Экспериментальное определение параметров цепи фаза – нуль в электрических сетях до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью. Учебно-методическое пособие
.pdf
Рис. 1.5. Общий вид прибора CEM DT-5301
Определение тока короткого замыкания, осуществляемое соединением точек установок друг с другом или землей, происходит в трёх диапазонах ожидаемых значений: 200, 2000 А и 20 кА. При этом те- стер-измеритель CEM DT-5301 использует испытательный ток 2,3 и 25 А соответственно.
Жидкокристаллический дисплей оснащён подсветкой для работы в затемнённых условиях. Диапазоны измерений выбираются вручную с помощью кругового переключателя. Питание прибора осуществляется 6 батарейками АА номиналом 1.5 В. Тестирующее устройство защищено от перегрузок согласно стандартуIEC61010-1 CATIII 600 V и рассчитано на работу при сетевом напряжении от 50 до 250 В.
Вес тестера-измерителя CEM DT-5301 равен 582 г. Производитель – фирма CEM, Китай (ориентировочная цена:
7000 руб.).
Научно-производственной фирмой МИЭЭ«Приборы Мосгосэнергонадзора» освоено производство несколько приборов для измерения параметров однофазной электрической цепи. Одним из них является прибор «Вектор» (рис. 1.6), который относится к сложным современным электронным приборам, позволяющим измерять параметры однофазной электрической цепи в режиме короткого замыкания.
21
Рис. 1.6. Общий вид прибора «Вектор»
Функции прибора «Вектор»:
– измерение действующего значения напряжения электрической сети;
–измерение модуля комплексного сопротивления петли фаза–
нуль;
–автоматическое вычисление ожидаемого значения тока короткого замыкания в тестируемой цепи;
–измерение угла сдвига фазы между током и напряжением;
–индикация измененных значений до проведения очередных измерений.
Характеристики прибора «Вектор» приведены в табл. 1.2.
22
|
|
Таблица 1.2 |
|
|
Технические характеристики прибора «Вектор» |
|
|
|
|
|
|
|
Параметр |
Значение |
|
|
|
||
Диапазон измерения напряжения сети |
120–250 |
||
(переменное, частотой 50 Гц), В |
|||
|
|||
|
|
||
Погрешность измерения напряжения, % |
2 |
||
|
|
||
Диапазон измерения угла сдвига между током |
0–90 |
||
и напряжением, град. |
|||
|
|||
|
|
||
Погрешность измерения угла сдвига фаз, град |
±2 |
||
|
|
||
Диапазон измерения модуля комплексного сопротивления, Ом |
0,07–5 |
||
|
|
||
Погрешность измерения модуля комплексного |
5 |
||
сопротивления, % |
|||
|
|||
|
|
||
Вычисляемое значение тока короткого замыкания, А |
44–3100 |
||
|
|
||
Погрешность значения тока КЗ, % |
5 |
||
|
|
||
Тестирующий ток, А |
22 |
||
|
|
|
|
|
|
40; |
|
|
|
два периода |
|
Длительность тестирующего импульса тока, мс |
тока, частотой |
||
|
|
50 Гц, в тести- |
|
|
|
руемой цепи |
|
|
|
||
Питание, В |
2 |
||
|
|
||
Потребляемый ток, мА, не более |
80 |
||
· |
в дежурном режиме |
||
· |
во время измерения |
100 |
|
|
|
||
Время работы без подзарядки аккумуляторных батарей, ч. |
10 |
||
|
|
||
Вес прибора с комплектом аккумуляторов, кг |
0,5 |
||
|
|
|
|
Другим прибором для измерения параметров цепи фаза– нуль, который выпускается НПФ-МИЭЭ «Приборы Мосгосэнергонадзора», является прибор «Вымпел» [17], имеющий ряд важных функций, которые позволяют объективно контролировать техническое состояние электрических установок. Такими функциями прибора «Вымпел» являются:
23
–проверка переходного сопротивления контактных соединений,
втом числе системы уравнивания потенциалов и молниезащиты;
–измерение полного сопротивления вторичной цепи измерительных трансформаторов;
–проверка наличия цепи между элементами заземлённой электроустановки (проверка металлосвязи).
