Cálculo e procedimento para medir o loop de fase zero

Dada a grande variedade de equipamentos elétricos instalados nos circuitos de energia, é importante aprender a operar adequadamente os sistemas de fonte de alimentação e mantê-los em condições de funcionamento. A violação deste requisito leva a uma diminuição no desempenho e a possibilidade de danos aos dispositivos conectados a ele. A verificação das linhas condutoras envolve a organização dos testes, que incluem a medição dos parâmetros elétricos distribuídos. Durante os testes periódicos, todos os dispositivos de proteção e condutores elétricos, assim como o chamado “loop de fase zero”, devem ser examinados.

Definição de um conceito

Qualquer equipamento conectado à rede elétrica está equipado com um circuito de aterramento de proteção. Este dispositivo está equipado na forma de uma estrutura metálica pré-fabricada, localizada ao lado do objeto controlado ou em uma subestação de transformador. Em caso de emergência (se o isolamento dos fios estiver danificado, por exemplo), a tensão da fase cai na caixa aterrada e depois flui para o chão.

Para uma propagação confiável de potencial perigoso para o solo, a resistência da corrente não deve exceder uma determinada norma (unidades Ohm).

Um loop de fase zero é entendido como um loop de fio formado quando um núcleo de fase é curto para um caso condutor de equipamento conectado à rede. De fato, ele é formado entre a fase e o neutro aterrado (zero), que foi o motivo desse nome. É necessário conhecer sua resistência para monitorar o estado dos circuitos de aterramento de proteção que garantem que a corrente de emergência seja drenada para o solo. O estado deste circuito determina a segurança de uma pessoa usando equipamentos e eletrodomésticos.

Método para determinar a resistência do loop de fase zero

De acordo com os requisitos da PTEEP, a operação de equipamentos elétricos industriais e domésticos requer monitoramento constante do status dos dispositivos de proteção. De acordo com os requisitos da documentação normativa em instalações de até 1000 Volts com um neutro aterrado, eles são verificados quanto a um curto-circuito monofásico ao terra. Os métodos de teste conhecidos levam principalmente em consideração a base técnica representada por amostras de instrumentos de medição especiais.

Equipamento usado

Para medir a cadeia da fase zero, são utilizados dispositivos eletrônicos que diferem tanto em suas capacidades (o método de fazer leituras e seus erros, em particular) quanto em sua finalidade. Os exemplos mais comuns de medidores incluem:

• Os instrumentos M417 e MSC300, que permitem determinar o valor desejado, ao final das medições, as correntes de curto-circuito à terra são calculadas com base nos resultados.
• O dispositivo ECO-200, pelo qual é possível medir apenas a corrente de falha.
• O dispositivo EKZ-01, usado para os mesmos fins que o EKO-200.
• Instrumento de medição IFN-200.

O dispositivo M417 permite medições em circuitos de 380 volts com um neutro aterrado sem a necessidade de remover a tensão de alimentação. Ao realizar medições, o método de sua queda é usado no modo de abertura do circuito controlado por um período de tempo de 0,3 segundos. As desvantagens deste dispositivo incluem a necessidade de calibrar o sistema antes de iniciar o trabalho.

O MSC300 pertence a um novo tipo de produto com preenchimento eletrônico construído em microprocessadores modernos.Ao trabalhar com ele, o método de queda de potencial é usado ao conectar uma resistência fixa de 10 ohms. A tensão operacional é de 180-250 volts e o tempo de medição do parâmetro controlado é de 0,03 segundos. O dispositivo está conectado à linha testada no ponto mais distante, após o qual o botão "Iniciar" é pressionado. Os resultados da medição são exibidos no visor digital embutido no dispositivo.

Quando não há uma única amostra do dispositivo de medição disponível (e também, se necessário, duplicação de operações), para determinação prática do valor desejado, é utilizado um método de medição usando um voltímetro e um amperímetro.

Técnicas de medição existentes

As técnicas conhecidas incluem a parte do cálculo, apresentada na forma de fórmulas. Uma ferramenta de cálculo comum permite descobrir a resistência total do loop usando a seguinte fórmula:

Zpet = Zп + Zт / 3, em que

• Zп - impedância de fios na seção KZ;
• Zt é o mesmo, mas para um transformador de potência de uma subestação (fonte de corrente).

Para fios de duralumínio e cobre, o Zpet é em média 0,6 Ohm / km. A resistência encontrada é a corrente de uma falta à terra monofásica: Iк = Uф / Zпет.

Se, como resultado dos cálculos acima, o valor do parâmetro desejado não exceder um terço do valor permitido (consulte PUE), podemos nos limitar a essa opção de cálculo. Caso contrário, as medições de corrente direta são realizadas usando os dispositivos ECO-200 ou EKZ-01. Na sua ausência, o método de um amperímetro-voltímetro pode ser usado.

O procedimento geral para testes usando instrumentos de medição das marcas indicadas:

• O equipamento controlado está desconectado da rede.
• O loop testado é alimentado por um transformador abaixador.
• É necessário fechar deliberadamente a fase no corpo do receptor elétrico e depois medir o valor de Zpet resultante do curto-circuito.

Quando medida pelo método de um amperímetro-voltímetro, após aplicar a tensão no circuito controlado e organizar um circuito, são determinadas a corrente I e o potencial U. O primeiro desses valores não deve exceder 10-20 Amperes.

