<< wstecz

Wykonywanie pomiarów odbiorczych i okresowych pomiarów ochronnych w

instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym do 1 kV

Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN ; Skuteczność ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT ; Skuteczność ochrony w układzie IT ; Sprawdzanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach z elementami energoelektronicznymi ; Ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania ; Ochrona przy użyciu urządzeń ochronnych różnicowoprądowych ; Ochrona przy użyciu połączeń wyrównawczych ; Sprawdzanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej ; Mierniki do sprawdzania zabezpieczeń nadmiarowo-prądowych ; Błędy popełniane przy pomiarze impedancji pętli zwarcia ; Wykonywanie pomiarów w instalacjach z wyłącznikami różnicowoprądowymi ; Metody sprawdzania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami ochronnymi różnicowoprądowymi ; pomiar napięcia dotykowego UB ; pomiar rezystancji uziemienia RE ; pomiar czasu wyłączania wyłącznika różnicowoprądowego

 

7.  Samoczynne wyłączenie zasilania w sieci TN

Sprawdzenie skuteczności ochrony przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek:

                                                                         ZS x Ia  L UO                                                                [8],

gdzie: ZS - impedancja pętli zwarcia w [W],
             Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego;
            Uo - napięcie fazowe sieci w [V]

Przeprowadza się pomiar impedancji pętli zwarciowej ZS i określa prąd Ia na postawie charakterystyk czasowo-prądowych urządzenia ochronnego lub znamionowego prądu różnicowego urządzeń ochronnych różnicowoprądowych. Ia dobieramy z charakterystyki zastosowanego urządzenia zabezpieczającego tak aby wyłączenie następowało w  wymaganym czasie 0,2; 0,4 lub 5 s zgodnie z wymaganiami p. 413.1.3. normy PN-IEC 60364-4-41. O wartości wymaganego czasu decyduje rodzaj badanych urządzeń i warunki środowiskowe w jakich są eksploatowane.

Impedancja pętli zwarcia wynika z sumy rezystancji przewodów doprowadzających, impedancji uzwojeń transformatora, impedancji wszystkich urządzeń i przewodów znajdujących się w instalacji odbiorczej aż do punktu pomiaru.  Przy obliczaniu impedancji pętli zwarcia przez projektanta wynik należy powiększyć o 25 %.

Norma zaleca aby pomiar impedancji pętli zwarcia wykonywać przy częstotliwości znamionowej prądu obwodu.

7.1.  Pomiar metoda techniczną

Pomiar ten wykonuje się przy użyciu woltomierza i amperomierza lecz obecnie praktycznie tej metody nie stosuje się. Przy tej metodzie osobno mierzymy i obliczymy rezystancję Rx badanej pętli zwarcia następnie mierzymy i obliczamy reaktancję Xx pętli zwarcia. Impedancja pętli zwarcia jest sumą geometryczną rezystancji i reaktancji i wynosi:                                                                                                              ZS  =  W                                                    [9]

Stosowanie tej metody grozi pojawieniem się niebezpiecznego napięcia dotykowego na chronionych odbiornikach, które może wystąpić przy przerwie w przewodzie ochronnym. Dlatego przed właściwym pomiarem należy włączyć w badaną pętlę rezystor kontrolny rzędu 6 kW.

            W załączniku D normy PN-IEC 60364-6-61 podane są 2 metody pomiaru impedancji pętli zwarcia dla układów sieci TN

 

7.2.  Pomiar impedancji pętli zwarciowej metodą spadku napięcia.

            Impedancję pętli zwarcia sprawdzanego obwodu należy zmierzyć załączając na krótki okres obciążenie o znanej impedancji - rys. 4.

Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:              ZS = (U1 - U2)/IR                             [10]
gdzie:  ZS - impedancja pętli zwarcia;  U1  - napięcie pomierzone bez włączonej rezystancji obciążenia; U2 - napięcie pomierzone z włączoną rezystancją obciążenia;
 
IR - prąd płynący przez rezystancję obciążenia. Różnica pomiędzy U1 i U2 powinna być znacząco duża.

Na tej metodzie oparta jest zasada działania prawie wszystkich mierniki impedancji pętli zwarcia, takich jak: MOZ, MR-2, serii MZC-200 i MZC 300.

 

                    

                        Rys. 4.  metoda pomiaru impedancji pętli zwarcia

7.3.  Pomiar impedancji pętli zwarcia przy zastosowaniu oddzielnego zasilania.

 Metoda 2 -      Pomiar może być wykonywany po wyłączeniu normalnego źródła zasilania i zwarciu uzwojenia pierwotnego transformatora.

                                    Rys. 5. metoda 2 pomiaru pętli zwarcia

Zasilanie napięciem przy tej metodzie odbywa się z oddzielnego źródła zasilania.
Impedancja pętli zwarcia obliczana jest ze wzoru:              ZS = U/I                       [11]

  gdzie: Z - impedancja pętli zwarcia;
             U - napięcie zmierzone podczas próby;
              I - prąd zmierzony podczas próby.