У прибора «Вымпел» (по сравнению с прибором «Вектор») расширены пределы измерения параметров цепи фаза– нуль: диапазон вычис-
ляемого значения прогнозируемого(ожидаемого) тока ОКЗ– 22 = 7333 А; диапазон измерения модуля комплексного сопротивления 0,03….10 Ом. Основным недостатком этого прибора является возможность выполнения измерений только в обесточенных электроустановках.
Для контроля сопротивления цепи фаза– нуль без отключения напряжения на контролируемой цепи предназначен цифровой прибор EP-180. Общий вид прибора EP-180 представлен на рис. 1.7.
Рис. 1.7. Общий вид измеритель сопротивления цепи фаза – ноль EP-180
Прибор позволяет осуществлять измерения как по трёхпроводной, так и по двухпроводной схеме. Принцип его работы основан на измерении падения напряжения на известном сопротивлении при протекании заданного тока. Ток (не более 19 А) протекает по измеряемой цепи в течение 10–2 мс, что не приводит к её перегреву и срабатыванию автоматов защиты (кроме УЗО).
24
Диапазон измерения сопротивления цепи фаза– нуль 0,1–1,0; 1,0– 20,0 Ом. Масса прибора – 0,8 кг. Цена, ориентировочно 12600 руб.
Вциркуляре №15-02-96 для экспериментального определения токов КЗ предлагается применять прибор «Сатурн-М», общий вид которого представлен на рис. 1.8.
Внастоящее время освоен выпуск испытательного устройства марки «Сатурн-М1» [18].
Устройство «Сатурн-М1» обеспечивает возможность выполнить (кроме оценки тока короткого замыкания цепи фаза – нуль или фаза – фаза присоединений 380 В) ещё нескольких функций:
–проверку характеристик релейной защиты электрических присоединений 6–35 кВ первичным током без нагрузочного трансформатора от сети 380 / 220 В при значении тока до 12000 А;
–проверку характеристик автоматических выключений совместно с нагрузочным трансформатором НТ-12;
–проверку характеристик подключенных непосредственно к электрической сети автоматических выключателей без нагрузочного трансформатора.
Рис. 1.8. Общий вид испытательного устройства «Сатурн-М»
25
Отметим, что прибор марки «Сатурн-М» показал надёжную работу в условиях эксплуатации при работах, выполняемых сотрудниками электротехнической лаборатории кафедры«Электрические станции» СамГТУ на различных объектах.
Масса базового блока «Сатурн-М1», «Сатурн-М» – 13 кг. Масса силового блока «Сатурн-М» – 13 кг.
Наработка на отказ – 10000 ч.
Оценка значения тока короткого замыкания присоединений380 В производится путём создания искусственного замыкания в конце проверяемого присоединения с использованием схемы, представленной на рис. 1.9, без автоматического выключателя АВ2. Измерение значения тока КЗ рекомендуется производить в ручном режиме с установкой параметров по длительности тока– 0,02 с и значению тока– 100 % при ожидаемом токе КЗ до 2000 А. Определение значения тока КЗ на коротких линиях с большими значениями тока КЗ и на шинах380 В рекомендуется производить путём измерения тока при неполном открытии тиристоров, например, 50 %. При этом полный ток КЗ определяется умножением измеренного значения тока на коэффициент, равный 2. Тумблер «Останов» должен быть в положении «Внутр.».
Рис. 1.9. Применение устройства «Сатурн-М» для проверки непосредственно от сети 380 В постоянно подключенного к сети (АВ1) и подключаемого
на время проверки (АВ2) автоматического выключателя
26
Стоимость устройства «Сатурн-М» – ориентировочно 85000 руб. (по состоянию на 12.2019 г.)
Стоимость устройства «Сатурн-М1» – ориентировочно 150000 руб. (по состоянию на 12.2019 г.)
Хорошие отзывы у персонала, обслуживающего электроустановки, получили приборы серии ИФН (ИФН-200, ИНФ-300) [7, 8, 9].
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 1
1.Какие причины обуславливают необходимость выполнения экспериментальных измерений параметров цепи фаза – нуль?
2.Какие приборы могут использоваться для измерения сопротивления петли фаза – нуль?
3.С какой целью производятся измерения сопротивления петли фаза – нуль?
