Mierniki mikroprocesorowe INF-200 i IS-10

W energetyce stosowane są różnego rodzaju mierniki rezystancji: mikroomomierze, miliomomierze, omomierze, megaomomierze, mierniki impedancji itp. W artykule omówiono: miernik rezystancji pętli „fazy zerowej” IFN-200 oraz miernik rezystancji uziemienia IS-10.

Miernik rezystancji pętli „fazy zero” jest urządzeniem służącym do pomiaru rezystancji sieci elektrycznej bezpośrednio pod napięciem.

Urządzenie IFN-200 realizuje następujące funkcje:

• pomiar rezystancji całkowitej, czynnej i biernej obwodu zerowego bez odłączania źródła zasilania napięciem znamionowym 220 V;

• Pomiar napięcia AC;

• Pomiar rezystancji DC (tryb omomierza);

• pomiar rezystancji połączenia metalowego prądem do 250 mA dla rezystancji <20 Ohm;

• obliczenie oczekiwanego prądu zwarciowego w miejscu przyłączenia urządzenia.

Obwód „fazy zerowej” to odcinek sieci od uzwojenia wtórnego transformatora mocy do odbiornika elektrycznego.Taki odcinek sieci można przedstawić w postaci zastępczego obwodu składającego się ze źródła napięcia przemiennego Uc oraz rezystancji Rc i Xc, jak pokazano na rys. 1.

Ryż. 1. Równoważny obwód sieciowy z podłączonym urządzeniem IFN-200

Najpierw przyrząd IFN-200 z rozwartym wyłącznikiem S (patrz rys. 1) mierzy wartość amplitudy i fazy napięcia Uc. Przełącznik S jest następnie zamykany na 25 ms, podłączając obciążenie Rn = 10 Ohm do sieci. W tym przypadku mierzona jest wartość amplitudy i fazy prądu obciążenia In. Wynikiem jest układ dwóch równań:

gdzie j jest różnicą faz między napięciem Uc a prądem In.

Po rozwiązaniu układu można otrzymać wyrażenia na Rc i Xc. Wyrażenia te są używane przez oprogramowanie urządzenia.

Wartości Rc i Xc mogą być wykorzystane do oceny jakości okablowania, a także do prawidłowego doboru wyłączników automatycznych.

Jakość okablowania w sieci elektrycznej jest wątpliwa, gdy Rc> 0,5 Ohm; Xc> 1 om. Główną przyczyną takiej sytuacji jest wzrost rezystancji styków w rozdzielnicach, skrzynkach przyłączeniowych i stykach. Poprawność doboru wyłącznika można sprawdzić po warunku

Iem.r < Ikz,

gdzie Iem.r — prąd zadziałania elektromagnetycznego wyzwalania wyłącznika; Isc — znamionowy prąd zwarciowy.

Przyrząd IS-10 przeznaczony jest do pomiaru rezystancji elementów uziemiających, połączeń metalowych oraz ciągłości przewodów ochronnych metodą czteroprzewodową. Posiada funkcję automatycznego obliczania oporu gruntu.Za pomocą cęgów prądowych urządzenie dokonuje pomiaru prądu przemiennego w elektrodach uziemiających bez przerywania mierzonego obwodu, co umożliwia jakościową ocenę ich stanu.

Przycisk «MODE» służy do przełączania przyrządu do trybów pomiaru dwu-, trzy- i czteroprzewodowego, pomiarów z automatycznym obliczaniem rezystancji gruntu oraz pracy z cęgami do pomiaru prądu lub wyznaczania procentowego rozkładu prądów. Wchodząc w tryb «MENU», przycisk ten służy do poruszania się w górę w menu.

Przycisk «MENU» służy do przełączania urządzenia w tryb ustawiania parametrów. Po wejściu do przycisku «MENU» pełni funkcję poruszania się po menu. Zakres pomiaru rezystancji pętli uziemienia: 1 mOhm do 10 kOhm.

Schemat funkcjonalny pomiaru rezystancji uziemień metodą czteroprzewodową przedstawiono na rys. 2.

Ryż. 2. Układ do pomiaru rezystancji uziemień metodą czteroprzewodową

Urządzenie posiada wyjścia prądowe T1 i T2 oraz wejścia potencjałowe P1 i P2. Poprzez wyjścia T1 i T2 wytwarza stabilizowany impuls pomiarowy prądu o zmiennej polaryzacji (meander) o częstotliwości 128 Hz. Szczytowa wartość natężenia prądu wynosi nie więcej niż 260 mA, maksymalna szczytowa wartość napięcia wyjściowego bez obciążenia nie przekracza 42 V. Spadek napięcia w mierzonym obwodzie przy ustabilizowanym prądzie jest proporcjonalny do jego rezystancji.

Napięcie to jest mierzone na wejściach P1 i P2, filtrowane i podawane do wzmacniacza wejściowego, a następnie do przetwornika ADC.Kody binarne generowane przez ADC są przekazywane do mikrokontrolera, gdzie wymagane wartości są obliczane i wyświetlane na wyświetlaczu. Połączenie z przewodami uziemiającymi wykonuje się za pomocą specjalnych sond i zacisków, a połączenie z ziemią za pomocą zanurzonych metalowych kołków o długości 1 m.

Procedura wyznaczania rezystancji uziemienia metodą czteroprzewodową jest następująca:

1. Określ maksymalną przekątną D uziemiacza (ZU).

2. Podłącz ładowarkę przewodami pomiarowymi do gniazd T1 i P1.

3. Kołek potencjałowy P2 umieszczony w ziemi w odległości 1,5D, ale nie mniejszej niż 20 m od mierzonego uziemiacza.

4. Wbić w ziemię bolec prądowy T2 w odległości większej niż 3 D, ale nie mniejszej niż 40 m od uziemiacza. Podłącz kabel połączeniowy do złącza T2 na urządzeniu. Wykonać serię pomiarów rezystancji uziemień wbijając kolejno w ziemię pin potencjałowy P2 w odległościach 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 i 90% odległości od pinu prądowego T2 za pomocą czterech -metoda drutowa.

5. Wykreślić zależność rezystancji od odległości uziemiacza od styku potencjału P2. Jeżeli krzywa narasta monotonicznie i ma dość poziomy przekrój w środkowej części (przy odległościach 40 i 60% różnica w wartościach rezystancji jest mniejsza niż 10%), to wartość rezystancji w odległości 50% przyjmuje się jako PRAWDA. W przeciwnym razie wszystkie odległości do kołków należy zwiększyć o 1,5-2 razy lub zmienić kierunek montażu kołków, aby zmniejszyć wpływ komunikacji powietrznej lub podziemnej.

Schemat wyznaczania rezystancji gruntu za pomocą urządzenia IS-10 przedstawiono na rys. 3.

Ryż. 3. Schemat wyznaczania rezystancji gruntu

Wartość rezystywności gruntu oblicza się metodą pomiarową Wernera. Ta technika implikuje równe odległości między elektrodami d, które należy przyjąć co najmniej 5 razy większe niż głębokość zanurzenia szpilek.

Kołki pomiarowe instaluje się w ziemi w linii prostej, w równych odległościach d i podłącza do gniazd pomiarowych T1, P1, P2 i T2, wybierając tryb pomiaru metodą czteroprzewodową.

Następnie musisz nacisnąć „Rx”, Odczytać odczyty wartości rezystancji RE.

Opór gruntu oblicza się ze wzoru: