Измерение петли «фаза–нуль» в системе TN-C-S технически сложнее, чем в TN-C. Разделение PEN на PE и N порождает два самостоятельных контура возврата тока КЗ - по N и по PE - и именно выбор правильного из них составляет первую методическую ловушку для специалиста, выполняющего замеры.
Проблема 1. Измерение по N вместо PE: нормативная подмена
Наиболее распространённая методическая ошибка в TN-C-S - подключение прибора к фазному проводнику и к нейтральному рабочему N, тогда как ПУЭ п. 1.7.38 и методики ПТЭЭП требуют измерения петли «фаза–PE».
Петля «фаза–N» в большинстве случаев имеет меньшее сопротивление, чем «фаза–PE», - потому что N-проводник часто выполняется того же или большего сечения, чем PE. Результат по петле «фаза–N» проходит по нормам, но замыкание фазы на корпус оборудования создаёт ток именно через петлю «фаза–PE», а не через N.
На практике это различие становится критичным, когда PE выполнен по таблице 1.7.5 ПУЭ сечением вдвое меньше фазного (при S_ф > 35 мм2). Сопротивление такой петли «фаза–PE» вдвое выше, чем «фаза–N», и ток КЗ через PE может оказаться недостаточным для надёжного срабатывания автомата в нормативное время. Протокол с «хорошим» результатом по N при фактически недостаточном токе по PE - прямая угроза безопасности.
Правило простое и абсолютное: в системе TN-C-S измерение всегда выполняется между фазным проводником и PE. В розетке - между клеммой «L» и клеммой «PE» (контакт заземления). В силовых клеммах - между фазой и жёлто-зелёным проводником.
Проблема 2. Срабатывание УЗО во время измерения
Большинство современных измерителей петли используют измерительный ток 15–25 А в течение нескольких миллисекунд. Этот ток представляет собой дифференциальный ток: он течёт по фазному проводнику, но возвращается по PE - то есть именно так, как воспринимает его измерительный трансформатор УЗО. Если в цепи установлено УЗО с уставкой 30 мА, оно практически гарантированно сработает при стандартном измерении.
Проблема многоуровневая: при срабатывании УЗО измерение прерывается, результат прибор не сохраняет или сохраняет некорректный. При многократных попытках контакты УЗО механически нагружаются - не критично, но нежелательно. При наличии нескольких УЗО в каскаде (вводное + групповые) срабатывают оба, что занимает время на восстановление схемы.
Решения три. Первое - использовать приборы с режимом измерения без срабатывания УЗО (режим «Lo-I», «RCD bypass» и аналоги): в этом режиме прибор пропускает ток ниже порога срабатывания УЗО - обычно 5–15 мА - и пересчитывает сопротивление петли на основе малого тока. Погрешность при этом несколько выше, чем при полном измерительном токе, но результат пригоден для нормативной оценки.
Второй вариант - временно отключить УЗО на время измерения (при наличии технической возможности).
Третий - выполнять измерение с «нижней» стороны каждого УЗО отдельно: один замер от автомата до УЗО (петля без УЗО), второй - суммарно с учётом сопротивления проводников за УЗО, измеренного методом амперметр–вольтметр при снятом напряжении.
Проблема 3. Завышенное сопротивление: как отделить конструктив от монтажного брака
Когда прибор показывает сопротивление петли выше допустимого, проблема может быть конструктивной (кабель тонкий и длинный) или монтажной (плохой контакт, окисление). Различить их важно, потому что конструктивная причина требует замены кабеля, а монтажная - устранения дефектного соединения.
Конструктивное ограничение проявляется равномерно по всем фазам и по всем розеткам одной линии. Монтажный дефект - локально: одна точка измерения сильно отличается от соседних, находящихся на той же линии. Если в коридоре несколько розеток на одном автомате, и у трёх из них петля «фаза–PE» составляет 0,35 Ом, а у одной - 1,2 Ом, это почти наверняка плохой контакт в распределительной коробке или в клемме той розетки.
По результатам замеров ИФН-300 отображает одновременно активную и реактивную составляющие сопротивления петли. Повышенная реактивная составляющая при нормальной активной - признак высокой индуктивности петли, что бывает при разносе фазного и PE-проводников по разным трассам. Повышенная активная при нормальной реактивной - признак высокого переходного сопротивления в соединениях или недостаточного сечения проводника.