Cálculos e apresentação de resultados

A resistência do loop testado é calculada pela fórmula: Zpet = U / I. O valor obtido a partir dos resultados do cálculo é somado à impedância de um dos 3 enrolamentos do transformador da estação igual a Rtr. / 3.

Após a conclusão das medições lineares de acordo com os padrões aplicáveis, elas devem ser documentadas. Para isso, de acordo com o formulário estabelecido, são preparados relatórios de teste nos quais os seguintes dados são necessariamente registrados:

• Tipo de linha, suas principais características.
• O equipamento de medição usado na verificação.
• Valores de resistência transitória própria e enrolamentos de um transformador de estação.
• Sua quantidade, que é o resultado das medições.

De acordo com as principais disposições do PUE, a frequência das inspeções nos circuitos de potência é uma vez a cada 6 anos. Para objetos explosivos - uma vez a cada dois anos.

Cálculos de tabela

O valor total do valor desejado depende dos seguintes fatores:

• Parâmetros do transformador da subestação de energia.
• As seções dos condutores de fase e zero selecionados durante o projeto da rede elétrica.
• A resistência dos compostos de transição, sempre disponível em qualquer circuito.

A condutividade dos fios utilizados pode ser definida mesmo no estágio de projeto do sistema de energia, que, desde que selecionado corretamente, evitará muitos problemas.

De acordo com o PUE, esse indicador deve corresponder a pelo menos metade do mesmo valor para os condutores de fase. Se necessário, pode ser aumentado para o mesmo valor. Os requisitos do capítulo 1.7 da PUE estipulam esses valores e você pode se familiarizar com eles na Tabela 1.7.5, fornecida no Apêndice das Regras. Segundo ele, a menor seção transversal dos condutores de proteção (em milímetros quadrados) é selecionada.

Após a conclusão do estágio tabular do cálculo do loop de fase zero, eles procedem à sua verificação calculando a corrente de curto-circuito de acordo com as fórmulas. Seu valor calculado é então comparado com resultados práticos obtidos anteriormente por medições diretas. Com a seleção subseqüente de dispositivos de proteção contra curto-circuito (disjuntores lineares, em particular), seu tempo de resposta está vinculado a esse parâmetro.

Em que casos as medições

A medição da resistência da seção do circuito de fase zero é necessariamente organizada nas seguintes situações:

• ao colocar em operação contínua novas instalações de energia ainda não funcionando;
• quando a direção de sua implementação foi recebida dos serviços de controle de energia;
• de acordo com a aplicação de empresas e organizações conectadas à rede elétrica atendida.

Quando o sistema de energia é colocado em operação, as medições de teste da resistência do loop fazem parte de um conjunto de medidas tomadas para verificar seu desempenho. O segundo caso está associado a situações de emergência, que geralmente ocorrem durante a operação de circuitos de potência. Uma solicitação de certos consumidores enviada por uma empresa ou organização pode vir em caso de proteção insatisfatória do equipamento (com base em reclamações de usuários específicos, por exemplo).

Exemplos de cálculos

Dois métodos são considerados como exemplos de tais medições.

O efeito de uma queda de tensão em uma seção controlada do circuito de potência

Ao descrever esse método, é importante prestar atenção às dificuldades de sua implementação prática. Isso ocorre porque, para obter o resultado final, várias etapas serão necessárias. Primeiro, você terá que medir os parâmetros de rede em dois modos: com cargas desconectadas e conectadas. Em cada um desses casos, a resistência é medida pela leitura da corrente e da tensão. Além disso, é calculado de acordo com as fórmulas clássicas decorrentes da lei de Ohm (Zп = U / I).

No numerador desta fórmula, U representa a diferença entre as duas tensões - quando a carga está ligada e desligada (U1 e U2). A corrente é levada em consideração apenas no primeiro caso. Para obter os resultados corretos, a diferença entre U1 e U2 deve ser grande o suficiente.

A impedância leva em consideração a impedância da bobina do transformador (é somada com o resultado).

O uso de uma fonte de energia independente

Essa abordagem envolve a determinação de um parâmetro de interesse para especialistas usando uma fonte independente de tensão de alimentação. Ao conduzi-lo, você precisará considerar os seguintes pontos importantes:

• Durante as medições, o enrolamento primário do transformador da estação de suprimento é curto-circuito.
• De uma fonte independente, a tensão de alimentação é fornecida diretamente à zona de falha.
• A resistência da fase zero é calculada pela fórmula familiar Zп = U / I, onde: Zп é o valor do parâmetro desejado em Ohms, U é a tensão de teste medida em Volts, I é o valor da corrente de medição em Amps.

Todos os métodos considerados não pretendem uma precisão absoluta dos resultados obtidos com base em seus resultados. Eles fornecem apenas uma estimativa aproximada da impedância do loop da fase zero. Esse caráter é explicado pela impossibilidade de medir as perdas indutivas e capacitivas, sempre presentes em circuitos de potência com parâmetros distribuídos, no âmbito dos métodos propostos. Se for necessário levar em consideração a natureza vetorial das grandezas medidas (mudanças de fase, em particular), correções especiais deverão ser introduzidas.

Sob condições reais de operação de consumidores poderosos, os valores da reatância distribuída são tão insignificantes que, sob certas condições, não são levados em consideração.