Измерение сопротивления петли фаза-ноль

В XXI-ом веке люди избалованы обилием разнообразной техники и электроники, наличием сотен гаджетов, упрощающих повседневные задачи. В таком контексте электричество воспринимается как неотъемлемая часть жизни, помощник в разных делах. Мы возлагаем на него работу, которую не смогли бы выполнить сами, но при этом часто не следим за тем, чтобы сеть коммуникаций, которая приводит ток в наши дома, сохраняла исправность.

К большому сожалению, не все строители, которые берутся за выполнение домашней проводки, обладают достаточными знаниями и навыками, чтобы сделать бытовую сеть действительно безопасной. В свою очередь, потребители редко пытаются проверить качество электрики на объекте с той же скрупулёзностью, с которой изучают аспекты визуального дизайна. В итоге может оказаться, что провода или кабели были проложены нетехнологично, с нарушениями нормативов или, что хуже, с повреждением изоляции. Заказчики часто даже не знают, что сейчас есть механизм проверки качества проложенных коммуникаций и что, по-хорошему, именно такой диагностикой собранной сети должен завершаться каждый электромонтаж. Суть метода состоит в заданной последовательности электрических замеров токопроводящих контуров, которую электрики для краткости называют «измерением сопротивления петли фаза-ноль».

Какая цепь проходит проверку?

Представим для себя в общем виде путь тока к Вашей квартире. В данном случае нас не будет интересовать далеко расположенная ГЭС и целая сеть линий электропередач, по которой ток следует до населённого пункта. Достаточно в качестве «источника» взять ближайшую трансформаторную подстанцию (ТП). В любом украинском городе в пределах микрорайона обязательно отыщется небольшое одноэтажное здание из белого кирпича с крупными металлическими воротами – это и есть подстанция. От неё к каждому из домов поблизости тянутся четыре провода: три фазы и PEN-проводник. Во многих хрущёвках, где ещё не произвели перевод питания на систему TN-C-S и сохраняется схема подключения TN-C, разделения совмещённого нулевого проводника в распределительном шкафу дома не будет. Последнее означает, что квартирные розетки окажутся оснащены только двумя контактами вместо трёх.

Зачастую между ТП и вводом в квартиру имеется несколько разрывов, предусмотренных самой технологией прокладки электрокоммуникаций. Как минимум, на пути линии питания встретятся уже упомянутый общедомовой распределительный шкаф, затем, скорее всего, подъездные шкафы или щитки, после них – этажный щиток. Вдобавок, и от подстанции к дому провода не всегда идут напрямую. Если ТП обслуживает довольно крупный микрорайон, между ней и домом может оказаться ещё небольшая трансформаторная будка-шкаф, расположенная посреди двора и разводящая кабели на несколько прилежащих домов. Таким образом, метраж линии питания способен легко достигать нескольких сотен метров, а это означает повышенную вероятность того, что на одном из отрезков случится неисправность.

Рассматриваемый электрический контур называют петлёй, поскольку исследуемая цепь фактически замкнута. Между розеткой на одном конце и подстанцией на другом находятся два провода. В жилище точкой их слияния является электроприбор, а на ТП – общий ноль, нейтральный проводник, присоединённый ко всем отходящим фазам и земле. Как и в любой другой системе, в электрике надёжность определяется количеством соединений. Вдобавок, здесь критически важен такой параметр, как сопротивление в месте контакта и связанное с ним падение напряжение. Согласно нормативам, любая узловая точка на пути электрического тока имеет право допускать незначительное падение напряжения, но эта величина строго регламентирована. Увеличенное значение указывает на неисправность или нарушение целостности питающего контура. Именно для того, чтобы можно было удостовериться в правильности работы цепи, и проверяется то самое сопротивление цепи «фаза-ноль».

В домашней подсети разрывов линии ещё больше: сначала идёт щиток с модулями защитной автоматики и счётчиком, затем – распределительные коробки, и только потом розетки или выключатели со светильниками. К сожалению, полностью прозвонить участок от подстанции до конкретной электроточки в доме практически никогда не удаётся, но вот в пределах квартиры сделать это вполне реально. Ещё лучше, если измерения будут проводиться между этажным или даже общедомовым щитком и точками в Вашем жилище – такой результат можно считать наиболее надёжным.

Как происходят измерения?

Для простоты восприятия предположим, что на потребительском конце петли к розетке подключён светильник. Таким образом, от ТП к нему по сети проводов приходит ток, а часть некоторая малая часть напряжения теряется при его транспортировке на сопротивление металлу проводников. Как известно, проще всего определить сопротивление из закона Ома: R = U / I. Тем не менее, не стоит забывать, что в данном случае речь идёт не о постоянном токе, а о переменном, с синусоидальным профилем. Его полная величина учитывает не только активную компоненту, но и реактивную, которая, в свою очередь, включает сразу ёмкостную и индуктивную составляющую. Если детально проанализировать данную цепь, то окажется, что ток преодолевает сразу три вида сопротивлений:

1. активное – в проводах, внутри контактных соединений в цепи и в нити накала (если лампа вольфрамовая);
2. индуктивное – в обмотках трансформатора;
3. ёмкостное – в промежуточных звеньях цепи, где есть элементы микроэлектроники (щиты управления, счётчики и пр.).