Основные причины завышенного сопротивления петли:
- коррозия или загрязнение контактных поверхностей в болтовых соединениях и клеммах;
- ненадёжно затянутые зажимы в коробках, клеммниках, шинах;
- заниженное сечение PE-проводника (монтаж не по проекту);
- длина линии превышает расчётную из-за петлеобразного монтажа кабеля;
- обжим медного наконечника на алюминиевом проводнике без антиоксидантной пасты.
Проблема 4. Влияние температуры на результат измерения
Сопротивление медного проводника растёт с температурой с коэффициентом 0,00393 К-1. Это означает, что сопротивление петли, измеренное при +10°С (зимнее подземное залегание кабеля) и при +30°С, отличается примерно на 8%. При нормировании в ПУЭ таблица 1.7.1 не делает поправки на температуру - она нормирует время отключения как функцию фазного напряжения и сопротивления петли при нормальных условиях.
При измерениях в холодное время года кабели, проложенные снаружи или в земле, имеют пониженное сопротивление и показывают «лучшие» результаты, чем будут при максимальной рабочей температуре. Методика ПТЭЭП допускает применение поправочного коэффициента на температуру при сомнительных результатах, близких к норме:
где , - температура при измерении, К-1. При измерении петли зимой при +5°С и приведении к +20°С сопротивление увеличится на коэффициент примерно 1,058 - около 6%. Для линии, где измеренное сопротивление «впритык» укладывается в норму, это различие может оказаться решающим.
Проблема 5. Неправильная точка подключения - не самая дальняя
Сопротивление петли «фаза–PE» нарастает вдоль трассы пропорционально длине проводников: в начале линии - минимальное, в конце - максимальное, ток КЗ - минимальный. Нормативная проверка срабатывания защиты должна выполняться в самой удалённой от автомата точке линии, поскольку именно там наихудшие условия для аварийного отключения.
На практике нередко измеряют в удобной точке - в первой розетке у щита или в любой доступной розетке, не задумываясь о её положении на линии. Результат «проходит» по нормам, хотя в самой дальней розетке мог бы не пройти.
Правильный подход: перед измерением изучить схему групповых линий (она должна быть вывешена в щите или приложена к техническому паспорту объекта), определить самую дальнюю розетку или клемму каждой линии и выполнять нормативный замер именно там.
Проблема 6. Параллельные пути возврата тока - занижение результата
В реальных установках между PE-шиной ВРУ и PE-клеммой в точке измерения нередко существуют параллельные проводящие пути, помимо штатного PE-проводника: металлические кабельные лотки, трубы, арматура. Прибор измеряет суммарное сопротивление всех параллельных путей - которое ниже, чем сопротивление одного PE-проводника.
Это приводит к занижению измеренного сопротивления петли и завышению расчётного тока КЗ относительно реального. «Хорошее» измерение в такой установке - иллюзия: при аварийной ситуации металлический лоток или труба окажутся в цепи тока замыкания без каких-либо расчётных гарантий их термической стойкости и надёжности контактов.
Корректное измерение в таких условиях требует временного отсоединения всех параллельных металлических связей на время замера, что в промышленных установках с развитой кабельной инфраструктурой практически невыполнимо.
Выход - применять расчётный метод по известным сечениям и длинам проводников, сравнивая его с измерением и анализируя расхождение.
Итоговая последовательность правильного замера
Алгоритм измерения петли «фаза–PE» в TN-C-S, минимизирующий перечисленные проблемы:
- Убедиться, что точка измерения - самая дальняя на линии.
- Проверить наличие УЗО в цепи; если есть - включить режим «Lo-I» на приборе или временно отключить УЗО.
- Подключить прибор: фазный щуп - к клемме «L» розетки или к фазной клемме щита; нулевой щуп - к клемме «PE» (контакту заземления), не к «N».
- Выполнить не менее трёх измерений, убедиться в воспроизводимости результата (разброс не более 5%).
- Записать активное, реактивное и полное сопротивление петли; вычислить ожидаемый ток КЗ.
- Сравнить ток КЗ с требуемым кратным номинала защитного автомата по его характеристике срабатывания.
- При результате, близком к границе нормы, применить температурную поправку на рабочую температуру проводников.
Андрей Повный
Телеграмм каналы для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: