INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI zakład układów i sieci elektroenergetycznych
laboratorium urzarzeń elektrycznych
Prowadzący:		Dr.inż R.Batura
Temat:		Pomiar impedancji pętli zwarcia
Nr ćwiczenia:		03	Data wykonania ćwiczenia:	11.12.2010
Nr stanowiska:		03	Data oddania sprawozdania:	8.01.2011
Grupa:		E-2
Wykonał:		Jarosław Kubanek , Szewczyk Roman , Szymański Wojciech Dawid Budka ,Marek Kośnic, Krzysztof Grabowski , Łukasz Kaczmarek		Uwagi:
Ocena:

1. Wstęp

Podczas laboratorium badaliśmy zabezpieczenia nad prądowe według normy

PN- 90/E-93002 wyłączników instalacyjnych. Wyłączniki te należą do samoczynnego wyłączania zasilania podczas awarii, przeciążenia, zwarcia

służą zapewnieniu bezpieczeństwa instalacji elektrycznej niskiego napięcia przed jej uszkodzeniem. Wyłączniki powinny być zdolne do przewodzenia i rozłacznia prądu w normalnym stanie pracy obwodu elektrycznego, jak również do załączenia, przewodzenia w określonym czasie i samoczynnego wyłączenia prądów w określonym nienormalnym stanie pracy obwodu

Występują trzy różne właściwości (charakterystyki) wyłączników, nad-prądowych które określają prace i skuteczność tych wyłączników:

• Charakterystyka B jest to rodzaj wyłączników stosowanych instalacja niskiego napięcia do zabezpieczania przewodów inst. odbiorników, instalacji oświetlenia, gniazd wtyczkowych i sterowania,

• Charakterystyka C jest to rodzaj wyłączników zabezpieczających urządzenia o dużym prądzie rozruchowym np. silniki transformatory oraz o dużym prądzie roboczym np. spawarki elektryczne

• Charakterystyka D jest to rodzaj wyłączników służących do zabezpieczania obwodów z silnikami o dużych mocach (dużych prądach rozruchowych)

Granica zadziałania wyzwalaczy termobimetalowych zawiera się od 1,13 do 1,45 krotności prądu znamionowego wyłącznika (temperatura odniesienia 30°C),

2. Celem naszego ćwiczenia jest zmierzenie impedancji zwarcia trzema miernikami

- miernik MZW-5

- miernik MPZ-1

- miernik MZC-1 (elektroniczny miernik)

Zbadanie poszczególnych zabezpieczeń wykorzystanych w ćwiczeniu tzn. B16 , B10 ,C6.

Następnie określenie dokładności poszczególnych mierników, który wypadł w naszym badaniu najlepiej.

Dobranie alternatywnego zabezpieczenia do badanego silnika z badanych zabezpieczeń

Pomiar impedancji zwarcia miernikiem MZW-5

Miernik MZW-5 służy do pomiaru skuteczności ochrony przeciwporażeniowej w sieciach o napięciu 230/400V mający bezpośrednio uziemiony punkt neutralny.

Miernik ten pozwalana na pomiar:

• Napięcia roboczego sieci względem ziemi

• Sprawdzić ciągłość obwodu pętli zwarcia

• Zmierzyć impedancje pętli zwarcia

• Zmierzy rezystancje uziemienia (pomiary o charakterze orientacyjnym)

Impedancje pętli zwarcia wyznacza się na podstawie pomiaru napięcia U1 pomiędzy przewodem skrajnym a dostępną częścią przewodząca (bez sztucznego zwarcia) oraz napięcia U2 pomiędzy tymi punktami w czasie sztucznego zwarcia. Przepływ prądu jest wymuszany rezystorem w zależności od nastawy o wartości 2,29 lub 4,4Ω w czasie 40-60ms(dane zamieszczone z tyłu na obudowie miernika). Impedancję pętli zwarcia wymusza się ze wzoru:

dla nastawy 100 [A]

dla nastawy 50[A]

Schemat:

Pomiary:

	U [V]	ΔU [V]	ZS [Ω]	δZS [%]	Zabezp.	Uwagi
nastawa 50 [A]
L1	235	45	1.04	13	B16
							190
	L2						235	46	0.98	13	B10
							192
	L3						235	47	1.01	13	C6
							191

Nasze wyniki obarczone są dużym błędem ze względu na odczyt wartości ze skali miernika.

Uwagi . Podczas pomiarów U1 i U2 dla fazy L2 nastąpiło wyłaczenie wyłacznika B10 z czego wynika że miernik słabo radzi sobie z mniejszymi zabezpieczeniami

Pomiar impedancji pętli zwarcia miernikiem MPZ-1

Miernik MPZ-1 służy do pomiaru pętli zwarcia w sieciach niskiego napięcia jego

zakres pomiarowy napięcia wynosi od 0 - 500V

Pomiary dokonuje się poprzez włączanie i wyłącznie sztucznego prądu, który wywołuje go tyrystor gdzie bramka sterowana jest impulsem wyzwalającym o nazwie „pomiar” symbol „P”

• klasa dokładności 5

• zakresy pomiarowe impedancji pętli zawarcia. . 0... 1 om

0... 10 om 0... 100 om

• uchyb pomiaru impedancji pętli zawarcia nie większy jak .

