmianach charakteru obciążenia. Napięcie to można ustalać na wartości 100, 250, 500, 1000 i 2500V lub wybierać od 50V do 1000 lub 2500V, skokowo, co 10V, a dla MIC 5000 napięcie może być wybierane od 250 do 5000V skokowo, co 50V. Miernik cyfrowy podaje wymagane napięcia pomiarowe do badanego obiektu i po określeniu prądu płynącego w obiekcie, mikroprocesor oblicza rezystancję, a następnie wyświetla ją na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym. Wciśnięcie przycisku SEL w czasie trwania pomiaru umożliwia wyświetlenie wartości prądu upływu zamiast wartości rezystancji izolacji. Pomiar rezystancji izolacji można też wykonać miernikiem parametrów instalacji, czyli wielofunkcyjnym przyrządem mikroprocesorowym. Cyfrowy miernik MPI-508 jest wielofunkcyjnym przyrządem przeznaczonym do pomiarów impedancji pętli zwarcia, parametrów wyłączników RCD, rezystancji izolacji, niskonapięciowego pomiaru małych rezystancji, w tym ciągłości połączeń ochronnych prądem 200mA, pomiarów i rejestracji parametrów sieci oraz sprawdzania kolejności faz. MPI-508 jest niewielkim i poręcznym przyrządem, przystosowanym do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Rys Miernik MPI III. Schematy układów do pomiaru rezystancji izolacji Schemat układu do pomiaru rezystancji izolacji megaomomierzem Pomiar rezystancji izolacji wykonuje się prądem stałym, aby wyeliminować wpływ pojemności na wynik pomiaru. Odczyt wyniku pomiaru następuje po ustaleniu się wskazania (po ok. 0,5 do 1 min). Odczytujemy wtedy natężenie prądu płynącego przez izolację pod wpływem przyłożonego napięcia na skali przyrządu, wyskalowanej w MΩ. Wymagana dokładność pomiaru rezystancji wynosi do 20%. 7

8 Rys Układ pomiaru rezystancji izolacji przewodu elektrycznego za pomocą omomierza W takim układzie pomiarowym prąd przewodzenia (upływu) I składa się z dwóch składowych: Is prądu płynącego przez izolację (upływność skrośna) oraz Ip prądu płynącego po powierzchni materiału izolacji (upływność powierzchniowa). Pomiary rezystancji izolacji przewodów według PN-HD :2008 Rys Schematy pomiaru rezystancji izolacji przewodów w układzie TN-C a) między przewodami czynnymi: L1-L2, L1-L3, L2- L3*, b) między przewodami czynnymi a ziemią: L1-PEN, L2-PEN, L3-PEN *przewody czynne L1-L2, L1-L3, L2- L3 na czas pomiaru można zewrzeć. Rys Schematy pomiaru rezystancji izolacji przewodów w układzie TN-S a) między przewodami czynnymi: L1-N, L2-N, L3-N b) między przewodami czynnymi a ziemią: L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE ** ) ** ) do celów pomiarowych przewód neutralny N odłącza się od przewodu ochronnego, przewody czynne na czas pomiaru można zewrzeć 8