4.Какие методы измерения сопротивления петли фаза– нуль рассматриваются в нормативных документах?
5.В каких характерных точках (узлах) системы электроснабжения необходимо измерять сопротивление петли фаза – нуль?
6.Какие исходные данные необходимы для определения тока однофазного короткого замыкания аналитическими методами?
7.Какие виды однофазного короткого замыкания в электрических сетях до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью рассматриваются в нормативной и технической литературе?
8.Каким образом схема соединения обмоток силового трансформатора влияет на величину полного сопротивления трансформатора току однофазного короткого замыкания?
9.Имеются два силовых трансформатора марки ТМГ-250 / 10-У1. У первого
трансформатора схема соединения обмоток Y / Yо, у второго / Yо. У какого трансформатора полное сопротивление току однофазного короткого замыкания больше?
10. Имеются два силовых трансформатора марки ТМГ-630 / 10-У1. У первого трансформатора схема соединения обмоток Y / Yо, у второго / Yо. У какого трансформатора ток однофазного короткого замыкания на выводах0,4 кВ будет меньше?
11. Какие технические мероприятия приводят к увеличению величины тока однофазного короткого замыкания?
27
12.Какие параметры используются при определении сопротивления силового трансформатора ТМГ-1000 / 10 току однофазного короткого замыкания с использованием формулы?
13.Укажите наибольшее допустимое время автоматического отключения питания в сетях с глухозаземлённой нейтралью и номинальным фазным напряжением 220 В.
14.Укажите основной недостаток прибора«Вымпел», производимого НПФ-МИЭЭ «Приборы Мосгосэнергонадзора».
28
2.ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПИ ФАЗА – НУЛЬ
СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИБОРА ИФН-200
2.1.УСТРОЙСТВО ПРИБОРА ИФН-200
Вэлектротехнической лаборатории кафедры«Электрические станции» СамГТУ имеется прибор марки ИФН-200, который используется при выполнении измерений параметров цепи фаза– нуль в реальных электрических сетях различных объектов.
Рассмотрим особенности измерителя сопротивления петли фаза – нуль марки ИФН-200 (производитель – «Радио-Сервис», Россия. Цена – ориентировочно 18000 руб. на 12.2019 г.) [7, 8, 9].Общий вид прибора ИФН-200 приведен на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Общий вид измерителя сопротивления петли фаза – нуль марки ИФН-200
Прибор измеряет следующие параметры:
– напряжение переменного тока;
29
–активное сопротивление цепи фаза – нуль;
–реактивное сопротивление цепи фаза – нуль;
–сопротивление постоянному току (режим «Омметр»). Прибор вычисляет следующие параметры:
–полное сопротивление цепи фаза – нуль;
–прогнозируемый ток короткого замыкания, приведённый к напряжению сети 220 В;
–угол сдвига фаз между напряжением и током при коротком замыкании.
Основные метрологические характеристики прибора ИФН-200 приведены в руководстве по эксплуатации данного прибора в разделе «Основные метрологические характеристики» [9].
Прибор измеряет напряжение переменного тока частотой50 Гц от 30 до 280 В с разрешающей способностью 1 В.
Для цепей с напряжением от180 до 250 В и номинальной частотой 50 Гц прибор измеряет активное и реактивное сопротивление петли фаза– нуль, на основании которых рассчитывает полное сопротивление:
–от 0,01 до 9,99 Ом с разрешением 0,01 Ом;
–от 10,0 до 99,9 Ом с разрешением 0,1 Ом;
–от 100 до 200 Ом с разрешением 1 Ом.
Прибор вычисляет прогнозируемый ток короткого замыкания в петле фаза – нуль, приведённый к напряжению сети 220 В:
–до 999 А с разрешением 1 А;
–от 1,00 до 9,99 кА с разрешением 0,01 кА;
–от 10,0 до 22,0 кА с разрешением 0,1 кА.
Прибор вычисляет угол между напряжением и током при коротком замыкании от 0 до 60° с разрешением 1°.
Прибор измеряет сопротивление на постоянном токе в диапазонах:
–от 0,01 до 9,99 Ом с разрешением 0,01 Ом;
–от 10,0 до 99,9 Ом с разрешением 0,1 Ом;
–от 100 до 999 Ом с разрешением 1 Ом.
30