 

7.4.  Skuteczność ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT

Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w układzie TT może polegać na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek samoczynnego wyłączenia zasilania gdy zastosowane zabezpieczenie cechuje się małą wartością prądu Ia:  ZS x Ia  L UO                                                   [ 8 ]

Zgodnie z normą sprawdzamy czy spełniony jest warunek obniżenia napięcia dotykowego poniżej wartości dopuszczalnej długotrwale:        RA x Ia  L UL                                                                   [12]

gdzie: RA - suma rezystancji uziomu i przewodu ochronnego łączącego części prze-
                    wodzące dostępne;
             Ia - prąd zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego;
            UL - napięcie dotykowe dopuszczalne długotrwale 50 [V]-warunki środowiskowe normalne
                   oraz 25 i mniej [V] - warunki środowiskowe o zwiększonym niebezpieczeństwie
                   porażenia.
Jeżeli urządzeniem ochronnym jest urządzenie różnicowoprądowe to znamionowy prąd wyzwalający I
Dn jest prądem Ia

Przeprowadzamy pomiar rezystancji uziomu i przewodu ochronnego aby sprawdzić czy rezystancja zastosowanego uziomu jest dostatecznie mała i dla  dopuszczalnego długotrwale napięcia dotykowego spełniony jest warunek skuteczności ochrony a  mogące pojawić się napięcie dotyku nie przekroczy wartości dopuszczalnej długotrwale UL.

7.5.  Skuteczność ochrony w układzie IT

            W układzie IT sprawdzamy czy spełniony jest warunek :
                                                           RA x Id 
L UL                                                                    [13]

gdzie Id - prąd pojemnościowy przy pojedynczym zwarciu z ziemią, pozostałe oznaczenia jak w układzie TT

Przy podwójnym zwarciu z ziemią w układzie IT muszą być spełnione następujące
warunki:
- jeżeli nie jest stosowany przewód neutralny            
ZS  L                        [14]
- jeżeli jest stosowany przewód neutralny         Z`S L                                     [15]

gdzie:ZS - impedancja pętli zwarcia obejmująca przewód fazowy i przewód ochronny [W],
         Z`S - impedancja pętli zwarcia obejmująca przewód neutralny i przewód
                   ochronny w [
W],
          Ia  - prąd [A] zapewniający samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego w wy-
                maganym czasie zależnym od napięcia znamionowego instalacji i od rodzaju
                 sieci].

Metoda pomiarów dla tych przypadków jak w układzie TN.

7.6. Sprawdzanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach z elementami energoelektronicznymi

W wielu napędowych układach elektrycznych stosowane są urządzenia energoelektroniczne takie jak sterowniki mikroprocesorowe, przetwornice częstotliwości i falowniki.

Urządzenia energoelektroniczne charakteryzują się wieloma specyficznymi właściwościami, które to czynniki utrudniają dobór środków ochrony przeciwporażeniowej i przeciwpożarowej zapewniającej bezpieczną pracę obsługi oraz bezpieczne funkcjonowanie instalacji elektrycznej, układu energoelektronicznego i zasilanego urządzenia roboczego.

Przy doziemieniu na wyjściu prostownika w przemienniku częstotliwości połączonego w układzie trójfazowego mostka, skuteczna wartość prądu w przewodzie ochronnym może osiągnąć wartość  razy większą niż w przewodzie fazowym. Wartość maksymalna prądu fazowego i prądu w przewodzie ochronnym jest taka sama, co znacznie utrudnia ochronę przeciwporażeniową. Utrudnia to dobór zabezpieczeń nadprądowych przemiennika i jego instalacji zasilającej.

Wynika stąd konieczność stosowania połączeń ochronnych o odpowiednio dużym przekroju oraz stosowania zacisków gwarantujących dużą pewność połączeń tych przewodów. Przy doziemie-niach wewnątrz układu energoelektronicznego o napięciu dotykowym decyduje rezystancja lub impedancja połączeń ochronnych. Zwykle wymaga się, aby rezystancja połączeń wyrównawczych nie była większa niż 0,1 W.

W przypadku uszkodzenia izolacji podstawowej przemiennika częstotliwości, w przewodzie ochronnym PE obwodu głównego może płynąć, prąd stały lub przemienny o wartości zależnej od miejsca doziemienia. Prąd doziemienia może mieć różną wartość w zależności od kąta wysterowania prostownika. W związku z tym pojęcie pętli zwarcia w układach przekształtnikowych nie ma zastosowania.

Istotnym elementem ochrony przed dotykiem pośrednim jest szyna ochronna PE, instalowana wewnątrz obudowy przemiennika, która powinna być połączona przewodem ochronnym z zaciskiem ochronnym rozdzielnicy zasilającej. Z szyną tą powinny być połączone przewodami wyrównawczymi, mocowanymi w sposób pewny, wszystkie części składowe układu i części przewodzące obce, celem ograniczenia napięcia dotykowego względem sąsiednich uziemionych części przewodzących w przypadku uszkodzenia izolacji do obudowy.