+-10'%1

• dopuszczalny czas trwania jednego sztucznego zwarcia...do l0s

• najmniejsze odstępy między kolejno powtarzanymi

3 razy pomiarami impedancji . . . . . . . . . 3s

• prądy pomiarowe sztucznego zwarcia:

a) dla zakresu 0... 1 om . . . . . . .' . ok. 12A

b) dla zakresu 0... 10 om . / .. . . . . ok. 1,1A

c) dla zakresu 0... 100 om . . . . . . . ok. 1,1 i A

Schemat pomiarowy :

	U [V]	ZS [Ω]	δZS [%]	zabezp
L1	210	0,8	15	B16
L2	210	0,77	15	B10
L3	210	0,78	15	C6

Nasze wyniki obarczone są dużym błędem ze względu na odczyt wartości ze skali miernika.

Pomiar impedancji pętli zwarcia miernikiem MZC-1

Miernik MZC-1 służy do badania kontrolnego ochrony przeciwporażeniowej w sieciach typu TN i TT jest miernikiem elektronicznym z wyświetlaczem ciekło krystalicznym umorzliwiający odczyt mierzonego napięcia oraz wartości impedancji pętli zwarcia.

Schemat połączeń :

	U [V]	ZS [Ω]	zabezpieczenia
L1	227	0,71	B16
	L2	228	0,68	B10
L3	227	0,67	C6

Uwagi . Według wykonanych pomiarów na badanych miernikach najlepszym miernikiem okazał się miernik MZC-1 dlatego że nie jest obarczony błędem wartość impedancji jest mniejsza niż na pozostałych przyrządach w przypadku miernika MZW-5 błędy pomiarów
wynosi 13% a miernik MPZ-1
wynosi 10% są to bardzo duże błędy wynikające skali odczytu urządzeń. Kolejnym plusem przeważającym dla miernika MZC-1 jest prostota obsługi i ergonomia .

Dobór zabezpieczenia dla badanego silnika

Według pomiarów oraz charakterystyki zabezpieczeń najbardziej alternatywnym rozwiązaniem zabezpieczania badanego silnika jest zabezpieczanie B16, dlatego ze prąd Ia(prąd wyłączenia w odpowiednim bezpiecznym czasie) w przypadku zabezpieczania C8 jest taki sam, ale w przypadku charakterystyki C ten czas jest krótszy, dlatego gdy prąd rozruchowy dojdzie do wart Ia zostanie szybciej wyłączony niż w charakterystyce typu B

	Zabezpieczenie	Współczynnik	Ia
L1	C8	10 In	80
L2	B10	5 In	50
L3	B16	5 In	80

Wnioski :

Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN-C polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek na tyle małej impedancji pętli zwarcia, aby w momencie zwarcia doziemnego popłynął prąd wystarczający do samoczynnego wyłączenia zasilania w przewidzianym przez normę czasie. Impedancja pętli zwarcia wynika z sumy rezystancji przewodów doprowadzających, impedancji uzwojeń transformatora, impedancji wszystkich urządzeń i przewodów znajdujących się w instalacji odbiorczej aż do punktu pomiaru

Dla poprawnej oceny ochrony przeciwporażeniowej niezbędne jest wyznaczenie prądu I_a na podstawie charakterystyk czasowo-prądowych urządzenia zabezpieczającego. Prąd I_a dobraliśmy z charakterystyki zastosowanego urządzenia zabezpieczającego tak, aby wyłączenie następowało w wymaganym czasie 0,4 s zgodnie z wymaganiami p. 413.1.3. normy PN-IEC 60364-4-41.

P R O T O K Ó Ł Nr 1

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Jarosław Kubanek, Krzysztof Grabowski, Kaczmarek Łukasz, Wojciech Szymański , Roman Szewczyk, Dawid Budka, Marek Kośnic

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MZW-5

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	σZs; Rs	I^''k1	σI^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω	Ω	A		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L1	16	80	235	1.04	1,17	226	255	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L2	10	50	235	---	---	---	---	---	Wyłączono
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L3	8	80	235	1.01	1.14	206	232	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
σZ_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej z uwzględnieniem błędu pomiaru
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)
σI^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego z uwzględnieniem błędu pomiaru

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: negatywna

2. Zauważone usterki: Brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: negatywne (na L2)

4. Stwierdzone nieprawidłowości: Złe zabezp.

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: nie

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 11.12.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

P R O T O K Ó Ł Nr 2

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Jarosław Kubanek, Krzysztof Grabowski, Kaczmarek Łukasz, Wojciech Szymański , Roman Szewczyk, Dawid Budka, Marek Kośnic

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MPZ-1

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	σZs; Rs	I^''k1	σI^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω	Ω	A		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ- 1 L1	8	80	210	0,8	0,88	262,5	288,7	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ-1 L2	10	50	210	0,77	0,84	272,72	299,9	Tak	Brak
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ-1 L3	16	80	210	0,78	0,85	269,23	295,4	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
σZ_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej z uwzględnieniem błędu pomiaru
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)
σI^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego z uwzględnieniem błędu pomiaru

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: pozytywny

2. Zauważone usterki: brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: pozytywne

4. Stwierdzone nieprawidłowości: brak

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: tak

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 11.12.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

P R O T O K Ó Ł Nr 3

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Jarosław Kubanek, Krzysztof Grabowski, Kaczmarek Łukasz, Wojciech Szymański , Roman Szewczyk, Dawid Budka, Marek Kośnic

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MZC-1

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	I^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC- 1 L1	8	80	227	0,71	319,71	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC-1 L2	10	50	228	0,68	335,29	Tak	Brak
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC-1 L3	16	80	227	0,67	338,80	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: pozytywny

2. Zauważone usterki: brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: pozytywne

4. Stwierdzone nieprawidłowości: brak

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: tak

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 11.12.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

---