9 Schemat pomiaru rezystancji izolacji cyfrowym miernikiem MIC-1000 Przyrząd mierzy rezystancję izolacji, podając na badaną rezystancję RX napięcie pomiarowe U i mierząc przepływający przez nią prąd I, kontrolowany od strony zacisku COM. Przy obliczaniu wartości rezystancji izolacji miernik korzysta z prawa Ohma. Rys Schemat układu do pomiaru rezystancji izolacji cyfrowym miernikiem MIC Schemat pomiaru rezystancji izolacji cyfrowym miernikiem wielofunkcyjnym MPI-508 Pomiaru można dokonać przy jednym z trzech napięć: 250V, 500V i 1000V. Przyrząd posiada funkcję automatycznego rozładowania mierzonego obiektu przez wewnętrzną rezystancję, po zakończeniu lub przerwaniu pomiaru. Zakres pomiarowy wynosi do 3GΩ. Pomiary izolacji można wykonywać pojedynczo lub automatycznie, poprzez współpracę z adapterem miernika AutoISO-1000A. Adapter ten to niewielka przystawka, która automatycznie przełącza kolejne obwody pomiarowe (L1-L2, L1-L3 itd.). Dzięki temu możliwy jest pomiar rezystancji izolacji między wszystkimi parami żył w przewodach trzy-, cztero- i pięciożyłowych. Wszystkich niezbędnych przełączeń dokona sam przyrząd współpracujący z adapterem. Po wykonaniu, wyniki można zapisać do pamięci przyrządu. Rys Schemat układu do automatycznego pomiaru rezystancji izolacji przewodów wielożyłowych miernikiem MPI Pomiar rezystancji uziemienia Pomiar rezystancji uziemienia, czyli wyznaczenie maksymalnej wartości rezystancji uziemienia, wykonuje się w celu sprawdzenia jej zgodności z wymaganiami określonymi w normach i przepisach dotyczących ochrony przeciwporażeniowej, ochrony 9

10 odgromowej i przeciwprzepięciowej. Poprawna wartość rezystancji uziemienia zapewnia warunki poprawnej pracy urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych. IV. Zasady wykonywania pomiarów rezystancji uziemień Rezystancja statyczna uziemienia występuje między uziomem badanym a ziemią odniesienia. Mierzona jest przy przepływie prądu przemiennego o częstotliwości sieciowej (przy pomiarach prądem stałym, na wyniki pomiarów miałby znaczący wpływ elektrolityczny charakter przewodności gruntu). Rezystancja ta określa przydatności uziemienia w ochronie przeciwporażeniowej i ochronie odgromowej. Rezystancja uziomu zależy od rezystywności gruntu oraz od rodzaju i kształtu uziomu. Metody pomiaru rezystancji (impedancji) uziemień to: metoda techniczna przy użyciu amperomierza i woltomierza, metoda techniczna przy użyciu miernika cyfrowego MRU-100 (MRU-101), metoda kompensacyjna przy użyciu induktorowego miernika uziemień IMU. metoda techniczna przyrządem wykorzystywanym głównie do pomiarów impedancji pętli zwarciowej. V. Dobór miernika do pomiaru rezystancji uziemień Rys Cyfrowy miernik rezystancji uziemień i rezystywności gruntu IMU-10 Na rynku spotykamy różne wersje miernika rezystancji uziemienia IMU, które różnią się możliwościami i wyposażeniem. Cyfrowy miernik rezystancji uziemień i rezystywności gruntu typu IMU-10 jest przeznaczony do pomiaru: rezystancji uziemień odgromowych, rezystancji uziemień ochronnych i roboczych, rezystywności gruntu, małych rezystancji (np. połączeń wyrównawczych). Miernik umożliwia pomiar rezystancji uziemienia metodą techniczną cztero-, trzy- lub dwuprzewodową i bezpośredni odczyt wyniku pomiaru na dużym, czytelnym wyświetlaczu LCD. Posiada zasilanie z wbudowanej prądnicy napędzanej przy pomocy 10

11 korbki. Sygnalizacje ze zbyt dużą rezystancją obwodu napięciowego Rp i Rc oraz zbyt dużym napięciem zakłócającym Uz, mogą spowodować błąd pomiaru. Miernik IMU-10 spełnia zalecenia normy PN-EN dotyczące pomiarów w gospodarstwach rolnych, górna granica napięcia przy otwartym obwodzie: 25 V R.M.S. lub 35 V wartości szczytowej. Cyfrowy miernik rezystancji uziemienia MRU Rys Cyfrowy miernik rezystancji uziemienia i rezystywności gruntu MRU Na rynku spotykamy różne wersje miernika rezystancji uziemienia MRU, które różnią się możliwościami i wyposażeniem. Miernik rezystancji uziemienia i rezystywności gruntu MRU-200 umożliwia pomiary: metodą techniczną 2P/3P/4P, metodą techniczną z użyciem dodatkowych cęgów, metodą udarową, dwa rodzaje zbocza impulsu pomiarowego 4/10μs, 10/350μs, metodą dwucęgową bez konieczności rozmieszczania elektrod pomocniczych, rezystywności gruntu, prądu upływu. W MRU-200 zastosowano funkcjonalną i ergonomiczną obudowę nowej generacji. Obsługa miernika jest bardzo intuicyjna, co jest ważne przy wykonywaniu większej ilości pomiarów. VI. Schemat pomiaru rezystancji uziemień metodą techniczną Metoda techniczna pomiaru rezystancji uziomu nadaje się szczególnie do pomiaru małych rezystancji w granicach od 0,01 do 1Ω. W metodzie technicznej należy użyć amperomierza o wysokiej klasie dokładności i o odpowiednim zakresie pomiarowym, woltomierza o dużej rezystancji wewnętrznej 1000 Ω/V, magnetoelektrycznego lub lampowego, klasy dokładności do 0,5 oraz uziomów pomocniczych. W pomiarze należy zastosować dwa uziomy pomocnicze: sondę 11

12 prądową Sp i sondę napięciową Sn. Obwód prądowy układu pomiarowego składa się z obwodu wtórnego transformatora, amperomierza, uziomu badanego E i sondy prądowej Sp. Obwód napięciowy układu pomiarowego składa się z woltomierza, uziomu badanego E i elektrody napięciowej Sn. Odległości między uziomem badanym S a sondą napięciową Sn i sondą prądową Sp oraz sposób rozmieszczenia uziomów pomocniczych Sn i Sp, mają zasadniczy wpływ na dokładność pomiarów. Sonda napięciowa Sn powinna znajdować się w połowie odległości między uziomem badanym E a elektrodą prądową Sp, poza strefą rozpływu prądów. Wymagane odległości między uziomami przy pomiarach rezystancji uziomów przedstawiono poniżej. Tabela 4.3. Odległości między uziomami przy pomiarach rezystancji uziomu Elementy układu pomiarowego metody technicznej muszą spełniać następujące wymagania: źródło prądu przemiennego powinno wymuszać prąd o wartości lub przebiegu pozwalającym wyeliminować istotne wpływy prądów zakłóceniowych (np. prądów błądzących) na wyniki pomiarów, 12

13 amperomierz powinien umożliwiać pomiar prądu o wartości i kształcie wymuszanym przez źródło prądu pomiarowego, elektroda prądowa Sp powinna być oddalona od badanego uziomu E tak, aby między elektrodą Sp i badanym uziomem występowała tzw. strefa potencjału zerowego, V=0, przewody i elektroda prądowa powinny mieć ograniczoną rezystancję tak, aby zastosowane źródło prądu wymuszało prąd pomiarowy o wartości pozwalającej zmierzyć napięcie uziomowe UE, elektroda napięciowa Sn powinna być pogrążona w gruncie w miejscu, w którym potencjał V = 0, przewody łączące elementy obwodów pomiarowych powinny być izolowane od ziemi, usytuowane względem siebie (obwodów prądowych i obwodów napięciowych), w sposób uniemożliwiający indukowanie się napięcia zakłócającego w obwodzie napięciowym, stosunek rezystancji wewnętrznej woltomierza Rv do rezystancji uziemienia elektrody napięciowej Sn, powinien być na tyle duży, aby błąd pomiaru napięcia uziomowego UE był w granicach dopuszczalnych, woltomierz powinien mieć zakres pomiarowy, pozwalający mierzyć występujące w czasie pomiaru napięcie UE. Do wymuszania prądu uziomowego IE stosuje się źródła prądu przemiennego o częstotliwości sieciowej 50 Hz, pozwalające wymuszać prąd wielokrotnie większy od prądów zakłóceniowych tej samej częstotliwości. Norma PN-E-05155: 2002 określa, że poprawne wyniki pomiarów rezystancji statycznej uziemień uzyskuje się przy wymuszeniu prądu pomiarowego o częstotliwości 50 Hz i amplitudzie około 20krotnie większej od amplitudy prądu zakłóceniowego o tej samej częstotliwości. Wartości napięć wywołanych prądami zakłóceniowymi wyznacza się poprzez pomiar napięcia między badanym uziomem a ziemią odniesienia, bez wymuszania prądu pomiarowego. Rys Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu E metodą techniczną Oznaczenia: E uziom badany, S n uziom pomocniczy (sonda napięciowa), S p uziom pomocniczy (sonda prądowa), Tr transformator 13

