Calcul et procédure de mesure de la boucle de phase zéro

Compte tenu de la grande variété d'équipements électriques installés dans les circuits électriques, il est important d'apprendre à faire fonctionner correctement les systèmes d'alimentation électrique et à les maintenir en état de fonctionnement. La violation de cette exigence entraîne une baisse des performances et la possibilité d'endommager les appareils qui y sont connectés. La vérification des lignes conductrices implique l'organisation de tests, qui comprennent la mesure des paramètres électriques distribués. Lors des tests périodiques, tous les dispositifs de protection et conducteurs électriques, ainsi que la soi-disant «boucle de phase zéro», doivent être examinés.

Définition d'un concept

Tout équipement connecté au secteur est équipé d'un circuit de mise à la terre de protection. Cet appareil est équipé sous la forme d'une structure métallique préfabriquée située soit à côté de l'objet contrôlé soit à un poste de transformation. En cas d'urgence (si l'isolation des fils est endommagée par exemple), la tension de phase tombe sur le boîtier mis à la terre, puis s'écoule dans le sol.

Pour une propagation fiable du potentiel dangereux dans le sol, la résistance de la chaîne ne doit pas dépasser une certaine norme (unités Ohm).

Une boucle de phase zéro est comprise comme une boucle de fil formée lorsqu'un noyau de phase est court-circuité à un boîtier conducteur d'équipement connecté au réseau. En fait, il se forme entre la phase et le neutre mis à la terre (zéro), ce qui était la raison de ce nom. Il est nécessaire de connaître sa résistance afin de surveiller l'état des circuits de mise à la terre de protection qui assurent le courant de secours à drainer dans le sol. L'état de ce circuit détermine la sécurité d'une personne utilisant des équipements et des appareils électroménagers.

Méthode pour déterminer la résistance de la boucle à phase zéro

Conformément aux exigences du PTEEP, le fonctionnement des équipements électriques industriels et domestiques nécessite une surveillance constante de l'état des dispositifs de protection. Selon les exigences de la documentation normative dans les installations jusqu'à 1000 Volts avec un neutre mis à la terre, ils sont contrôlés pour un court-circuit monophasé à la terre. Les méthodes d'essai connues prennent principalement en compte la base technique représentée par des échantillons d'instruments de mesure spéciaux.

Matériel usagé

Pour mesurer la chaîne de phase zéro, des appareils électroniques sont utilisés, qui diffèrent à la fois par leurs capacités (la méthode de prise des lectures et leur erreur, en particulier), et le but. Les exemples de compteurs les plus courants incluent:

• Instruments M417 et MSC300, permettant de déterminer la valeur souhaitée, à la fin des mesures, les courants de court-circuit à la terre sont calculés en fonction des résultats.
• L'appareil ECO-200, qui permet de mesurer uniquement le courant de défaut.
• L'appareil EKZ-01, utilisé aux mêmes fins que l'EKO-200.
• Instrument de mesure IFN-200.

L'appareil M417 permet des mesures dans des circuits de 380 volts avec un neutre mis à la terre sans avoir besoin de supprimer la tension d'alimentation. Lors des mesures, la méthode de sa chute est utilisée dans le mode d'ouverture du circuit contrôlé pendant une durée de 0,3 seconde. Les inconvénients de cet appareil incluent la nécessité de calibrer le système avant de commencer le travail.

Le MSC300 appartient à un nouveau type de produit à remplissage électronique basé sur des microprocesseurs modernes.Lorsque vous travaillez avec elle, la méthode de chute de potentiel est utilisée lors de la connexion d'une résistance fixe de 10 ohms. La tension de fonctionnement est de 180-250 Volts et le temps de mesure du paramètre contrôlé est de 0,03 seconde. L'appareil est connecté à la ligne testée à son point le plus éloigné, après quoi le bouton "Démarrer" est enfoncé. Les résultats des mesures sont affichés sur l'affichage numérique intégré à l'appareil.

Lorsqu'il n'y a pas un seul échantillon de l'appareil de mesure disponible (et aussi, si nécessaire, la duplication des opérations), pour la détermination pratique de la valeur souhaitée, une méthode de mesure utilisant un voltmètre et un ampèremètre est utilisée.

Techniques de mesure existantes

Les techniques connues incluent la partie calcul, présentée sous forme de formules. Un outil de calcul commun vous permet de connaître la résistance totale de la boucle à l'aide de la formule suivante:

Zpet = Zп + Zт / 3, où

• Zп - impédance des fils dans la section KZ;
• Zt est le même, mais pour un transformateur de puissance d'une sous-station (source de courant).

Pour le duralumin et les fils de cuivre, le Zpet est en moyenne de 0,6 Ohm / km. La résistance trouvée est le courant d'un défaut à la terre monophasé: Iк = Uф / Zпет.

Si, à la suite des calculs ci-dessus, il s'avère que la valeur du paramètre souhaité ne dépasse pas un tiers de la valeur autorisée (voir PUE), nous pouvons nous limiter à cette option de calcul. Sinon, les mesures de courant continu sont effectuées à l'aide des appareils ECO-200 ou EKZ-01. En leur absence, la méthode d'un ampèremètre-voltmètre peut être utilisée.

La procédure générale de test à l'aide d'instruments de mesure des marques indiquées:

• L'équipement contrôlé est déconnecté du réseau.
• La boucle testée est alimentée par un transformateur abaisseur.
• Il est nécessaire de fermer délibérément la phase sur le corps du récepteur électrique, puis de mesurer la valeur de Zpet résultant du court-circuit.

Lorsqu'ils sont mesurés par la méthode d'un ampèremètre-voltmètre, après avoir appliqué une tension au circuit contrôlé et arrangé un circuit, le courant I et le potentiel U sont déterminés. La première de ces valeurs ne doit pas dépasser 10-20 ampères.

