Elektrotechnika	Impedancja pętli zwarcia	13.11.2013r
Ćw.6	Łukasz Kowalski, Przemysław Łakomy, Kamil Napieracz

Skuteczną i najczęściej stosowaną metodą ochrony przeciwporażeniowej jest ochrona przed dotykiem pośrednim w obwodach wyposażonych w zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe. Metoda ta polega na samoczynnym wyłączeniu zasilania w przypadku pojawienia się niebezpiecznego napięcia dotykowego na dostępnych elementach przewodzących urządzeń elektrycznych. Elementy przewodzące urządzenia są połączone z przewodem ochronnym sieci. W momencie pojawienia się na nich niebezpiecznego napięcia dotykowego, spowodowanego metalicznym zwarciem z przewodem fazowym sieci, nastąpi przepływ prądu w obwodzie faza - przewód ochronny, zwanego prądem zwarciowym. Przepływ tego prądu spowoduje zadziałanie wyłącznika nadmiarowo prądowego i wyłączenie zasilania.

Warunkiem, który należy spełnić, aby uznać stopień ochrony określonego urządzenia za wystarczający jest to, aby elementy dostępne nie pozostawały zbyt długo pod wpływem niebezpiecznego napięcia dotykowego. Zabezpieczenie musi zadziałać w czasie dostatecznie krótkim, którego wartość określają normy. Warunek poprawnego zabezpieczenia można opisać wzorem:

$$Z_{S} \leq \frac{U_{0}}{I_{A}}$$

gdzie:

ZS - impedancja pętli zwarcia

IA - prąd powodujący zadziałanie zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego w wymaganym czasie

UO - napięcie znamionowe sieci względem ziemi.

Wartość prądu I_A jest zależna od charakterystyki czasowo - prądowej zastosowanego zabezpieczenia i wymaganego czasu wyłączenia.

Podczas pomiaru pętli zwarciowej metodą techniczną wykonywane jest
„sztuczne zwarcie” – przyrząd dokonuje pomiaru napięcia bez obciążenia oraz podczas krótkotrwałego obciążeniem rezystorem zwarciowym. Impedancja pętli zwarciowej jest wyliczona na podstawie różnicy spadków napięć. Wartość impedancji ZS potrzebną do określenia, czy zabezpieczenie jest poprawne, należy zmierzyć. Pomiar ten umożliwiają mierniki impedancji pętli zwarciowej. Stosowanie mierników rezystancji pętli jest uzasadnione w obwodach, w których stosunek reaktancji do rezystancji obwodu zwarciowego jest bliski zeru - wówczas błąd pomiaru rezystancji zamiast impedancji jest pomijalny. Przypadek taki występuje z reguły w obwodach odbiorczych. Do pomiarów małych wartości pętli, z którymi mamy do czynienia najczęściej w sieciach rozdzielczych, należy stosować mierniki impedancji pętli zwarcia, gdyż błąd spowodowany pominięciem składowej reaktancyjnej może tu mieć już istotne znaczenie.

Dla wyłączników instalacyjnych nadprądowych, wartość prądu I_A zależy od charakterystyki czasowo-prądowej wyzwalacza elektromagnetycznego wyłącznika i wynosi odpowiednio:

- dla wyłącznika z charakterystyką typu B; I_A= 5I_n

- dla wyłącznika z charakterystyką typu C: I_A= 10I_n

- dla wyłącznika z charakterystyką typu D: I_A= 50I_n

np.

dla obwodu nr.2 - B10

I_A = 5 × 10 = 50 [A]

Pomiary:

Wykonaliśmy pomiary na 3 obwodach każdy zasilany z innej fazy i na gnieździe 3 fazowym.
W obwodzie pierwszym mieliśmy przełącznik czteropozycyjny do ingerencji w obwód, co można zauważyć w poniższej tabeli:

Obwód	Typ zab.	IA [A]	Uo [V]	Zkrytyczne	Zzmierzone	Warunek: Zk≥Zzm.	Wniosek
1-1 1-2 1-3 1-4	B16	80	237	2,875	1,05	2,875≥1,05	sprawne
					3,34	2,875≥3,34	niesprawne!
					8,02	2,875≥8,02	niesprawne!
					12,69	2,875≥12,69	niesprawne!
2	B10	50	240	4,6	1,01	4,6≥1,01	sprawne
3	B10	50	233	4,6	1,07	4,6≥1,07	sprawne
4 (3faz.)	3 x B16	80	233	2,875	1,02	2,875≥1,02	sprawne

Wnioski:

Podczas tego ćwiczenia mierzyliśmy impedancję pętli zwarcia obwodu elektrycznego.
Najpierw obliczaliśmy impedancję krytyczną czyli maksymalną impedancję do bezpiecznego wyłączenia zabezpieczenia dla każdego z obwodów, po czym używając miernika MZC-303 mierzyliśmy wartość impedancji dla każdego z obwodów. Wszystkie obwody same w sobie były sprawne, jedynie obwód nr.1, w który można było ingerować przełącznikiem 4 pozycyjnym, wykazywał zbyt dużą impedancję ( 3,34; 8,02; 12,69 ) w stosunku do impedancji krytycznej dla tego obwodu wynoszącej 2,875 Ω. To ćwiczenie pokazało nam w jaki sposób możemy sprawdzić skuteczność zadziałania ochrony przeciwporażeniowej, a dokładniej skuteczności wyłączników nadprądowych.