7.6.1. Ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania

3 Ochrona przy użyciu przetężeniowych urządzeń zabezpieczających

Ze względu na niemożność wyznaczenia pętli zwarcia przy doziemieniu za przemiennikiem lub w jego obrębie, nie jest możliwe zastosowanie zewnętrznego zabezpieczenia nadmiarowoprądo-wego, które umożliwiałoby pracę zasilanych napędów w całym zakresie obciążeń bez nieselektywnych wyłączeń i zapewniało skuteczne wyłączenie w przypadku doziemienia bez względu na aktualne wysterowanie przemiennika.

Zabezpieczenia ziemnozwarciowe i zwarciowe realizowane przez układ sterowania i kontroli przemiennika i będące jego integralną częścią, mogą wykryć doziemienie, jednak sposób ich działania (zablokowanie funkcji zabezpieczenia, sygnalizacja lub zablokowanie falownika) różnią się w zależności od wykonania przemiennika i często są ustawiane programowo. Użytkownik urządzenia, jak również osoba sprawdzająca skuteczność ochrony przeciwporażeniowej, nie dysponują najczęściej informacjami o sposobie działania zabezpieczenia ziemnozwarciowego lub zwarciowego, ani nie znają wartości przy których to działanie następuje (dane te nie są podawane w DTR).
Ponadto zabezpieczenia powodują co najwyżej zablokowanie zaworów falownika, co - w rozumieniu przepisów o ochronie przeciwporażeniowej - nie jest wyłączeniem zasilania. Można stwierdzić, iż zastosowanie przetężeniowych urządzeń zabezpieczających nie jest możliwe w tym przypadku.

3 Ochrona przy użyciu urządzeń ochronnych różnicowoprądowych

Urządzenia ochronne różnicowoprądowe stosowane do zabezpieczania przemienników muszą charakteryzować się cechami, których nie wymaga się od zabezpieczeń stosowanych w instalacjach bez tych urządzeń. Obszar objęty ochroną zależy od umiejscowienia wyłącznika różnicowoprądowego. Jeżeli zostanie on zainstalowany na wejściu przemiennika, strefa ochronna obejmie przemiennik i zasilane z niego odbiory. Jeżeli zostanie on zainstalowany na wyjściu - chronione będą jedynie zasilane silniki. Obydwa rozwiązania mają swoje zalety i wady.

A)   Wyłącznik zainstalowany na dopływie do przemiennika powinien być tak dobrany, aby nie powodował wyłączeń pod wpływem prądów upływowych w zabezpieczonym obwodzie. Przed doborem wyłącznika należy pomierzyć prąd upływowy, który zależy w znacznym stopniu od zastosowanego filtru, długości i typu przewodów zasilających silnik oraz od pojemności uzwojeń silnika. Zastosowany wyłącznik musi w sposób skuteczny reagować na prądy upływowe pojawiające się w dowolnym miejscu obwodu chronionego, czyli na odkształcone prądy przemienne o zmieniającej się w szerokich granicach częstotliwości oraz na prądy wyprostowane o różnej zawartości tętnień powinien być to wyłącznik typu B. Przepływ prądu ziemnozwarciowego nie ustaje w chwili odłączenia zasilania. Zmienia się droga jego przepływu, gdyż od uszkodzonego obwodu odłączone zostaje połączenie z ziemią o małej impedancji, którym jest punkt gwiazdowy transformatora zasilającego sieć.
Z chwilą wyłączenia zasilania obwód ziemnozwarciowy, w którym źródłem zasilania jest duża pojemność C, będzie zamykał się przez rezystancję izolacji faz nie dotkniętych doziemieniem. Prąd ziemnozwarciowy, zmniejszy się szacunkowo do ok. 1 mA.

B)  Wyłącznik zainstalowany na wyjściu przemiennika powinien reagować na prądy różnicowe o częstotliwościach mieszczących się w zakresie regulacji przetwornicy, należy stosować wyłączniki typu B, które reagują na przepływ prądów stałych.

W większości układów napędowych w praktyce skuteczną ochronę można zapewnić stosując wyłączniki typu A, kilkakrotnie tańsze od wyłączników typu B.

7.6.2. Ochrona przy użyciu połączeń wyrównawczych

W układach energoelektronicznych istotną rolę w ochronie przeciwporażeniowej odgrywają połączenia ochronne i wyrównawcze, których celem jest wyrównanie potencjału między poszczególnymi częściami układu w przypadku wystąpienia doziemienia. Aby połączenia wyrównawcze pełniły rolę niezależnego środka ochronnego, muszą być wykonane z uwzględnieniem dwu zasadniczych czynników:

A)     muszą zapewniać wyrównanie potencjałów pomiędzy częściami przewodzącymi dostępnymi urządzenia będącego źródłem zagrożenia (przemiennika lub silnika) a jednocześnie dostępnymi częściami przewodzącymi obcymi. Warunek ten powinien być spełniony dla prądu ziemnozwar-ciowego, powodującego wyłączenie zasilania w wymaganym czasie przez najbliższe od strony zasilania zabezpieczenie nadprądowe. Napięcie dotykowe wyższe od napięcia dotykowego dopuszczalnego długotrwale nie może pojawić się pomiędzy żadną z części przewodzących objętych połączeniami wyrównawczymi a jakąkolwiek jednocześnie dostępną częścią przewodzącą nie objętą nimi lub powierzchnią gruntu.

