Zaloguj się
Twój koszyk:

Liczba produktów: 0
Wartość produktów: 0
 Skip Navigation LinksTomtronix : Artykuły : Pomiary impedancji pętli

Spis artykułów

Artykuły techniczne


Rozwiązanie problemu pomiaru pętli zwarcia w instalacjach
chronionych wyłącznikami różnicowoprądowymi

Czytelnik (1977 bytes)Spis treści:


Wstęp

Jednym z elementów systemu ochrony przed porażeniem elektrycznym w nowych instalacjach budynków mieszkalnych, komercyjnych i przemysłowych są wyłączniki różnicowoprądowe (RCD - Residual Current Device). W normalnych warunkach wartości prądów płynących w przewodach fazowym i neutralnym są identyczne. Ale w sytuacji zwarcia z ziemią i występowania prądu upływu do ziemi wartości te będą różne. Właśnie to niezrównoważenie jest wykrywane przez wyłączniki RCD. Ich zadaniem, w takich sytuacjach, jest szybkie odcięcie źródła zasilania od chronionego fragmentu instalacji.

Dla sprawnego i efektywnego funkcjonowania każdego systemu ochrony przed porażeniem elektrycznym, w tym z zastosowaniem wyłączników RCD, bardzo istotny jest odpowiedni stan przewodu ochronnego tworzącego wraz z przewodem fazowym pętlę zwarcia. Od stopnia ciągłości tego obwodu zależy czy prąd zwarcia osiągnie wymagany poziom gwarantujący wyzwolenie zabezpieczeń. Wyznacznikiem sprawności pętli jest jej impedancja. Do pomiaru tej wielkości służą przyrządy nazywane "miernikami impedancji pętli zwarcia". Test powinien być przeprowadzany w najbardziej oddalonym punkcie obwodu, w miejscu charakteryzującym się najgorszymi warunkami w zakresie ochrony.

W praktyce pomiar impedancji pętli zwarcia w obecności RCD zawsze stanowi pewną trudność. Jest to związane z tym, że prąd pomiarowy (upływu) generowany przez mierniki pętli zwarcia jest wykrywany przez RCD, co w efekcie prowadzi do ich zadziałania i odcięcia zasilania od kontrolowanego fragmentu instalacji. Wyłączenie zasilania nie tylko czyni niemożliwym uzyskanie wyniku pomiaru, ale również może być przyczyną poważniejszych zakłóceń w pracy urządzeń zasilanych z sieci. W przypadku budynku mieszkalnego taka sytuacja może być powodem jedynie pewnej irytacji jego mieszkańców. W innych komercyjnych, przemysłowych obiektach lub budynkach służby zdrowia jest nie do zaakceptowania i często niesie ze sobą niebezpieczne implikacje związane z życiem ludzi, działaniem urządzeń i systemów komputerowych.

Dotychczas stosowane metody pomiaru instalacji z wyłącznikami RCD

Osoby wykonujące pomiary instalacji elektrycznych wypracowały przez lata pewne procedury postępowania zmierzające do rozwiązania problemu pomiaru impedancji pętli zwarcia w obecności RCD. Wszystkie one mają swoje pozytywne i negatywne aspekty.

Elektryczne zwarcie wyłączników RCD
Użycie zwór zamiast wyłączników RCD jest często stosowaną praktyką. Polega ona na zamianie RCD zworami lub zastosowaniu tzw. bypassów (obejść) RCD. Takie rozwiązanie umożliwia bezpośredni pomiar impedancji pętli zwarcia.
Należy jednak pamiętać, że zamiana lub obejście RCD zworami spowoduje wyłączenie tego typu ochrony co narazi korzystających z sieci, a w szczególności osobę wykonującą pomiary.
Inny aspekt tej metody, który musi być brany pod uwagę, to wpływ instalowania bypassów na same zabezpieczenia RCD. O ile konwencjonalne elektromechaniczne wyłączniki różnicowoprądowe zachowują się w tej sytuacji neutralnie, o tyle w przypadku nowszych elektronicznych może nastąpić ich permanentne uszkodzenie.

Blokowanie RCD
Niektóre mierniki impedancji pętli zwarcia posiadają możliwość "blokowania" wyłączników RCD przed uruchomieniem właściwego pomiaru. Metoda ta polega na wstrzyknięciu w układ pomiarowy prądu stałego, który powoduje nasycenie rdzenia małego transformatora w układzie detekcji RCD i tym samym blokadę wyzwolenia wyłącznika. Wadliwość tej metody związana jest z częstotliwością przeprowadzania pomiarów. Niektórzy producenci informują, że ich wyłączniki RCD mogą "pamiętać" tego typu oddziaływanie również po przeprowadzeniu testu. Efekt ten jest tym wyraźniejszy im częściej dany wyłącznik RCD poddawany jest blokadzie. Taka metoda pomiaru może spowodować unieruchomienie wyłącznika różnicowoprądowego lub opóźnienie w jego zadziałaniu, tym samym pozbawić instalację elektryczną wymaganej ochrony i w konsekwencji stać się przyczyną wypadku.

Niektóre typy RCD, a w szczególności nowe elektroniczne wykonania RCD, nie będą blokowane przez mierniki impedancji pętli zwarcia, których zasada działania oparta została na tej metodzie pomiaru. Wyłączniki takie zostaną wyzwolone podczas próby wykonania pomiaru. Niezamierzone zadziałania RCD potencjalnie mogą być przyczyną uszkodzenia urządzeń, utraty danych komputerowych, jak również powodem pojawienia się znacznie bardziej niebezpiecznych sytuacji.

Rozpatrując dalej problem wpływu metody pomiarowej na działanie wyłączników RCD, trzeba zaznaczyć, że niektórzy producenci wyrażają obecnie opinię, iż duże prądy pomiarowe w obecności RCD nie powinny być w ogóle stosowane. Wynika to z faktu wykrycia oddziaływania takich prądów na parametry wyłączników. W tym momencie rozważań pomijamy oczywiście występujący niezależnie, a opisany powyżej efekt związany z obecnością prądu stałego powodującego nasycenie rdzenia transformatora.

Rozwiązaniem problemu mierniki HT

Dążąc do rozwiązania omówionych problemów oraz w związku z dużym zapotrzebowaniem na przyrządy umożliwiające pomiar impedancji pętli zwarcia w obecności wyłączników różnicowoprądowych wprowadził do sprzedaży nowe mierniki: MacroTest G3, COMBI G2 . Umożliwiają one pomiar pętli bez wyzwalania RCD (dla wyłączników, również elektronicznych, o prądzie wyzwolenia 30mA i powyżej). Przyrządy nie powodują zmian parametrów RCD.

Jak to robią mierniki HT ?
Większość norm dotyczących instalacji elektrycznych stanowi, że wyłącznik RCD nie powinien zadziałać przy połowie wartości znamionowego prądu upływu. W związku z powyższym wstrzyknięcie 15mA prądu pomiarowego przy RCD ze znamionowym prądem upływu 30mA może zostać wykonane bez obawy o spowodowanie wyzwolenia zabezpieczenia. Właśnie tę właściwość RCD wykorzystują mierniki HT przy pomiarze impedancji pętli zwarcia.
To, że metoda ta nie znalazła zastosowana już wcześniej związane było w dużej mierze z trudnościami w osiągnięciu rzetelnych i powtarzalnych wyników pomiarów przy tak małej wartości prądu pomiarowego. Występujące tutaj problemy związane były z obecnym, w większości instalacji, szumem elektrycznym. Jego wartość bardzo często przewyższała sygnał mierzony - niewielki spadek napięcia zasilania wywołany małym prądem pomiarowym.
Wykwalifikowany zespół biura konstrukcyjnego firmy HT wsparty ponad wieloletnim doświadczeniem w projektowaniu urządzeń pomiarowych podołał temu trudnemu technicznie zadaniu. Powstały unikalne przyrządy zapewniający rozwiązanie realnie występującego problemu pomiarowego.

