Какое полное сопротивление петли «фаза-ноль» является допустимым?

Измерение полного сопротивления цепи «фаза-ноль» — это одна из проверок, входящая в комплекс электроизмерений для электроустановок. Эксплуатация электрооборудования, как и любого другого источника повышенной опасности требует периодического проведения специальных работ, связанных с обслуживанием и диагностикой.

Замер сопротивления петли «фаза-ноль» проводят с целью определения силы тока, возникающего на проверяемой кабельной линии в случае короткого замыкания. При замере прибор вычисляет полное сопротивление электрической цепи, называемой цепью «фаза-ноль». Она включает в себя:

• сопротивление источника питания (трансформатора или ДГУ);
• сопротивление жил кабелей внешнего электроснабжения и распределительной сети здания;
• сопротивление жил групповых линий питания отдельных токоприёмников;
• переходное сопротивление контактов этих линий в электрощитах.

Зная значение сопротивления петли «Ф-0» и фазное напряжение, можно вычислить расчётное значение тока КЗ: Iкз = Uн/ Zп. Затем можно сделать вывод о соответствии установленного автомата или рубильника с плавкими вставоками расчетным токам короткого замыкания. Аппарат защиты должен отключить поврежденный участок за установленное нормативами время даже в наихудшем из возможных сценариев, т.е. когда замыкание произошло в наиболее удаленной точке линии, там где сопротивление максимальное, а ток замыкания минимален.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в целях обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем в 4 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя и не менее чем в 6 раз ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику.

Чаще всего реальное сопротивление петли «фаза-ноль» достаточно невелико для надёжной защиты линии. Но бывают ситуации, когда токи КЗ не достигают требуемых значений. В самом деле, при значениях петли более 0,8 Ом величина тока КЗ не превышает 275А и, с учётом требований ПТЭЭП, прил. 3, табл. 28, п. 4, автомат с Iном=25А уже не гарантирует отключение в заданное время. А это очень распространённый номинал автомата для защиты групповых линий розеточной сети. Иногда это можно увидеть в сельской местности, в садоводческих обществах, когда линия 0,4 кВ имеет длину 1-2 км, а сечение проводов невелико.

На величину сопротивления петля «фаза-ноль» влияет площадь поперечного сечения жил кабеля и его длина. Эти параметры связаны между собой. При увеличении длины линии приходится увеличивать её сечение, чтобы обеспечить необходимую кратность токов КЗ. Больше всего это проявляется в осветительных и розеточных сетях, где линии протяженные, а сечение проводов небольшое. По тем же причинам увеличено сопротивление петли «фаза-ноль» линий электроснабжения на вводе в здание. При этом свою долю вносит сопротивление обмоток силового трансформатора на подстанции.

Конечно, устранение указанных причин, т.е. замена электропроводки или кабельных линий повлечет за собой немалые затраты и частичную остановку функционирования объекта. Такая ситуация встречается, в основном, там, где электромонтажные работы выполнялись без предварительных расчетов и разработки проекта. При разработке проекта, проектировщики, используя справочники и таблицы производят расчеты сопротивлений цепи «фаза-ноль» и учитывают полученные значения при выборе аппаратов защиты. Поэтому так важно, чтобы монтаж любой электроустановки производился на основе качественно подготовленной проектной документации.

Можно ли как-нибудь исправить сложившуюся ситуацию, не прибегая к радикальным мерам? Конечно можно! Если не получается убрать причину малых токов короткого замыкания, можно ужесточить требования к защитным аппаратам. В осветительных и розеточных сетях, в основном, применяются модульные автоматы бытового назначения с характеристиками «В», «С», «D». В таких случаях единственный выход – установить в качестве аппарата защиты автомат с характеристикой «В» расцепителя мгновенного действия. В отличие от распространенного автомата с характеристикой «С» у него срабатывание происходит при токе Iкз = 5хIном, т.е. в рассмотренном выше примере он уверенно отключит даже ещё меньший ток (137 А) при сопротивлении петли «фаза-ноль» до 1,6 Ом. Можно уменьшить номинал автомата, тогда будут автоматически отключаться ещё меньшие токи КЗ. При этом следует помнить, что номинал автомата не должен быть меньше расчетного тока на защищаемом участке. Для защиты кабельных или воздушных линий электроснабжения можно применить предохранители, выносные реле.