14 W czasie pomiaru, prąd uziomowy IE o stałej wartości przepływa między uziomem badanym E a uziomem pomocniczym Sp, umieszczonym w takiej odległości od uziomu badanego, że oba uziomy nie oddziaływają na siebie. Rezystancję uziemienia uziomu RE w Ω można obliczyć na podstawie wskazań amperomierza wartości prądu uziomowego IE i woltomierza napięcia uziomowego UE, korzystając z prawa Ohma: Schemat układu pomiaru rezystancji uziemień metodą kompensacyjną Prądniczka G zmienia wymuszony prąd pomiarowy z częstotliwości różnej od częstotliwości sieciowej, pozwalającej wyeliminować wpływ prądów błądzących o częstotliwości sieciowej na wynik pomiaru. Spadek napięcia na potencjometrze Rr kompensuje napięcie uziomowe UE, względem elektrody napięciowej (spadek napięcia pomiędzy E a Sn). Kompensacja występuje wtedy, gdy galwanometr Ga wskazuje zero, zachodzi równość: UE = Ur. Wartość mierzonej rezystancji uziemienia uziomu wyznacza się mnożąc odczytaną na skali ilość działek, przez ustawiony zakres pomiarowy. Rys Uproszczony schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu E metodą kompensacyjną Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu E miernikiem IMU W metodzie kompensacyjnej pomiaru rezystancji uziemienia korzysta się z miernika IMU. Aby wykonać pomiar rezystancji uziemienia miernikiem IMU, należy: przygotować układu uziomów pomocniczych względem badanego uziomu jak przy metodzie technicznej, sprawdzić poprawność działania miernika zgodnie z instrukcją producenta, ustawić przełącznik zakresów w pozycji odpowiadającej przewidywanej wartości pomiaru, obracając korbką przyrządu (160 obr./min.) regulować potencjometrem do czasu uzyskania zerowego wskazania galwanometru, 14

15 odczytać wartość wskazaną na podziałce potencjometru w omach, pomnożyć przez stawiony mnożnik przełącznika zakresów. Rys Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia uziomu E miernikiem IMU Schemat pomiaru rezystancji uziemień miernikiem rezystancji (impedancji) pętli zwarciowej Przyrządy pomiarowe przeznaczone głównie do pomiaru rezystancji (impedancji pętli zwarciowej), mierzą sumaryczną rezystancję: uzwojeń transformatora, przewodów, uziemienia badanego i uziemienia punktu neutralnego sieci. Rys Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia miernikiem rezystancji (impedancji) pętli zwarciowej Jeżeli wartość zmierzonej rezystancji nie przekracza wartości dopuszczalnej, to uzyskana rezystancja uziomu badanego jest dopuszczalna. W przeciwnym przypadku konieczne jest wyliczenie prądu pomiarowego i wykonanie dodatkowego obwodu na- 15