Czy tak mały prąd pomiarowy gwarantuje rzetelny wynik ?
Mierniki impedancji pętli zwarcia, do chwili obecnej, posiadały zwykle możliwość pomiaru tylko dużym 23A prądem. Wynikało to z przekonania, że taka wartość zapewnia odpowiednią rzetelność testu oraz pozwala wykryć obecność niepewnych połączeń. W późniejszym czasie okazało się jednak, że pomiar dużym 23A prądem nie pozwala wykryć miejsc osłabień (zwężeń np. w wyniku nadpalenia) przewodu lub korodujących połączeń.

Przykład
Dla przykładu rozpatrzmy instalację oświetleniową chronioną bezpiecznikiem. Rezystancję pętli zwarcia takiego obwodu możemy bez problemu testować dużym 23A prądem pomiarowym. Wkładka topikowa chroniącego ten obwód bezpiecznika jest znacznie cieńsza od żyły przewodu. Fakt ten nie znajduje odzwierciedlenia w rezultacie pomiaru, chociaż powinniśmy oczekiwać jej przepalenia. Powodem takiego stanu rzeczy jest to, że duży 23A prąd pomiarowy jest generowany przez miernik impedancji pętli zwarcia tylko przez 0,02 sekundy. Jest to zbyt krótki okres czasu do osiągnięcia przez wkładkę topikową lub np. przez osłabiony (nadpalony) przewód  znacznego wzrostu temperatury wywołującego przepalenie.

Prawdopodobnie jedyną zaletą pomiaru  impedancji pętli zwarcia dużym prądem jest w konsekwencji duża wartość sygnału napięciowego mierzona przez przyrząd. Oznacza to, że poziom uzyskanego sygnału będzie znacznie przewyższał amplitudę szumu elektrycznego obecnego w instalacji. Tym samym możliwe będzie osiągnięcie rzetelnych wyników pomiarów również w obszarze małych impedancji. Zakres mierzonej impedancji przez starsze mierniki, przy małym prądzie, ograniczony jest od dołu wartością np. 1W. Takie ograniczenie jest satysfakcjonujące przy pomiarze instalacji z RCD. W większości przypadków są one bowiem chronione zabezpieczeniami z prądami znamionowymi w okolicach dolnej granicy oferowanego typoszeregu wartości.

Dla MacroTest G3, COMBI G2 granica ta wynosi zaledwie 0,01W - czyli tyle samo co przy pomiarze metodą tradycyjną dużym prądem.

Inne możliwości pomiarowe
MacroTest G3, COMBI G2 oferują ponadto kilka innych możliwości wcześniej niedostępnych w tego typu przyrządach.
Mierniki mogą pracować przy dwóch znamionowych napięciach sieci 110V i 230V, a tym samym mogą być wykorzystywane przy pomiarach większości instalacji elektrycznych w tym okrętowych i wojskowych. Przy podłączeniu do instalacji elektrycznej mierzą i wyświetlają wartość napięcia. Jeśli jego poziom wykracza poza dopuszczalny zakres wstrzymywane jest wykonanie pomiaru.

Przed przeprowadzeniem pomiaru kontrolują również częstotliwość sieci. Także tutaj, jeżeli zmierzona wartość wykracza poza dopuszczalny zakres, pomiar jest wstrzymany, a operator informowany o przyczynie przerwania pomiaru.

Przed pomiarem mierzą spadek napięcia pomiędzy przewodem neutralnym i ochronnym. Jeżeli napięcie to przekracza 50V jego wartość ukaże się na wyświetlaczu, a test zostanie wstrzymany. Analogicznie, jeżeli prąd pomiarowy spowoduje wzrost napięcia neutralny-ochronny nastąpi natychmiastowe przerwanie pomiaru. Operator zostanie o tym fakcie poinformowany stosownym komunikatem.

Miernik przy pomiarze małym prądem informuje użytkownika o obecności zbyt wysokiego poziomu szumu, który uniemożliwia przeprowadzenie rzetelnego pomiaru.


Powiadomienie o plikach cookie. Witryna korzysta z plików cookie.
Pozostając na tej stronie, wyrażasz zgodę na korzystanie z plików cookie.
Dowiedz się więcej