Impedace odporu smyčky
Měření impedance smyčky
Po uvedení zařízení do provozu se měří nejprve impedance smyčky (obr. 1). Provádí se při jmenovitém kmitočtu obvodu a slouží ke zjištění, zda předřazené přístroje nadproudové ochrany správně odpínají. Jistič vedení by měl např. při zkratu vypnout do 0,4 sekundy. Smyčka sestává z
- odporu zdroje (např. transformátoru),
- odporu fázového vodiče vedoucího od zdroje (pracovní vodič k místu poruchy) a
- odporu zpětného vedení od měřícího přístroje ke zdroji (ochranný vodič mezi místem poruchy a zdrojem).
Obr. 1 - Měření impedance poruchové smyčky
Po dobu zkoušky se k elektrickému obvodu připojuje krátkodobě proudový zdroj. Měřicí přístroj měří napětí na vestavěném měřicím odporu před a během průtoku měřicího proudu. Působením měřicího proudu Im vzniká v proudové smyčce napěťový pokles, takže napětí na měřicím odporu také krátce poklesne. Z rozdílu napětí před (Uo) a během působení měřicího proudu (Um) pak lze snadno vypočítat impedanci smyčky Zs a zkratový proud Ia podle následujících výrazů:
 |
 |
Toto měření by se mělo provádět na nezatíženém obvodu. Případné změny velikosti připojené zátěže totiž mohou být příčinou kolísání napětí v měřeném elektrickém obvodu, což negativně ovlivňuje výsledek měření. Pravdivost naměřených hodnot lze kontrolovat tím, že se provede několik měření za sebou, přičemž jejich výsledky by se neměly nijak podstatně lišit.
Různé měřicí přístroje mohou pracovat na různých měřicích principech. Některé zatěžují elektrický obvod nízkoohmovou zátěží, a jsou tedy zdrojem velkého zatěžovacího proudu. Díky němu vznikají při měření napětí velké rozdíly, což zvyšuje odstup nežádoucích rušení, a tudíž i přesnost takto získaných hodnot. Jsou-li však ve zkoušeném elektrickém obvodu zařazeny přístroje nadproudové ochrany, zpravidla vybaví. V běžné praxi dochází k tomuto nežádoucímu jevu často a zamezit mu lze jedině tím, že se k testování použijí měřicí přístroje pracující s malým proudem. Největší přípustnou hodnotu zatěžovacího odporu i maximální velikost zkratového proudu pro jističe s charakteristikou B uvádí tab. 1. Pozor, hodnoty v této tabulce nezohledňují bezpečnostní součinitele uvedené v ČSN 33 2000-4-41.
| Jistič | ||
|---|---|---|
| Ijmen [A] | Ia [A] | Zs [Ω] |
| 6 | 30 | 7,67 |
| 10 | 50 | 4,6 |
| 16 | 80 | 2,88 |
| 20 | 100 | 2,3 |
| 25 | 125 | 1,84 |
| 32 | 160 | 1,44 |
| 35 | 175 | 1,31 |
| 40 | 200 | 1,15 |
| 50 | 250 | 0,92 |
| 63 | 315 | 0,73 |
Tab. 1 - Mezní hodnoty pro jistič s charakteristikou B při 230 V
Norma ČSN 33 2000-6-61 považuje v čl. 612.6.1 měření impedance poruchové smyčky pouze za jednu z možností pro ověření funkce ochrany samočinným odpojením od zdroje v sítích typu TN. Alternativně připouští i kontrolu výpočtem nebo ověřením charakteristik, popř. účinnosti předřazeného ochranného přístroje. Přesto lze měření impedance smyčky doporučit na prvním místě, neboť představuje nejspolehlivější metodu pro praktické posouzení účinnosti souvisejících ochranných opatření.
Měření impedance pracovního obvodu
Obr. 2 - Měření impedance rozvodů mezi fázovým a středním vodičem
Doporučení ČSN se o měření impedance pracovního obvodu příliš nezmiňují. V praxi však tento zkušební postup představuje velmi rozumný způsob objektivního posouzení stavu proudových obvodů. Na rozdíl od měření odporu smyčky se v tomto případě připojuje zátěž mezi fázový a střední vodič (obr. 2), takže zkouška prověří správnost odpínání předřazeného přístroje nadproudové ochrany při poruše zátěže. Do protokolu přitom stačí zapsat jen hodnoty zjištěné u zásuvky nebo elektrického obvodu, který je nejdále od rozváděče, neboť hodnota impedance pracovního obvodu pochopitelně stoupá s délkou elektrického obvodu.
| Odpor vodiče | |
|---|---|
| Průřez vodiče [mm2] | Odpor vodiče [mΩ] |
| 1,5 | 12,576 |
| 2,5 | 7,566 |
| 4 | 4,739 |
| 6 | 3,149 |
| 10 | 1,881 |
| 16 | 1,186 |
| 25 | 0,753 |
| 35 | 0,547 |
| 50 | 0,404 |
Tab. 2 - Závislost odporu Cu vodiče délky jednoho metru na průřezu (pro teplotu 30 °C
Přípustná impedance může ležet opravdu v širokém rozmezí, nicméně přesto může dojít k překročení její nejvyšší přípustné hodnoty. Hodnověrnost výsledků získaných tímto postupem je přitom třeba vždy prověřit, neboť závisí na mnoha vnějších okolnostech. Zásadní vliv má především délka a průřez použitých přívodů. Jako základní vodítko při posuzování jejich vlivu může sloužit tab. 2. Při teplotní odchylce +10 °C stoupne měrný odpor mědi přibližně o 4 %.
Pomocí hodnot uvedených v této tabulce lze stanovit přibližný odpor elektrického obvodu v závislosti na délce a průřezu vedení a srovnat jej s výsledky měření. Tímto způsobem lze snadno odhalit případnou chybu měření a zjistit nutnost provedení odpovídajících korekcí.
Jiné využití měření odporu smyčky
Další aplikací metody měření odporu smyčky může být doplňkové měření odporu uzemnění při revizi uzemňovací soustavy (obr. 3). V husté zástavbě lze jen velmi těžko instalovat měřicí sondy vně oblasti přímého potenciálového vlivu uzemnění a pomocných zemničů. Alternativně je možno přivádět při tomto měření do zkoušené uzemňovací soustavy přímo síťové napětí. Výsledek měření však zahrnuje i odpor fázového vodiče, takže skutečný odpor uzemnění je vždy o něco menší než naměřená hodnota.
Obr. 3 - Stanovení odporu uzemění RA prostřednictvím měření impedance smyčky
Nízkoohmová smyčka zajistí v případě poruchy rychlé odpojení předřazených nadproudových ochran a zabrání vzniku nebezpečných dotykových napětí. Nikdy by přitom nemělo být zanedbáno ani měření impedance pracovního obvodu, neboť má nemalý vliv na požární bezpečnost objektu obsahujícího zkoušené elektrické obvody. Vždy by měla být také kompletně posouzena kvalita provedené práce.
Aleš Tománek