B)     Przekrój przewodów użytych do wykonania połączeń powinien być jak największy i spełniać wymagania PN-IEC 60364-5-54

C)          Przekrój przewodu ochronnego dobiera się z uwagi na ochronę urządzenia i instalacji przed porażeniem lub pożarem, zaś sposób ich prowadzenia powinien być taki aby eliminować zakłócenia elektromagnetyczne czyli zapewniać kompatybilność elektromagnetyczna.

Przewody ochronne łączące sieć zasilającą z przemiennikiem i silnikiem należy prowadzić łącznie z przewodami przewodzącymi prąd główny. Taki sposób prowadzenia przewodów zmniejsza poziom zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez obwody główne i sprzyja ograniczaniu składowej zgodnej przepięć atmosferycznych.

Przy instalowaniu układów energoelektronicznych należy zadbać o pewność połączeń ochronnych i wyrównawczych. Zaleca się łączenie ich na dwie śruby, co gwarantuje właściwy i pewny zestyk. Do jednego zacisku ochronnego nie powinno się łączyć kilku przewodów wyrównawczych lub ochronnych, ponieważ nie gwarantuje to dobrego i pewnego połączenia stykowego. W przypadku zasilania przemiennika przewodem pięciożyłowym, przewód ochronny PE, powinny stanowić dwie żyły N i PE. W tym przypadku długotrwały prąd zwarciowy o wartości ok.  większej niż prąd w przewodzie fazowym nie uszkodzi przewodu ochronnego, oraz ograniczone zostanie napięcie dotykowe, towarzyszące doziemieniu.

7.6.3. Sprawdzanie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej

Sposób sprawdzenia skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach z elementami energoelektronicznymi zależy od zastosowanego środka ochronnego.

Sprawdzenie wyłącznika różnicowoprądowego polega na pomiarze prądu różnicowego powodującego jego zadziałanie oraz pomiarze czasu tego zadziałania i porównanie wartości zmierzonych z dopuszczalnymi. Pomiar czasu zadziałania powinien być przeprowadzony przy wymuszeniu prądu różnicowego o wartości dla której producent deklaruje maksymalną wartość czasu.

Obecnie w kraju dostępnych jest wiele testerów i mikroprocesorowych mierników wyłączników różnicowoprądowych i to dla wszystkich typów wyłączników. Należy przestrzegać zasady żeby wyłączniki różnicowoprądowe typu A i B były sprawdzane odpowiednimi miernikami przeznaczonymi dla tego typu wyłączników. Zakłócenia radioelektryczne wytwarzane przez przemienniki silnie zakłócają pomiary wielkości elektrycznych, co może powodować różnicę wskazań przyrządów pomiarowych, gdy zostaną zastosowane mierniki przystosowane do wykonywania pomiarów w obwodach zasilanych napięciem sinusoidalnym 50 Hz - dla wyłączników typu AC.

Zalecanym sposobem oceny skuteczności połączeń wyrównawczych po ich zainstalowaniu oraz w przypadku zmiany warunków w miejscu usytuowania chronionych urządzeń mogącej mieć wpływ na ich skuteczność, powinien być pomiar napięć rażeniowych, szczególnie występujących napięć względem podłoża. Pomiar napięć rażeniowych polega na pomiarze rezystancji połączeń ochronnych i obliczeniu napięcia rażenia jakie może pojawić się w przypadku przepływu prądu uszkodzeniowego przez te połączenia.

W przypadku pomiarów okresowych wystarczające wydają się być oględziny stanu przewodów i ich połączeń. Doświadczenia ruchowe wykazują, że przewody wyrównawcze, łączące urządzenia elektryczne z innymi częściami przewodzącymi lub zbrojeniami budynków, prowadzone niezależnie od przewodów lub kabli zasilających, są często narażone na uszkodzenia mechaniczne. Ponadto nie są one kojarzone przez personel "nieelektryczny" z bezpieczeństwem eksploatacji urządzeń i bywają np. przy pracach konserwacyjnych urządzeń technologicznych odłączane od tych urządzeń. Dlatego przy ich stosowaniu należy sporządzać dokumentację określająca, jaki obszar (urządzenia, elementy) mają one obejmować. Oględziny ich stanu powinny odbywać się o wiele częściej, niż wynika to z określonej przepisami częstości badań kontrolnych środków ochrony przed dotykiem pośrednim.

7.7.  Mierniki do sprawdzania zabezpieczeń nadmiarowo-prądowych.

Do pomiarów impedancji pętli zwarcia ZS przy ocenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w nowych i użytkowanych instalacjach elektrycznych z zabezpieczeniami nadmiarowoprądowymi używanych jest wiele mierników takich jak: MW 3, MZK-2, MPZ-1, MIZ, MZW-5, MR-2, MOZ, MZC-2, OMER-1, MZC-300, MZC-301, MZC-302 i MZC-303.

