Cálculo y procedimiento para medir el ciclo de fase cero

Dada la gran variedad de equipos eléctricos instalados en los circuitos de alimentación, es importante aprender cómo operar adecuadamente los sistemas de suministro de energía y mantenerlos en condiciones de funcionamiento. La violación de este requisito conduce a una disminución en el rendimiento y la posibilidad de dañar los dispositivos conectados a él. La verificación de las líneas conductoras implica la organización de pruebas, que incluyen la medición de parámetros eléctricos distribuidos. Durante las pruebas periódicas, se deben examinar todos los dispositivos de protección y los conductores eléctricos, así como el llamado "bucle de fase cero".

Definición de un concepto.

Cualquier equipo conectado a la red eléctrica está equipado con un circuito de protección a tierra. Este dispositivo está equipado en forma de una estructura metálica prefabricada ubicada junto al objeto controlado o en una subestación transformadora. En el caso de una emergencia (si el aislamiento de los cables está dañado, por ejemplo), el voltaje de fase cae en la caja conectada a tierra y luego fluye hacia la tierra.

Para una propagación confiable del potencial peligroso en el suelo, la resistencia de la cadena no debe exceder una cierta norma (unidades de Ohm).

Un bucle de fase cero se entiende como un bucle de cable formado cuando un núcleo de fase está en cortocircuito a una carcasa conductora de equipo conectado a la red. De hecho, se forma entre la fase y el neutro a tierra (cero), que fue la razón de este nombre. Es necesario conocer su resistencia para monitorear el estado de los circuitos de protección a tierra que aseguran que la corriente de emergencia se drene en la tierra. El estado de este circuito determina la seguridad de una persona que usa equipos y electrodomésticos.

Método para determinar la resistencia del bucle de fase cero

De acuerdo con los requisitos de PTEEP, la operación de equipos eléctricos industriales y domésticos requiere un monitoreo constante del estado de los dispositivos de protección. De acuerdo con los requisitos de la documentación normativa en instalaciones de hasta 1000 voltios con un neutro conectado a tierra, se verifica si hay un cortocircuito monofásico a tierra. Los métodos de prueba conocidos tienen en cuenta principalmente la base técnica representada por muestras de instrumentos de medición especiales.

Equipo usado

Para medir la cadena de fase cero, se utilizan dispositivos electrónicos que difieren tanto en sus capacidades (el método de tomar lecturas y su error, en particular) como en el propósito. Los ejemplos de medidores más comunes incluyen:

• Los instrumentos M417 y MSC300, que le permiten determinar el valor deseado, al final de las mediciones, las corrientes de cortocircuito a tierra se calculan en función de los resultados.
• El dispositivo ECO-200, por el cual es posible medir solo la corriente de falla.
• El dispositivo EKZ-01, utilizado para los mismos fines que EKO-200.
• Instrumento de medición IFN-200.

El dispositivo M417 permite mediciones en circuitos de 380 voltios con un neutro a tierra sin la necesidad de eliminar el voltaje de alimentación. Cuando se realizan mediciones, el método de su caída se usa en el modo de abrir el circuito controlado por un período de tiempo de 0.3 segundos. Las desventajas de este dispositivo incluyen la necesidad de calibrar el sistema antes de comenzar a trabajar.

El MSC300 pertenece a un nuevo tipo de producto con llenado electrónico basado en microprocesadores modernos.Cuando se trabaja con él, se utiliza el método de caída potencial cuando se conecta una resistencia fija de 10 ohmios. El voltaje de funcionamiento es de 180-250 voltios, y el tiempo de medición del parámetro controlado es de 0.03 segundos. El dispositivo se conecta a la línea probada en su punto más alejado, después de lo cual se presiona el botón "Inicio". Los resultados de la medición se muestran en la pantalla digital integrada en el dispositivo.

Cuando no hay una sola muestra del dispositivo de medición disponible (y también, si es necesario, la duplicación de operaciones), para la determinación práctica del valor deseado, se utiliza un método de medición que utiliza un voltímetro y un amperímetro.

Técnicas de medición existentes

Las técnicas conocidas incluyen la parte de cálculo, presentada en forma de fórmulas. Una herramienta de cálculo común le permite averiguar la resistencia total del bucle utilizando la siguiente fórmula:

Zpet = Zп + Zт / 3, donde

• Zп - impedancia de cables en la sección KZ;
• Zt es igual, pero para un transformador de potencia de una subestación (fuente de corriente).

Para duraluminio y alambres de cobre, Zpet es en promedio 0.6 Ohm / km. La resistencia encontrada es la corriente de una falla a tierra monofásica: Iк = Uф / Zпет.

Si como resultado de los cálculos anteriores resulta que el valor del parámetro deseado no excede un tercio del valor permitido (ver PUE), podemos limitarnos a esta opción de cálculo. De lo contrario, las mediciones de corriente continua se llevan a cabo utilizando los dispositivos ECO-200 o EKZ-01. En su ausencia, se puede utilizar el método de un amperímetro-voltímetro.

El procedimiento general para realizar pruebas con instrumentos de medición de las marcas indicadas:

• El equipo controlado está desconectado de la red.
• El circuito probado es alimentado por un transformador reductor.
• Es necesario cerrar deliberadamente la fase en el cuerpo del receptor eléctrico y luego medir el valor de Zpet resultante del cortocircuito.

Cuando se mide por el método de un amperímetro-voltímetro, después de aplicar voltaje al circuito controlado y organizar un circuito, se determina la corriente I y el potencial U. El primero de estos valores no debe exceder los 10-20 amperios.