Доминирует в данном случае именно активная компонента, потому для предварительных расчётов общего сопротивления перед монтажом цепи принято замерять именно эту часть, причём сделать это можно и от источника постоянного напряжения. Чтобы получить истинное – полное значение петли фаза-ноль, требуется узнать ЭДС на обмотке трансформатора, но это, как было сказано выше, практически неосуществимо. Не имея возможности узнать величину непосредственно, её можно с высокой точностью рассчитать. Для этого вольтметром замеряют напряжение в розетке без нагрузки и снимают показания. Затем в сеть включается нагрузка – лампа или другой прибор с заведомо известной мощностью, вольтметр и амперметр. На основе набора из двух показаний, производится расчёт. Сначала первое полученное значение делится на силу тока из второго этапа, а затем второе. Чтобы исключить сопротивление нагрузки, из второй величины отнимают первую и получают искомое сопротивление петли фаза-ноль.

Следует отметить, что при всей простоте необходимых манипуляций и математических расчётов, произвести точное измерение при помощи приборов и инструментов любительского уровня не получится. Причём речь даже не о дешёвых китайских изделиях, а о товарах из среднего и элитного ценового сегмента. Они имеют слишком большое значение погрешности, что никак не позволит отследить мизерные изменения в параметрах тока. Допустимый предел начинается с класса точности 0,2 – а таким инструментом зачастую владеют только сотрудники специализированных экспертных лабораторий или электромонтажники из солидных фирм. Если же поручить измерение сопротивления цепи фаза-ноль профессионалам, они будут использовать не только амперметры и вольтметры, но и специальные высокоточные приборы, созданные специально для таких работ.

Очень часто в интернете и на рынке можно встретить приборы, которые называют измерителями токов КЗ. Именно их следует использовать для рассматриваемых целей, хотя это и не очевидно из названия. Дело в том, что подобное наименование изначально некорректно, ведь данный прибор не может измерить силу тока при коротком замыкании, а только лишь способен помочь человеку получить данные для её расчёта при нормальной работе электрических сетей.

Цель измерений сопротивления петли фаза-ноль

Не все мастера могут верно сформулировать конечную цель измерений сопротивления петли фаза-ноль, ограничиваясь тем, что в процессе таких мероприятий проверяется качество выполнения монтажа и безопасность электрической сети. Тем не менее, согласно стандартам на подобные работы, преследуется всего три чётко определённых цели:

1. поиск ошибок в построении сети коммуникаций;
2. поиск слабых мест в созданной системе;
3. оценка надёжности выбранной защитной автоматики.

Рассмотрим всё по порядку.

Ошибки в топологии электросети определить проще всего: если при замерах и анализе данных окажется, что выходные параметры тока не соответствуют ожидаемым, значит, где-то есть неверное соединение, нехватка изоляции и пр. При ответственном выполнении электромонтажных работ результаты измерений будут находиться в допустимых границах нормативов. Напомним, что профессиональный электромонтаж по правилам завершается проверкой состояния сети (хотя он по умолчанию более качественный), а кустарный обычно обходится без измерений (хотя именно в этом случае проверка имеет большую актуальность).

Слабые места в готовой энергосистеме могут появляться по самым разным причинам. Вот лишь малый список факторов, которые могут прямо или косвенно повлиять на сопротивление петли фаза-ноль:

• коррозия в гнёздах присоединения и на клеммах;
• набивание грязи между контактными площадками и в местах соединения проводников;
• недостаточное сечение жил кабелей на определённых участках;
• нетехнологичное соединение, присутствие скруток без пайки в особо ответственных местах;
• использование клеммников и наконечников неверного формата;
• применение в качестве токопроводящих жил материалов с неподходящим удельным сопротивлением;
• брак в самом проводе или промежуточных элементах цепи.

Оценить надёжность подобранной защиты можно несколькими способами, но в условиях, когда известны численные значения некоторых параметров электрической цепи, наиболее точным будет прямой расчёт. К примеру, требуемый вольтаж известен нам заблаговременно – 220 В, а полное сопротивление петли уже рассчитано или замерено ранее. Сила тока КЗ в такой цепи будет определяться как Iкз = Uном / Rп. Предположим Rп = 2 Ом, тогда Iкз = 220 / 2 = 110 А. Оперируя данной величиной, подбирают номинал автоматического выключателя. Согласно ПУЭ, автомат обязан покрывать величину в 1,1 номинала тока. Это означает, что, если в Вашем щитке стоит модуль класса «С» с номиналом в 16 А и кратностью 10, то ток срабатывания будет равен I = 1,1 * 16 * 10 = 176 А. Ранее мы вычислили, что достигаемый ток КЗ составит всего 110 А, а это значит, что электромагнитный расцепитель не сработает, ведь его предел ещё не превышен. Последнюю надежду хозяева могут возлагать на тепловой расцепитель автомата – он всё же сработает, но чуть позже. В среднем задержка составит более 0,4 сек., что уже считается довольно опасной величиной, ведь за это время может успеть образоваться искра, которая в дальнейшем приведёт к пожару. Нетрудно понять, что при описанных рисках защитный модуль нуждается в замене на модель с верным номиналом.

Сегодня известно несколько способов измерения сопротивления петли фаза-ноль. Они адаптированы под особенности прокладки проводов, число промежуточных узлов, сечение проводки, предполагаемые токи и пр. Тем не менее, наиболее важным фактором в этом вопросе была и остаётся точность приборов. Даже умелый домашний мастер с хорошим инструментом не сумеет замерить сопротивление столь крупного участка электросети с требуемой в данном случае точностью. Кроме того, самодеятельность в подобных вопросах чревата серьёзными электротравмами. Помните, что ток – наш друг только до тех пор, пока мы соблюдаем правила безопасности. Если у Вас появились сомнения в исправности защитной автоматики, установленной в доме, или она начала слишком часто срабатывать, мы настоятельно рекомендуем обратиться к экспертам-профессионалам и не подвергать опасности своё здоровье!