Miernikami nowej generacji do pomiarów impedancji pętli zwarcia są:
  - Miernik skuteczności zerowania MZC-2 produkcji Firmy TIM SA. Jest to lekki przenośny przyrząd z odczytem cyfrowym, służący do pomiaru rezystancji w obwodach samoczynnego wyłączenia zasilania i rezystancji uziemień ochronnych oraz napięć przemiennych. Nadaje się do szybkiego i wygodnego sprawdzania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach o napięciu 74 do 400 V, w dwóch zakresach pomiarowych
0 -19,99
W i 0 - 199,9 W. Umożliwia on wykonanie  pomiaru pętli faza-faza i faza-PE lub PEN, następnie obliczenie rezystancji przewodu  ochronnego PE lub PEN.
Pomiar rezystancji pętli zwarciowej odbywa się prądem zwarciowym o natężeniu 25 A Wybór zakresu pomiarowego i start pomiaru odbywa się jednym klawiszem

  - Oferowane przez TIM cztery nowe mierniki impedancji pętli zwarcia MZC-300, MZC-301,
MZC-302 i MZC-303 umożliwiają pomiar impedancji pętli zwarcia i jej składowych: reaktancji; rezystancji i kąta fazowego oraz ustalenie prądu zwarciowego.

  - Miernik Impedancji Zwarciowej typu MIZ produkcji Zakładów Elektronicznych ERA jest przeznaczony do badania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej urządzeń elektrycznych w sieciach o napięciu fazowym 220 V z uziemionym punktem zerowym,  w podzakresach :
 -   0,5
W i 1,5 W dla kąta fazowego 0 do 60O i prądu pomiarowego w pętli do 50 A
 -   5
W i 15 W dla kąta fazowego <15O i prądu pomiarowego do 5 A.
   Czas przepływu prądu pomiarowego 20 ms.

Dzięki zastosowaniu blokady elektronicznej zabezpieczono miernik od przeciążenia zbyt częstymi pomiarami.

Jest to więc miernik nadający się do pomiarów obwodów zabezpieczonych bezpiecznikami topikowymi o dużych prądach, gdzie dla skutecznej ochrony przeciwporażeniowej wymagana jest mała wartość impedancji pętli zwarcia, często poniżej 0,1 W.

  - Miernik parametrów sieci OMER-01 produkcji Zakładów Elektronicznych ERA zapewnia bezpośredni pomiar impedancji pętli zwarcia zgodnie z wymaganiami normy PN-IEC 60364-4-41, w podzakresach 0,5 do 9,99 W, 10 do 99,9 W i 100 do 200 W dla prądu pomiarowego w pętli do 40 A. Czas przepływu prądu pomiarowego 20 ms. Mierzy on impedancję pętli zwarcia Zp, kąt fazowy pętli zwarcia Yp napięcie sieci Us i częstotliwość napięcia fs.

7.8.  Błędy popełniane przy pomiarze impedancji pętli zwarcia

Mierząc impedancję pętli zwarcia można popełnić błędy, dające w wyniku zawsze niższą wartość impedancji mierzonej pętli niż jej rzeczywista wartość. Gdy popełnione błędy sumarycznie będą większe niż 30% wartości rzeczywistej, wyliczone wartości doprowadzą do wydania mylnego orzeczenia o skuteczności ochrony. W przypadkach gdy błędy mogą przekroczyć dopuszczalne dla nich wartości, należy stosować współczynnik korekcyjny większy od jedności.

Błędy popełniane przy pomiarze impedancji pętli zwarcia mogą być powodowane:

1) Niewłaściwym zakresem użytych przyrządów pomiarowych;
2) Zbyt małą wartością prądu IR płynącego przez impedancję Z (rys. 4). Aby spadek napięcia
    U1 - U2 był rzędu 5% napięcia, prąd ten powinien być zbliżony do obliczeniowego prądu
    roboczego mierzonej pętli.
3. Wahaniami napięcia. Błąd wynikający z wahań napięcia nie stanowi większego problemu gdy
    korzystamy z miernika wykonującego pomiar w bardzo krótkim czasie 10 do 20 ms  gdyż,
    wtedy wahania napięcia nie mają większego wpływu na wynik pomiaru.
4. Charakterem pętli zwarciowej, zależnym od stosunku rezystancji RL do reaktancji XL pętli
    zwarciowej.
5. Cos
f (tg f) prądu obciążenia płynącego przed i w czasie pomiaru w mierzonej pętli
    zwarciowej.
6. Tłumiącym wpływem stalowych obudów.

Wpływ stosunku R do X na uchyby pomiarowe

Charakter impedancji zwarciowej, czyli stosunek rezystancji RL do reaktancji XL pętli zwarciowej ma decydujący wpływ na mierzony spadek napięcia U1 - U2.

Na rysunku 5. przedstawiono zależność współczynnika korekcyjnego k, w zależności od stosunku RL do XL obwodu pętli zwarciowej w przypadku pomiaru rezystancji pętli zwarcia.

