Микропроцесорни измервателни уреди INF-200 и IS-10

В енергетиката се използват различни видове измервателни уреди за съпротивление: микроомметри, милиомметри, омметри, мегомметри, импедансни измервателни уреди и др. Тази статия обсъжда: измервател на съпротивление на контура IFN-200 «фаза нула» и измервател на съпротивление на заземяване IS-10. 

Измервателят на съпротивлението на контура «фаза нула» е устройство за измерване на съпротивлението на електрическа мрежа директно под напрежение.

Устройството IFN-200 изпълнява следните функции:

• измерване на общото, активно и реактивно съпротивление на веригата фаза-нула, без да се изключва източникът на захранване с номинално напрежение 220 V;

• Измерване на променливо напрежение;

• Измерване на DC съпротивление (режим на омметър);

• измерване на съпротивление на метална връзка с ток до 250 mA за съпротивления <20 Ohm;

• изчисляване на очаквания ток на късо съединение в точката на свързване на устройството.

Контурът «фаза нула» е участък от мрежата от вторичната намотка на силов трансформатор до електрически приемник. Такъв участък от мрежата може да бъде представен под формата на еквивалентна верига, състояща се от източник на променливо напрежение Uc и съпротивления Rc и Xc, както е показано на фиг. 1.

Ориз. 1. Еквивалентна верига на мрежата със свързаното устройство IFN-200

Първо, устройството IFN-200 с отворен превключвател S (виж фиг. 1) измерва стойността на амплитудата и фазата на напрежението Uc. След това ключът S се затваря за 25 ms, свързвайки товара Rн = 10 Ohm към мрежата. В този случай се измерва стойността на амплитудата и фазата на тока на натоварване In. Резултатът е система от две уравнения:

където j е фазовата разлика между напрежението Uc и тока In.

След като реши системата, може да се получат изрази за Rc и Xc. Тези изрази се използват от софтуера на устройството.

Стойностите на Rc и Xc могат да се използват за преценка на качеството на окабеляването, както и за правилния избор на прекъсвачи.

Качеството на окабеляването в електрическата мрежа е под въпрос, когато Rc> 0,5 Ohm; Xc> 1 ом. Основната причина за тази ситуация е увеличаване на контактното съпротивление в разпределителните табла, разпределителните кутии и контактите. Правилността на избора на прекъсвач може да бъде проверена от условието

Iem.r < Ikz,

където Iem.r — работен ток на електромагнитното освобождаване на прекъсвача; Isc — номинален ток на късо съединение.

Устройството IS-10 е проектирано да измерва съпротивлението на заземяващите елементи, металните съединения и непрекъснатостта на защитните проводници, използвайки четирижилния метод. Има функция за автоматично изчисляване на съпротивлението на почвата. С помощта на токова скоба устройството измерва променливия ток в заземяващите електроди, без да прекъсва измерената верига, което дава възможност да се направи качествена оценка на тяхното състояние.

Бутонът «MODE» се използва за превключване на устройството към режимите на дву-, три- и четирижилни методи за измерване, измервания с автоматично изчисляване на съпротивлението на почвата и работа със скоби за измерване на ток или определяне на процентното разпределение на токовете. При влизане в режим «MENU» този бутон изпълнява функцията за придвижване нагоре през менюто.

Бутонът «MENU» се използва за превключване на устройството в режим на настройка на параметри. След влизане в бутона «MENU» изпълнява функцията за придвижване надолу по менюто. Обхват на измерване на съпротивлението на земния контур: от 1 mOhm до 10 kOhm.

Функционалната диаграма на измерването на съпротивлението на заземяването по четирипроводен метод е показана на фиг. 2.

Ориз. 2.Верига за измерване на съпротивлението на заземяването по четирипроводен метод

Устройството има токови изходи T1 и T2, както и потенциални входове P1 и P2. Чрез изходите T1 и T2, той образува измервателен стабилизиран импулсен ток с променлива полярност (меандър) с честота 128 Hz. Пиковата стойност на силата на тока е не повече от 260 mA, максималната пикова стойност на изходното напрежение без товар е не повече от 42 V. Падането на напрежението в измерената верига при стабилизиран ток е пропорционално на неговото съпротивление.

Това напрежение се измерва през входовете P1 и P2, филтрира се и се подава към входния усилвател, а след това към ADC. Двоичните кодове, генерирани от ADC, се предават на микроконтролера, където необходимите стойности се изчисляват и показват на дисплея. Свързването към заземяващите проводници се извършва с помощта на специални сонди и скоби, а свързването към земята се извършва с помощта на потопяеми метални щифтове с дължина 1 м.

Процедурата за определяне на съпротивлението на заземяване с помощта на четирижилен метод е, както следва:

1. Определете максималния диагонал D на заземяващото устройство (ZU).

2. Свържете зарядното устройство с помощта на измервателни кабели с гнезда T1 и P1.

3. Потенциален щифт P2, поставен в земята на разстояние 1, 5D, но не по -малко от 20 m от измереното заземяващо устройство.

4. Поставете токов щифт T2 в земята на разстояние повече от 3 D, но не по -малко от 40 m от заземяващото устройство. Свържете свързващия кабел към конектора T2 на устройството. Извършете поредица измервания на съпротивлението на заземяването с последователно монтиране на потенциалния щифт P2 в земята на разстояние 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90% от разстоянието до текущия щифт T2, като използвате четирижилен метод.

5. Постройте графика на зависимостта на съпротивлението от разстоянието между заземяващото устройство и потенциалния щифт P2. Ако кривата се увеличава монотонно и има доста хоризонтален разрез в средната част (на разстояния 40 и 60%, разликата в стойностите на съпротивлението е по -малка от 10%), тогава се взема стойността на съпротивлението на разстояние 50% като вярно. В противен случай всички разстояния до щифтовете трябва да бъдат увеличени 1,5-2 пъти или посоката на инсталиране на щифтовете трябва да бъде променена, за да се намали влиянието на въздушни или подземни комуникации.

Схемата за определяне на съпротивлението на почвата с помощта на устройството IS-10 е показана на фиг. 3.

Ориз. 3. Схема за определяне на съпротивлението на почвата

Стойността на съпротивлението на почвата се изчислява съгласно метода за измерване на Вернер. Тази техника предполага равни разстояния между електродите d, които трябва да бъдат взети поне 5 пъти по -голяма от дълбочината на потапяне на щифтовете.

Измервателните щифтове се монтират в земята по права линия, на равни разстояния d и са свързани към измервателните гнезда T1, P1, P2 и T2, като се избира режимът на четирижилния метод на измерване.

След това трябва да натиснете „Rх», Прочетете показанията на стойността на съпротивлението RE.

Съпротивлението на почвата се изчислява по формулата: