Pomiary pętli zwarciowej

Skuteczną i najczęściej stosowaną metodą ochrony przeciwporażeniowej jest ochrona przed dotykiem pośrednim w obwodach wyposażonych w zabezpieczenia nadmiarowoprądowe. Metoda ta polega na samoczynnym wyłączeniu zasilania w przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na dostępnych elementach przewodzących urządzeń elektrycznych.

Elementy przewodzące urządzenia są połączone z przewodem ochronnym sieci. W momencie pojawienia się na nich niebezpiecznego napięcia dotykowego, spowodowanego metalicznym zwarciem z przewodem fazowym sieci, nastąpi przepływ prądu w obwodzie faza - przewód ochronny, zwanego prądem zwarciowym. Przepływ tego prądu spowoduje zadziałanie wyłącznika nadmiarowoprądowego i wyłączenie zasilania.

Warunkiem, który należy spełnić, aby uznać stopień ochrony określonego urządzenia za wystarczający jest to, aby elementy dostępne nie pozostawały zbyt długo pod wpływem niebezpiecznego napięcia dotykowego. Zabezpieczenie musi zadziałać w czasie dostatecznie krótkim, którego wartość określają normy. Warunek poprawnego zabezpieczenia można opisać wzorem:

 

gdzie:
ZS - impedancja pętli zwarcia
IA - prąd powodujący zadziałanie zabezpieczenia nadmiarowoprądowego w wymaganym czasie
UO - napięcie znamionowe sieci względem ziemi.

Wartość prądu IA jest zależna od charakterystyki czasowo - prądowej zastosowanego zabezpieczenia i wymaganego czasu wyłączenia.

 

Podczas pomiaru pętli zwarciowej metodą techniczną wykonywane jest „sztuczne zwarcie” – przyrząd dokonuje pomiaru napięcia bez obciążenia oraz podczas krótkotrwałego obciążeniem rezystorem zwarciowym. Impedancja pętli zwarciowej jest wyliczona na podstawie różnicy spadków napięć.

 

Wartość impedancji ZS potrzebną do określenia, czy zabezpieczenie jest poprawne, należy zmierzyć. Pomiar ten umożliwiają mierniki impedancji pętli zwarciowej, do których należą produkowane przez SONEL S.A. mierniki MZC-304, MZC-305 i MZC-310S oraz przyrządy wielofunkcyjne: MPI-502, MPI-508, MPI-520, MPI-525.

 

Na rynku znajdują się również proste urządzenia, wykonujące pomiar jedynie składowej rezystancyjnej pętli zwarciowej (na przykład MZC-200). Stosowanie mierników rezystancji pętli jest uzasadnione w obwodach, w których stosunek reaktancji do rezystancji obwodu zwarciowego jest bliski zeru - wówczas błąd pomiaru rezystancji zamiast impedancji jest pomijalny. Przypadek taki występuje z reguły w obwodach odbiorczych. Do pomiarów małych wartości pętli, z którymi mamy do czynienia najczęściej w sieciach rozdzielczych, należy stosować mierniki impedancji pętli zwarcia, gdyż błąd spowodowany pominięciem składowej reaktancyjnej może tu mieć już istotne znaczenie.

 

 

Wszystkie przyrządy produkcji SONEL S.A. dokonujące pomiaru impedancji pętli zwarciowej wskazują również jej składowe, czyli rezystancję i reaktancję.

Oprócz MZC-310S, mierniki impedancji pętli zwarciowej umożliwiają również pomiar w obwodach L-PE w instalacjach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi bez jakiejkolwiek ingerencji w obwód. Taki pomiar, dokonywany prądem mniejszym niż 15mA jest wydłużony w czasie, zaś rozdzielczość wyniku wynosi, podobnie jak przy innych pomiarach, 0,01Ω.

Silnoprądowy miernik MZC-310S umożliwia natomiast dodatkowo pomiary bardzo małych - miliomowych wartości impedancji pętli zwarcia, które występują w punktach zasilających, rozdzielniach czy stacjach transformatorowych. Przyrząd wykorzystuje czteroprzewodową metodę pomiaru, która eliminuje wpływ rezystancji przewodów na wynik pomiaru. Podczas „sztucznego zwarcia” wykorzystuje się prąd pomiarowy o wartości 150A (dla pomiarów w obwodzie L-PE lub L-PEN), maksymalnie 280A przy pomiarach w obwodzie L-L. Dzięki temu osiągnięta została rozdzielczość wyniku 0,1mΩ; co pozwala na pomiary zgodnie z normą PN-EN 61557 nawet dla obwodów, gdzie występują miliomowe wartości impedancji pętli zwarciowej.

Mierniki MZC-304 oraz MZC-305 wyposażone są w funkcję umożliwiającą prowadzenie dokładnych pomiarów również w obwodach zabezpieczonych wyłącznikami różnicowoprądowymi (z rozdzielczością 0,01Ω).

Miernik MZC-305 wyróżnia się spośród urządzeń do pomiarów pętli zwarciowej możliwością wykonywania pomiarów dla dowolnych napięć do 750V – umożliwia pomiary również w instalacjach przemysłowych.

Mierniki rezystancji i impedancji pętli zwarcia mogą z powodzeniem być używane do pomiaru rezystancji lub impedancji uziemień. Należy skorzystać w takim przypadku z pomocniczego źródła napięcia w postaci przewodu fazowego sieci. Wynik pomiaru jest sumą impedancji (rezystancji) mierzonego uziomu, uziemienia roboczego, źródła i przewodu fazowego. Jego wartość jest więc zawyżona. Jeżeli jednak jest mniejsza od wartości dopuszczalnej dla badanego uziemienia - uziemienie można uznać za poprawne i nie ma potrzeby stosowania innych dokładniejszych metod pomiarowych.

 

Autor: mgr inż. Eligiusz Skrzynecki

Nie