Cálculos y presentación de resultados.

La resistencia del bucle probado se calcula mediante la fórmula: Zpet = U / I. El valor obtenido de los resultados del cálculo se suma con la impedancia de uno de los 3 devanados del transformador de la estación igual a Rtr. / 3.

Al finalizar las mediciones lineales de acuerdo con los estándares aplicables, deben documentarse. Para hacer esto, de acuerdo con el formulario establecido, se preparan informes de prueba en los que se registran necesariamente los siguientes datos:

• Tipo de línea, sus principales características.
• El equipo de medición utilizado en la verificación.
• Valores de resistencia transitoria propia y bobinados de un transformador de estación.
• Su cantidad, que es el resultado de las mediciones.

De acuerdo con las disposiciones principales de la PUE, la frecuencia de las inspecciones en los circuitos de alimentación es una vez cada 6 años. Para objetos explosivos, una vez cada dos años.

Tabla de cálculos

El valor total del valor deseado depende de los siguientes factores:

• Parámetros del transformador de subestación de potencia.
• Las secciones de los conductores de fase y cero seleccionados durante el diseño de la red eléctrica.
• La resistencia de los compuestos de transición, siempre disponible en cualquier circuito.

La conductividad de los cables utilizados se puede configurar incluso en la etapa de diseño del sistema de alimentación, lo que, siempre que esté correctamente seleccionado, evitará muchos problemas.

Según el PUE, este indicador debe corresponder al menos a la mitad del mismo valor para los conductores de fase. Si es necesario, se puede aumentar al mismo valor. Los requisitos del capítulo 1.7 de la PUE estipulan estos valores, y puede familiarizarse con ellos en la Tabla 1.7.5, que figura en el Apéndice de las Reglas. Según esto, se selecciona la sección transversal más pequeña de los conductores de protección (en milímetros cuadrados).

Una vez completada la etapa tabular del cálculo del bucle de fase cero, proceden a su verificación calculando la corriente de cortocircuito de acuerdo con las fórmulas. Su valor calculado se compara con los resultados prácticos obtenidos anteriormente por mediciones directas. Con la posterior selección de dispositivos de protección contra cortocircuitos (disyuntores lineales, en particular), su tiempo de respuesta está vinculado a este parámetro.

En que casos las mediciones

La medición de la resistencia de la sección del circuito de fase cero se organiza necesariamente en las siguientes situaciones:

• al poner en funcionamiento continuo nuevas instalaciones eléctricas que aún no funcionan;
• cuando la dirección de su implementación se recibió de los servicios de control de energía;
• según la aplicación de empresas y organizaciones conectadas a la red eléctrica servida.

Cuando el sistema de energía se pone en funcionamiento, las mediciones de prueba de la resistencia del bucle son parte de un conjunto de medidas tomadas para verificar su rendimiento. El segundo caso está asociado con situaciones de emergencia, que a menudo ocurren durante el funcionamiento de los circuitos de alimentación. Una solicitud de ciertos consumidores presentada por una empresa u organización puede presentarse en caso de protección insatisfactoria de los equipos (en base a las quejas de usuarios específicos, por ejemplo).

Ejemplos de calculos

Se consideran dos métodos como ejemplos de tales mediciones.

El efecto de una caída de voltaje en una sección controlada del circuito de alimentación.

Al describir este método, es importante prestar atención a las dificultades de su implementación práctica. Esto se debe a que para obtener el resultado final, se requerirán varios pasos. Primero, tendrá que medir los parámetros de red en dos modos: con cargas desconectadas y conectadas. En cada uno de estos casos, la resistencia se mide leyendo la corriente y el voltaje. Además, se calcula de acuerdo con las fórmulas clásicas derivadas de la ley de Ohm (Zп = U / I).

En el numerador de esta fórmula, U representa la diferencia entre los dos voltajes, cuando la carga está encendida y apagada (U1 y U2). La corriente se tiene en cuenta solo para el primer caso. Para obtener los resultados correctos, la diferencia entre U1 y U2 debe ser lo suficientemente grande.

La impedancia tiene en cuenta la impedancia de la bobina del transformador (se suma con el resultado).

El uso de una fuente de energía independiente.

Este enfoque implica la determinación de un parámetro de interés para los especialistas que usan una fuente independiente de voltaje de suministro. Al realizarlo, deberá tener en cuenta los siguientes puntos importantes:

• Durante las mediciones, el devanado primario del transformador de la estación de suministro está en cortocircuito.
• Desde una fuente independiente, la tensión de alimentación se suministra directamente a la zona de falla.
• La resistencia de fase cero se calcula mediante la fórmula familiar Z = U / I, donde: Z es el valor del parámetro deseado en ohmios, U es el voltaje de prueba medido en voltios, I es el valor de la corriente de medición en amperios.

Todos los métodos considerados no pretenden una precisión absoluta de los resultados obtenidos en función de sus resultados. Solo dan una estimación aproximada de la impedancia del bucle de fase cero. Este carácter se explica por la imposibilidad de medir las pérdidas inductivas y capacitivas, que siempre están presentes en los circuitos de potencia con parámetros distribuidos, en el marco de los métodos propuestos. Si es necesario tener en cuenta la naturaleza vectorial de las cantidades medidas (cambios de fase, en particular), deberán introducirse correcciones especiales.

En condiciones de funcionamiento reales de consumidores poderosos, los valores de la reactancia distribuida son tan insignificantes que en ciertas condiciones no se tienen en cuenta.