            Wykres został sporządzony przy założeniu, że:

 - przy pomiarze napięcia U1 w pętli nie płyną żadne prądy obciążeniowe,
 -  prąd pomiarowy IR w pętli jest równy 10 A,
 - impedancja pętli Z jest stała, a zmieniają się wartości RL i XL, tak aby zawsze Z =1,41
W.

Rys. 5. Współczynnik korekcyjny k jako funkcja stosunku RL do XL w mierzonej pętli zwarcia.

 

Z przedstawionego wykresu wynika, że:
 -  przy stosunku RL do XL większym od 3 nie potrzeba używać współczynnika korekcyjnego,
    czyli w obwodach odbiorczych o małych przekrojach, zlokalizowanych daleko od źródła
    zasilania i wtedy możemy stosować mierniki mierzące rezystancję pętli zwarcia.
 -  w zakresie RL do XL  = 1 do 3 jeżeli korzystamy z miernika mierzącego rezystancję pętli
    zwarcia to należy używać współczynnika korekcyjnego k który wynika z wykresu, lub
    korzystać z miernika, który mierzy impedancję pętli zwarcia,
 -  w zakresie gdy stosunek RL do XL jest mniejszy niż 1 czyli w układach rozdzielczych, na
    podstacjach, w pobliżu transformatora zasilającego dla poprawnego wykonania pomiaru musimy używać miernika, który mierzy impedancję pętli zwarcia.

8. Wykonywanie pomiarów w instalacjach z wyłącznikami różnicowoprądowymi

            Załącznik B do nowej wersji normy zawiera 3 metody sprawdzania działania
urządzeń ochronnych różnicowoprądowych (u.o.r.).

Metoda 1       Zasada metody pokazana jest na rys. 6. - układ bez sondy.

Zmienna rezystancja jest włączona między przewodem fazowym, za urządzeniem ochronnym a częścią przewodzącą dostępną. chronionego odbioru. Przez zmianę rezystancji RP regulowany jest prąd ID  przy którym zadziała urządzenie ochronne różnicowoprądowe. Nie może on być większy od IDn. W tej metodzie nie stosuje się sondy pomocniczej umieszczonej w "strefie ziemi odniesienia".

Rys. 6. metoda 1, sprawdzania urządzeń różnicowoprądowych, układ do pomiaru prądu zadziałania i napięcia dotyku bez użycia sondy pomiarowej

Metoda 2

            Na rysunku 7. pokazana jest zasada metody, w której zmienny opór jest włączony między przewodem fazowym od strony zasilania a innym przewodem czynnym po stronie odbioru-(zasada testera). Prąd zadziałania ID nie powinien być większy od IDn. Obciążenie powinno być odłączone podczas próby.

 

 

 

 

Rys. 7. metoda 2 układ do pomiaru prądu zadziałania wyłącznika ochronnego różnicowoprądowego

 

Metoda 3

            Na rysunku 8. pokazana jest zasada metody, w której stosowana jest elektroda pomocnicza (sonda) umieszczona w ziemi odniesienia. Prąd jest zwiększany przez zmniejszanie wartości rezystancji RP. W tym czasie mierzone jest napięcie U między dostępną częścią przewodzącą a niezależną elektrodą pomocniczą. Mierzony jest również prąd ID, przy którym urządzenie zadziała, który nie powinien być większy niż IDn.

Powinien być spełniony następujący warunek:

                                                            U L UL x ID/IDn                                                                [16]

gdzie: UL jest napięciem dotykowym dopuszczalnym długotrwale w danych warunkach środowiskowych.

Rys. 8. metoda 3 sprawdzania urządzeń różnicowoprądowych, układ do pomiaru prądu zadziałania i napięcia dotyku z wykorzystaniem sondy pomiarowej

8.1. Metody sprawdzania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami ochronnymi różnicowoprądowymi.

 Sprawdzenie wyłączników ochronnych różnicowoprądowych powinno obejmować:
1. sprawdzenie działania wyłącznika przyciskiem "TEST";
2. sprawdzenie prawidłowości połączeń przewodów L, N, PE;
3. sprawdzenie napięcia dotykowego dla wartości prądu wyzwalającego I
D nie jest
     wymagane przez przepisy);
4. pomiar czasu wyłączania wyłącznika tDFI (nie jest wymagany przez przepisy);
5. pomiar prądu wyłączania ID.

8.2. Sprawdzanie wyłączników ochronnych różnicowoprądowych testerem.

Wielu producentów oferuje różnego rodzaju testery wyłączników ochronnych różnicowo-prądowych. Używa się ich do sprawdzania poprawności działania wyłączników o działaniu bezpośrednim w instalacjach elektrycznych. Przy ich pomocy można ustalić wartość prądu powodującego wyłączenie wyłącznika oraz ustalić przedział czasowy w którym następuje to wyłączenie.

            Na rynku krajowym dostępnych jest kilka typów testerów:

 Tester wyłączników przeciwporażeniowych FI typ T 78-3 produkcji niemieckiej firmy
DOEPKE-NORDEN z przyciskami dla wyboru 8 wartości wymuszanego impulsu prądowego od 5 do 700 mA z możliwością wybierania innych wartości przez sumowanie oraz z możliwością wyboru czasów szerokości impulsu o 4 wartościach:40,150,200,500 ms.