16 pięciowego (metoda techniczna). W przeciwnym przypadku konieczne jest wyliczenie prądu pomiarowego i wykonanie dodatkowego obwodu napięciowego (metoda techniczna). Schemat układ do pomiaru rezystancji uziemień metodą techniczną z wykorzystaniem miernika rezystancji pętli Metodą techniczną możemy mierzyć rezystancję uziomu, wykorzystując miernik rezystancji pętli zwarcia, przy pomiarze w sieci TN i TT. Badany uziom nie może być połączony metalicznie z uziemieniem lub przewodami ochronnymi PE układu sieciowego, z którego zasilany jest miernik rezystancji pętli zwarcia. Rys Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemień metodą techniczną z wykorzystaniem miernika rezystancji pętli zwarcia VII. Zasady wykonywania pomiaru impedancji pętli zwarciowej Pomiar impedancji pętli zwarciowej przeprowadza się w zakresie sprawdzenia skuteczności ochrony przy uszkodzeniu, za pomocą samoczynnego wyłączenia zasilania w układzie sieci TN. Badanie pozwala określić, czy spełniony jest warunek: U 1 U Z 2 s I R gdzie: Zs impedancja pętli zwarciowej, obejmującej źródło zasilania, przewód liniowy do miejsca zwarcia i przewód ochronny od miejsca zwarcia do źródła zasilania, Ia prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia zabezpieczającego w wymaganym czasie, Uo nominalne napięcie przewodu liniowego względem ziemi. Prąd Ia określa się na podstawie charakterystyk czasowo-prądowych urządzeń zabezpieczających dla wymaganych czasów wyłączenia (na przykład 0,2; 0,4; 5 s przy 16

17 Uo=230 V) lub znamionowego prądu różnicowego przy zastosowaniu urządzeń ochronnych różnicowoprądowych. Pomiar impedancji pętli zwarciowej należy wykonać przy tej samej częstotliwości, jak częstotliwość znamionowa obwodu. Przed wykonaniem pomiaru impedancji pętli zwarciowej należy przeprowadzić próbę ciągłości elektrycznej przewodów ochronnych. Jeżeli do samoczynnego wyłączenia zasilania zastosowano urządzenia ochronne różnicowoprądowe o prądzie I 500 ma, to zwykle pomiar impedancji pętli zwarciowej nie jest konieczny. Pomiar impedancji pętli zwarciowej można wykonać: metodą techniczną, przy użyciu woltomierza i amperomierza, lecz obecnie praktycznie tej metody się nie stosuje; metodą spadku napięcia; przy użyciu specjalnych przyrządów. VIII. Mierniki impedancji pętli zwarcia Na rynku można spotkać wiele typów mierników impedancji pętli zwarcia, różniących się wyposażeniem oraz funkcjami pomiarowymi. Zasada działania mierników impedancji pętli zwarcia serii MZC-200 i MZC 300 oparta jest na metodzie spadku napięcia. Rys Miernik impedancji pętli zwarcia MZC MZC-304 najmniejszy na rynku przyrząd do pomiarów impedancji pętli zwarcia (sieci 230/400V) oraz ciągłości połączeń ochronnych i wyrównawczych. Pomiary pętli zwarcia wykonywane są z rozdzielczością 0,01Ω (również podczas pomiarów w sieciach zabezpieczonych wyłącznikami RCD). Podświetlana klawiatura oraz obudowa o stopniu ochrony IP67, odporna na uszkodzenia ułatwiają pracę w trudnych warunkach. 17

18 Rys Miernik impedancji pętli zwarciowej MZC Miernik wykonany w specjalnej, odpornej na niekorzystne warunki obudowie. Może pracować w sieciach o napięciach znamionowych od 100 do 750V, umożliwiając dokładne pomiary impedancji pętli zwarciowej, również w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi bez konieczności bocznikowania tych wyłączników (w obu przypadkach z rozdzielczością 0,01Ω). Przyrząd spełnia wymogi kategorii bezpieczeństwa CAT IV 600V (CAT III 1000V). Rys Miernik impedancji pętli zwarcia MZC Miernik MZC-306 umożliwia pomiary w sieciach o bardzo szerokim zakresie napięć ( V). Umożliwia również pomiary w instalacjach przemysłowych 400/690V. Rozdzielczość wyniku pomiaru wynosi 0,01Ω (również podczas pomiarów w sieciach zabezpieczonych wyłącznikami RCD). 18