Calculs et présentation des résultats

La résistance de la boucle testée est calculée par la formule: Zpet = U / I. La valeur obtenue à partir des résultats du calcul est additionnée de l'impédance de l'un des 3 enroulements du transformateur de station égale à Rtr. / 3.

Une fois les mesures linéaires terminées conformément aux normes applicables, elles doivent être documentées. Pour ce faire, conformément au formulaire établi, des rapports d'essais sont préparés dans lesquels les données suivantes sont nécessairement enregistrées:

• Type de ligne, ses principales caractéristiques.
• L'équipement de mesure utilisé dans la vérification.
• Valeurs de la propre résistance transitoire et des enroulements d'un transformateur de station.
• Leur quantité, qui est le résultat des mesures.

Conformément aux principales dispositions du PUE, la fréquence des inspections effectuées sur les circuits de puissance est une fois tous les 6 ans. Pour les objets explosifs - une fois tous les deux ans.

Calculs de table

La valeur totale de la valeur souhaitée dépend des facteurs suivants:

• Paramètres du transformateur de la sous-station de puissance.
• Les sections des conducteurs de phase et zéro sélectionnées lors de la conception du réseau électrique.
• La résistance des composés de transition, toujours disponible dans tous les circuits.

La conductivité des fils utilisés peut être réglée au stade de la conception du système d'alimentation, ce qui, à condition qu'il soit correctement sélectionné, évitera de nombreux problèmes.

Selon le PUE, cet indicateur devrait correspondre à au moins la moitié de la même valeur pour les conducteurs de phase. Si nécessaire, il peut être augmenté à la même valeur. Les exigences du chapitre 1.7 du PUE stipulent ces valeurs, et vous pouvez vous familiariser avec celles-ci dans le tableau 1.7.5, donné en annexe des règles. Selon lui, la plus petite section des conducteurs de protection (en millimètres carrés) est sélectionnée.

A l'issue de l'étape tabulaire du calcul de la boucle phase zéro, ils procèdent à sa vérification en calculant le courant de court-circuit selon les formules. Sa valeur calculée est ensuite comparée aux résultats pratiques obtenus précédemment par des mesures directes. Avec la sélection ultérieure de dispositifs de protection contre les courts-circuits (disjoncteurs linéaires notamment), leur temps de réponse est lié à ce paramètre.

Dans quels cas les mesures

La mesure de la résistance de la section de circuit à phase zéro est nécessairement organisée dans les situations suivantes:

• lors de la mise en service continue de nouvelles installations électriques qui ne fonctionnent pas encore;
• lorsque la direction de leur mise en œuvre a été reçue des services énergétiques contrôlants;
• selon l'application des entreprises et organisations connectées au réseau électrique desservi.

Lorsque le système d'énergie est mis en service, des mesures de test de la résistance de boucle font partie d'un ensemble de mesures prises pour vérifier ses performances. Le deuxième cas est associé à des situations d'urgence, qui surviennent souvent lors du fonctionnement des circuits de puissance. Une demande de certains consommateurs présentée par une entreprise ou une organisation peut arriver en cas de protection insuffisante de l'équipement (pour les plaintes d'utilisateurs spécifiques, par exemple).

Exemples de calculs

Deux méthodes sont considérées comme des exemples de telles mesures.

L'effet d'une chute de tension dans une section contrôlée du circuit de puissance

Lors de la description de cette méthode, il est important de prêter attention aux difficultés de sa mise en œuvre pratique. En effet, pour obtenir le résultat final, plusieurs étapes seront nécessaires. Tout d'abord, vous devrez mesurer les paramètres du réseau en deux modes: avec des charges déconnectées et connectées. Dans chacun de ces cas, la résistance est mesurée en lisant le courant et la tension. De plus, il est calculé selon les formules classiques issues de la loi d'Ohm (Z = U / I).

Dans le numérateur de cette formule, U représente la différence entre les deux tensions - lorsque la charge est allumée et éteinte (U1 et U2). Le courant n'est pris en compte que pour le premier cas. Pour obtenir des résultats corrects, la différence entre U1 et U2 doit être suffisamment grande.

L'impédance prend en compte l'impédance de la bobine du transformateur (elle est additionnée au résultat).

L'utilisation d'une source d'alimentation indépendante

Cette approche implique la détermination d'un paramètre intéressant les spécialistes à l'aide d'une source indépendante de tension d'alimentation. Lors de sa réalisation, vous devrez tenir compte des points importants suivants:

• Pendant les mesures, l'enroulement primaire du transformateur de la station d'alimentation est court-circuité.
• À partir d'une source indépendante, la tension d'alimentation est fournie directement à la zone de défaut.
• La résistance de phase zéro est calculée par la formule familière Zп = U / I, où: Zп est la valeur du paramètre souhaité en Ohms, U est la tension d'essai mesurée en Volts, I est la valeur du courant de mesure en Ampères.

Toutes les méthodes considérées ne prétendent pas à l'exactitude absolue des résultats obtenus sur la base de leurs résultats. Ils ne donnent qu'une estimation approximative de la résistance totale de la boucle à phase zéro. Ce caractère s'explique par l'impossibilité de mesurer les pertes inductives et capacitives, toujours présentes dans les circuits de puissance à paramètres distribués, dans le cadre des méthodes proposées. S'il est nécessaire de prendre en compte la nature vectorielle des grandeurs mesurées (déphasages notamment), des corrections particulières devront être introduites.

Dans les conditions réelles de fonctionnement de consommateurs puissants, les valeurs de réactance distribuée sont si insignifiantes qu'elles ne sont pas prises en compte dans certaines conditions.