Zakłady Elektrotechniczne ERA w Warszawie produkują tester zabezpieczeń różnicowoprądowych typu FIT przeznaczony do sprawdzania wyłączników ochronnych różnicowo-prądowych oraz sieci jedno- i trójfazowych w których te zabezpieczenia zainstalowano. Tester FIT umożliwia sprawdzanie wyłączników wymuszonym impulsem prądu upływowego od 5 mA do 1585 mA. Czas trwania impulsu prądowego wybiera się przełącznikiem spośród wartości 40,150,200,500 ms.

8.3. Sprawdzanie wyłączników ochronnych różnicowoprądowych przyrządami
        mikroprocesorowymi

Najłatwiejsze sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami ochronnymi różnicowoprądowymi odbywa się przy użyciu mikroprocesorowych multitesterów.

            Miernik Zabezpieczeń Różnicowoprądowych MRP-1 produkcji TIM Sp.z o.o. w Świdnicy służy do przeprowadzania pełnego zakresu badań wyłączników ochronnych różnicowoprądowych tylko typu AC.

Miernik Zabezpieczeń Różnicowoprądowych MRP-1, jest przenośnym przyrządem przeznaczonym do pomiaru parametrów instalacji zabezpieczonych wyłącznikami ochronnymi różnicowoprądowymi zwykłymi i selektywnymi o czułości 10 mA do 500 mA. Umożliwia on szybkie sprawdzanie poprawności połączeń przewodów L, N i PE w gniazdkach sieciowych i w obwodach bez gniazd wtyczkowych, pomiar wszystkich istotnych parametrów, w szczególności napięcia przemiennego sieci, rzeczywistego prądu wyzwalania wyłącznika prądem narastającym, pomiar czasu zadziałania badanego wyłącznika, pomiar rezystancji uziemienia zabezpieczonego obiektu i napięcia dotykowego bez wyzwalania wyłącznika
oraz bieżącą kontrolę napięcia dotykowego. Miernik MRP-1 przeprowadza test zadziałania wyłączników różnicowoprądowych prądem sinusoidalnym i nie posiada możliwości testowania prądem pulsującym i prądem stałym. 

            Konstrukcja miernika została opracowana w oparciu o najnowszą technologię montażu powierzchniowego i techniki mikroprocesorowej. Jest to więc miernik o możliwościach zbliżonych do możliwości mikroprocesorowych multitesterów produkcji zagranicznej.

 W kraju dostępnych jest również kilka zagranicznych mikroprocesorowych mierników wyłączników ochronnych różnicowoprądowych.

            Niemiecka firma BEHA oferuje mikroprocesorowy multitester typu UNITEST-0100 EXPERT.

Multitester UNITEST-0100 EXPERT jest przeznaczony do wykonywania następujących pomiarów:

1. pomiar napięcia i częstotliwości sieci;
2. pomiar rezystancji izolacji napięciem probierczym 250 V, 500 V i 1000 V;
3. pomiar małych rezystancji;
4. pomiar rezystancji pętli L-N (nie powoduje zadziałania wyłącznika ochronnego różnicowoprądowego);
5. sygnalizacja niewłaściwego połączenia przewodów L,N,PE lampkami lub symbolem na
    wyświetlaczu
6. pomiar napięcia dotykowego i rezystancji uziemienia w badanym obwodzie;
7. pomiar czasu zadziałania badanego wyłącznika różnicowoprądowego;
8. pomiar prądu wyzwalającego wyłącznik w miejscu jego zainstalowania;
9. pomiar impedancji pętli zwarcia L-PE (przed wyłącznikiem ochronnym różnicowoprądowym);
10. pomiar rezystancji uziemień;

.Multitester UNITEST-0100 EXPERT ma możliwość wykonania testu zadziałania wyłączników różnicowoprądowych wszystkimi rodzajami prądu, sinusoidalnym, prądem pulsującym i prądem stałym, który można wybrać przed rozpoczęciem pomiaru , w zależności od typu badanego wyłącznika.

Dla multitestera UNITEST-0100 EXPERT do każdego rodzaju pomiaru przewidziany jest odpowiedni adapter, co jest wygodne i bezpieczne w eksploatacji. Wszystkie sytuacje podczas pomiaru są sygnalizowane symbolami wyświetlanymi na wyświetlaczu, co wymaga dobrego zapoznania się ze znaczeniem poszczególnych symboli dla jasnego i zrozumiałego określenia nieprawidłowości występujących w obwodzie lub w połączeniach przewodów.

Mierniki typu UNITEST-0100 EXPERT są bardzo wygodnymi miernikami w użytkowaniu. Mogą być dostarczane w wersji z drukarką lub bez drukarki.
W instrukcji obsługi dołączonej do miernika w języku polskim, zostały szczegółowo opisane metody i zasady przeprowadzania badań wyłączników ochronnych różnicowoprądowych.

Inni producenci mierników do badania wyłączników ochronnych różnicowoprądowych to niemiecka firma GOSSEN-METRAWATT-CAMILLE BAUER, która oferuje dwa mikroprocesorowe mierniki: starszy M 5010-2 i nowszy PROFITEST 0100S. i austriacka firma NORMA GOERZ oferująca uniwersalne mierniki wyłączników FI, typu UNILAP 100.

a)  Sprawdzenie obwodu zakończonego 1-fazowym gniazdem wtyczkowym przyrządami
     mikroprocesorowymi odbywa się następująco:

po włożeniu wtyczki przyrządu do gniazda i załączeniu go następuje sprawdzenie poprawności połączeń przewodów L, N, PE.

Stan połączenia przewodów jest sygnalizowany wyświetleniem odpowiedniego symbolu na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym lub odpowiednim świeceniem lampek sygnalizacyjnych w zależności od zastosowanego miernika.

Poprawne połączenie przewodów w mierniku MRP-1 sygnalizowane jest wyświetleniem symbolu wtyczki, w przypadku zamiany miejscami przewodów L i N nad wtyczką wyświetlany jest łuk ze strzałkami na obydwu końcach. Po zaniku napięcia zasilającego lub jego zmianie o więcej niż 15% od wartości nominalnej symbol strzałki mruga.

Jeżeli przewód ochronny nie jest podłączony, lub napięcie na przewodzie ochronnym względem ziemi przekracza wartość napięcia dopuszczalnego długotrwale UL, i dotknięto elektrody dotykowej, to wyświetlany jest napis PE i dalsze wykonywanie pomiarów nie jest możliwe.

W przypadku konieczności sprawdzenia poprawności połączeń przewodów w obwodzie bez gniazda wtykowego lub dla odbiornika zabezpieczonego wyłącznikiem różnicowo-prądowym, przyrząd należy połączyć trzema przewodami z wtykami bananowymi i klipsami.

W mierniku UNITEST-0100 EXPERT - poprawne połączenie sygnalizowane jest wyświetleniem litery L na wskaźniku ciekłokrystalicznym. Wyświetlenie 2 liter [L, L] sygnalizuje nieprawidłowość połączeń, które należy ustalić przez pomiar napięć w obwodach L-N i
L-PE. Po zaniku napięcia zasilającego znika litera L ze wskaźnika.

Sprawdzenie poprawności połączeń przewodów w obwodzie bez gniazda wtykowego odbywa się przy zastosowaniu odpowiedniego adaptera zakończonego trzema przewodami z wtykami bananowymi i klipsami.

b)  pomiar parametrów  technicznych wyłączników różnicowoprądowych chroniących
     instalacje elektryczne:

            - pomiar napięcia dotykowego UB

1.    miernikiem MRP-1 polega na wymuszeniu prądu o wartości mniejszej od 50% wybranego znamionowego prądu różnicowego, dzięki czemu nie następuje wyzwolenie wyłącznika różnicowoprądowego. Wbudowany mikroprocesor oblicza wartość napięcia odnosząc ją do znamionowego prądu różnicowego badanego wyłącznika.

2.     przyrząd UNITEST 0100 EXPERT, określa napięcie dotyku przy 1/3 znamionowego prądu różnicowego i uzyskane napięcie przelicza do znamionowego prądu różnicowego i wyświetla je. By uzyskać wskazanie rezystancji uziomu należy nacisnąć przycisk ANZEIGE. Można dowolnie wybierać wskazania między UB i RE

            - pomiar rezystancji uziemienia RE

1.    miernikiem MRP-1 odbywa się podobnie jak pomiar napięcia dotykowego tym miernikiem. Wynik pomiaru napięcia jest przeliczany na rezystancję uziemienia według wzoru:                                                                         RE =       [W]                                                             [17]
 Zakres pomiarowy rezystancji uziemienia wynosi 0 do 12,5 k
W.

            - pomiar czasu wyłączania wyłącznika różnicowoprądowego

1.    pomiar czasu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego miernikiem MRP-1 możliwy jest tylko po uprzednim wykonaniu pomiaru napięcia dotykowego i tylko wtedy gdy nie przekroczy ono wybranej uprzednio wartości napięcia dopuszczalnego długotrwale UL (50, lub 25 V).

            - pomiar rzeczywistego prądu zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego

1.    miernikiem MRP-1 polega na wymuszeniu prądu różnicowego narastającego liniowo od 30 do 105% wartości IDn  wybranej pokrętłem. Prąd różnicowy narasta i w chwili wyzwolenia wyłącznika mierzone jest napięcie dotykowe wyświetlane później na przemian ze zmierzonym prądem zadziałania.

2.    przyrządem UNITEST 0100 EXPERT odbywa się narastającym prądem różnicowym. Równocześnie zostaje ustalony czas zadziałania wyłącznika przy narastającym prądzie i napięcie dotyku występujące w momencie wyzwalania wyłącznika. Wartości te można odczytać na zmianę naciskając przycisk ANZAIGE.

Pomiary wykonywane obydwoma przyrządami przebiegają sprawnie i szybko.