19 Obudowa wykonana w stopniu ochrony IP54 jest wytrzymała na uszkodzenia mechaniczne Rys Silnoprądowy miernik impedancji pętli zwarcia SONEL MZC-310S Cyfrowy miernik MZC-310S przeznaczony jest do pomiarów impedancji pętli zwarcia, ze szczególnym uwzględnieniem obwodów charakteryzujących się bardzo małymi jej wartościami (rzędu mω). Dodatkowo przyrząd wyposażono w unikatową funkcję pomiaru spodziewanego napięcia dotykowego i napięcia rażenia. IX. Schemat układu do pomiaru impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia W załączniku D normy PN-IEC podane są 2 metody pomiaru impedancji pętli zwarcia dla układów sieci TN. Impedancję pętli zwarcia sprawdzanego obwodu należy zmierzyć załączając na krótki okres obciążenie o znanej impedancji. Napięcie sprawdzanego obwodu należy zmierzyć załączając lub wyłączając obciążenie o regulowanej rezystancji R. Impedancję pętli zwarciowej oblicza się według wzoru: gdzie: U 1 U Z 2 s I R Zs impedancja pętli zwarciowej, U1 napięcie zmierzone z wyłączoną rezystancją obciążenia, U2 napięcie zmierzone z włączoną rezystancją obciążenia, IR prąd płynący przez rezystancję obciążenia. 19

20 Rys Schemat układu do pomiaru impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia Pomiar impedancji pętli zwarcia przy zastosowaniu oddzielnego zasilania Pomiar może być wykonywany po wyłączeniu normalnego źródła zasilania i zwarciu uzwojenia pierwotnego transformatora. Rys Schemat układu do pomiaru impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia, po wyłączeniu normalnego źródła zasilania i zwarciu uzwojenia pierwotnego transformatora Zasilanie napięciem przy tej metodzie odbywa się z oddzielnego źródła zasilania. Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru: ZS = U/I, gdzie: Z impedancja pętli zwarcia, U napięcie zmierzone podczas próby, I prąd zmierzony podczas próby. 20

21 Bibliografia: 1. Hörnemann E., Hübscher H., Klaue J., Schierack K., Stolzenburg R. (1998). Elektrotechnika. Instalacje elektryczne i elektronika przemysłowa. Warszawa: WSiP. 2. Instrukcja obsługi miernika typu IMI-33 oraz IMI Instrukcja obsługi cyfrowego miernika rezystancji uziemień i rezystywności gruntu IMU Instrukcja obsługi cyfrowego miernika rezystancji uziemień i rezystywności gruntu MRU Instrukcja obsługi miernika impedancji pętli zwarcia MZC-304 oraz MZC Instrukcja obsługi miernika izolacji typu MIC Instrukcja obsługi miernika izolacji typu MPI Instrukcja obsługi silnoprądowego miernika impedancji pętli zwarcia MZC-310S. 9. Kupras K. (2006). Wytyczne pomiary w elektroenergetyce do 1 kv. Warszawa: Centralny Ośrodek Szkolenia i Wydawnictwo SEP. 10. Łasak F. (2005). Badania odbiorcze i eksploatacyjne w instalacjach i urządzeniach elektrycznych do 1 kv. Warszawa: Centralny Ośrodek Szkolenia i Wydawnictw SEP. 11. Markiewicz H. (2005). Instalacje elektryczne. Warszawa: WNT. 12. Musiał E. (2005). Instalacje i urządzenia elektroenergetyczne. Warszawa: WSiP. 13. Norma PN-IEC Poradnik inżyniera elektryka t. 3. (2005). Praca zbiorowa. Warszawa: WNT. 15. Strojny J. (2004/2005). Podręcznik INPE dla elektryków. Warszawa: COSiW SEP. 16. Bastian P., Schuberth G., Spielvogel O., Steil H-J., Tkotz K., Ziegler K. (2003). Praktyczna elektrotechnika ogólna. Warszawa: Rea. 17. Katalog mierników firmy Sonel. 18. Katalog mierników firmy Metrel. 19. Katalogi bezpieczników, wyłączników instalacyjnych i różnicowoprądowych oraz osprzętu instalacyjnego. 20. Michel K., Sapiński T (1999). Czytam rysunek elektryczny. Warszawa: WSiP. Netografia: