Проверка переходных сопротивлений фланцевых соединений

КОНТРОЛЬ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Фланцевое соединение – важнейший технический прием сборки трубопровода из отдельных обрезков труб. Это, незаменимое, пока что, соединение выгодно по многим причинам. Вот несколько таких важных причин:

  1. Возможность простого демонтажа и повторного монтажа такого соединения
  2. Упрощение технологии сборки соединений
  3. Упрощение возможностей модификации трубопроводных систем – замену и установку арматуры, изменения конфигурации и прочее.

Фланцевое соединение представляет собой сплачивание труб стягиванием болтами фланцев – специально изготовленных стальных дисков, приваренных к стыкуемым концам труб. Между фланцами устанавливается упругая прокладка.

Основное требование к фланцевому соединению – точность и качество установки фланца на конец трубы и точность монтажа. Образование напряжений из-за неаккуратного монтажа – одна из причин возникновения повреждений этого узла. Другая распространенная причина – дефекты фланца. В этих направлениях и осуществляется проверка изолирующего фланцевого соединения.

Контроль качества фланцевого соединения

Все операции проверки фланцевых соединений регламентируются ГОСТ. Требования к таким узлам трубопроводов зависят от назначения трубопровода, его диаметра и давления, от других факторов. Первый, самый важный этап такого контроля, заключается в проверке качества фланцев, их соответствия ГОСТ и их правильной установке на трубы сваркой. Такой контроль может полноценно выполнить независимая лаборатория неразрушающего контроля или компетентные специалисты, обладающие требуемой аппаратурой – измерительным инструментом и ультразвуковым дефектоскопом, основным прибором для такого вида проверок.

Удобство обследования фланцев до их монтажа на концы труб позволяет выполнять их контроль наиболее полноценным образом. Главные дефекты, которые удается выявить на этом этапе – отклонения от требуемой ГОСТ геометрии и качества рабочих поверхностей фланцев, а также – скрытые дефекты заготовок под фланцы, которые проявляют себя со временем. В числе таких дефектов – трещины, инородные включения в металле, раковины.

Следующий этап проверки фланцевых соединений логично выполнить после приварки фланцев к трубам. Контролю подлежат:

  1. точность размещения фланца
  2. перпендикулярность его плоскости и оси трубы
  3. качество сварного шва.

Эту проверку должен сопровождать контроль крепежа – болтов, на которых будет собран фланцевый узел, а также – прокладки. Для этой стадии также необходим ультразвуковой дефектоскоп, который обеспечит оценку качества и состояния сварного шва.

Некоторые фланцеые соединения – впечатляющие по масштабу инженерные комплексы

Точность монтажа и правильно определенная общая конфигурация трубопровода, грамотная и аккуратная сборка самого фланцевого узла обеспечат длительное и эффективное его функционирование. Тем не менее, регламент эксплуатации трубопроводной системы может потребовать обязательного периодического контроля.

Пользователь трубопровода может заказать проверку герметичности фланцевых соединений и их технического состояния ситуативно – по желанию. Такую проверку хорошо выполнять в качестве подготовки к ремонту трубопроводной системы и сочетать ее с оценкой других ее элементов – запорной и измерительной арматуры, автоматики и систем управления, трубопроводов и прочего.

Такая проверка рассчитана на оценку пригодности системы к дальнейшей эксплуатации. Объекты проверки фланцевых соединений все те же – фланцы и швы, которыми они приварены к трубам, точность геометрии узла. Важно получить данные о наличии следов коррозии, которая способна сделать фланец и весь узел непригодным к эксплуатации.

Что такое переходное сопротивление контактов и как его измерять?

В электротехнике очень часто возникает необходимость коммутации электрических цепей. Каждое электромеханическое коммутирующее устройство имеет, как минимум, одну пару соединительных контактов. Вопреки ожиданиям, нередко можно наблюдать, что контакты нагреваются. Виной тому является переходное сопротивление контактов, от которого невозможно полностью избавиться.

Контактное пятно образуется в результате любого соприкосновения проводников. В точке соединения проводов всегда возникает сопротивление, которое превышает величину удельных сопротивлений материалов проводника. Существует несколько причин такого явления, о которых речь пойдёт в данной статье. А для начала выясним, что подразумевают под термином переходного сопротивления контактов.

Что это такое?

Сопротивление, возникающее в зоне соприкосновения контактных поверхностей, при преодолении током точек касания, носит название переходного сопротивления контактов. Другими словами – это скачкообразное увеличение активного сопротивления в результате прохождения тока через контактное пятно. Математически такое явления можно выразить как отношение падения напряжения на контактах к протекающему через них току: ΔU/I

Как видно из формулы данная величина обратно пропорциональна силе контактного нажатия: Rn = ε/F, где ε – коэффициент, зависящий от физических свойств материала и чистоты обработки поверхности. Эту зависимость можно продемонстрировать на графике (рис. 1).

Рис. 1. График зависимости от приложенной силы нажатия

Нагревание контактных поверхностей – одна из причин быстрого их износа. Поэтому наиболее качественным соединением считается такое, для которого сопротивление контактного перехода является самым низким. В идеале оно должно равняться нулю. Но в силу ряда причин достичь такого значения на практике невозможно.

Причины возникновения

Для сплошного проводника справедлива формула: R = ρ * ( l / S ), где ρ – удельное сопротивление, l длина, S сечение проводника. Казалось бы, решение очень простое – надо увеличить площадь контактных площадок в конструкции электрического аппарата. К сожалению, такое усовершенствование не решает задачи кардинально. И дело даже не в том, что применять закон Ома к плоскостным контактам следует с учётом площади прикосновения поверхностей. Оказывается, что увеличение контактной площадки не сильно увеличивает площадь контактного пятна.

Если посмотреть под микроскопом на поверхность плоской контактной площадки, то можно заметить неровности (рис. 2). Касание контактов происходит лишь в некоторых точках. Даже тщательная шлифовка мало помогает. Дело в том, что в результате замыкания и размыкания контактов образуется искра (электрическая дуга), которая увеличивает неровности контактных поверхностей.

Рис. 2. Структура плоских контактных площадок

Обратите внимание на то, как увеличивается контактное пятно под действием силы нажатия (рисунок справа). Это объясняет причину зависимости сопротивления контактного перехода от нажатия, (график такой зависимости представлен на рисунке 1).

От чего зависит переходное сопротивление контактов?

Мы выяснили, что от площадей соприкасаемых поверхностей мало что зависит. На нагрев участка механического соединения влияют и другие явления. Например, окисление меди приводит к повышению температуры нагрева на скрутках соединительных проводов. Аналогичный процесс происходит также при соединении алюминиевых проводников.

В результате окисления проводников на их поверхностях образуется тонкая оксидная плёнка. С одной стороны, наличия пленок препятствует проникновению кислорода вглубь металла, предотвращая дальнейшее его разрушение, но с другой стороны они являются ещё одной причиной роста переходных сопротивлений.

Когда медь окисляется, то на поверхности контактной площадки образуется устойчивая плёнка. А это всегда приводит к увеличению сопротивляемости перехода. Устранить дефект можно путём протирания контактов спиртом. Регулярная процедура чистки помогает содержать коммутационные устройства в актуальном состоянии.

Алюминиевый контакт лучше поддаётся влиянию контактного нажатия, благодаря пластичности этого металла. С целью увеличения силы нажатия применяются болты, пружинные зажимы и различные клеммники.

Медные соединительные провода часто припаивают. В местах спайки переходное сопротивление минимальное.

Подводя итог, можем констатировать:

  1. Простое соприкосновение контактных поверхностей не обеспечивает надёжного контакта, поскольку соединение происходит не по всей поверхности, а лишь в немногих точках.
  2. на преодоление контактного перехода почти не влияют размеры и формы контактных площадок (см. график на рис. 3).
  3. Контактное нажатие существенно влияет на структуру перехода. Однако, это влияние проявляется только при сравнительно незначительных усилиях. После некоторого значения приложенной силы, вызвавшей смятие, сопротивляемость току стабилизируется.
  4. Со временем на медных и алюминиевых контактах образуется защитная плёнка, увеличивающая сопротивление. Для борьбы с этим явлением используют сплавы, покрывают поверхности серебром. Окисление активизируется при повышении температуры (для меди свыше 70 ºC). Температура в свою очередь зависит от токов нагрузки.
  5. Очень интенсивно на открытом воздухе окисляется алюминий. Оксидная плёнка алюминия обладает довольно большим удельным сопротивлением.

Рис. 3. Переходное сопротивление стали

Чтобы добиться нужного результата, следует учитывать комплексное влияние всех вышеперечисленных факторов. Правилами устройств электроустановок строго регламентируется сопротивление контактной группы. Нарушение этих требований может привести к авариям.

Нормы по ПУЭ 7

Правилами предусмотрено соблюдение важных параметров, включая допустимые значения для контактных переходов. Измерения сопротивления постоянному току проводятся при испытаниях разъединителей и отделителей. Нормы по ПУЭ 7 требуют, чтобы показания величин для отделителей и разъединителей, предназначенных для работы под напряжением от 110 кВ, соответствовали данным заводов-изготовителей.

По правилам ПУЭ 7 для разъединителей типа РОН3, рассчитанных на номинальное напряжение 400 – 500 кВ (при номинальном токе 2000 А) переходное сопротивление не должно превышать 200 мкОм. Для ЛРН (110 – 220 кВ/ 600 А сопротивление контактов должно составлять 220 мкОм.

Требования для остальных типов отделителей, применяемые в сетях 110 – 500 кВ:

  • Номинальному току 600 А соответствует сопротивление 175 мкОм;
  • 1000 А – 120 мкОм;
  • 1500 – 2000 А – наибольшее допустимое сопротивление 50 мкОм.

Измерения выполняются между точкой «контактный ввод» и на клемме «контактный вывод».

Методика измерения

Можно использовать формулу ΔU/I и провести вычисления с помощью амперметра и вольтметра. Этим методом измеряют переходное параметры контактов мощных силовых выключателей. Для этого амперметр включают последовательно с контактами, а вольтметр параллельно. Перед амперметром добавляют балластный резистор, параметры которого подбирают так, чтобы рабочий ток контактов соответствовал току контактного сопротивления (с учётом требований ПУЭ).

Данная процедура довольно громоздкая. Целесообразно воспользоваться милиомметром.

При выборе омметра следует учитывать следующие обстоятельства:

  1. Границы измерений должны находиться в диапазоне контроля прибора.
  2. Нижний предел диапазона омметра должен начинаться от 10 мкОм.
  3. Погрешность измерений не должна превышать 0,5%.

Существуют специальные приборы, предназначенные для измерений переходного сопротивления контактов. Выше приведённые требования уже учтены в таких приборах. Один из измерителей показан на рисунке 4. Результат измерений отображается непосредственно на цифровом дисплее.

Рис. 4. Измерительный прибор METREL

При измерениях следует учитывать загрязнение контактов и рабочую температуру агрегата. Наличие сторонних включений на площадках контактов, равно как и заниженная температура может исказить показания измерителя в большую сторону. Чтобы получить наиболее реальные параметры, необходимо выбирать токи и напряжения, близкие по значению к номинальным, характерным для конкретного разъединителя. Следует также помнить о том, что контакты обладают первоначальным временным сопротивлением, которое снижается после прогрева.

Читайте также  Ультрафиолетовая лампа своими руками из светодиодов

Существуют профессиональные измерительные приборы, у которые можно регулировать выходную мощность в довольно больших пределах. Они обеспечивают более высокую точность измерения.

Что такое переходное сопротивление и как его измерить

Электрическая цепь включает в себя контактные соединения в большем или меньшем количестве. Такие соединения нужны, чтобы отдельные ее элементы в передающих сетях, электроустановках или электрических аппаратах работали как единое целое. В контактных соединениях обеспечивается соприкосновение проводников с целью предотвращения обрыва цепи. Место контакта характеризуется электрическим сопротивлением, превышающим данный показатель каждого из проводников. От величины этого параметра во многом зависит надежность работы электрических устройств, поэтому в электротехнике понятию переходное сопротивление контактов уделяется особое внимание.

Почему в месте соединения проводников сопротивление возрастает

Обеспечить 100 % прилегание мест касания проводников практически невозможно. На поверхностях всегда будут существовать мелкие впадины и бугорки, которые не уберет никакая механическая обработка. Они как раз являются причиной того, что пятно контакта поверхности воспринимающей усилие будет меньше воспринимаемой визуально. Уменьшение проходного сечения проводника в месте перехода увеличивает сопротивление протеканию тока.

Кроме этого абсолютное большинство проводников подвержены окислению поверхностей контакта. Окисная пленка наиболее часто применяемых в качестве материала проводников меди и алюминия имеет большее удельное сопротивление, чем основной металл. Поэтому окисление контактных соединений приводит к увеличению переходного сопротивления.

Негативные факторы, возникающие от высокого переходного сопротивления

Законы электротехники констатируют факт увеличения выделяемого тепла на контактах при высоком переходном сопротивлении. Это приводит к тепловому расширению проводников и соответственно к ослаблению места контакта. Слабый контакт, в свою очередь повышает переходное сопротивление, которое в конечном итоге стремится к бесконечности. Резко возрастающий ток вызывает отгорание или сваривание контактных соединений. Процесс нагрева может происходить с образованием электрической дуги, что создает реальную опасность возникновения пожара.

Как уменьшить величину переходного сопротивления

Для обеспечения нормальной работы электрооборудования, недопущения аварийных ситуаций существуют рекомендации по применению способов реализации контактных соединений.

Механические

Этот способ основан на сжатии соприкасаемых поверхностей проводников для увеличения пятна контакта. Зависимость переходного сопротивления (Rn) от усилия сжатия F (давления) показана на графике.

Из графика следует, что чем больше усилие сжатия, тем меньше переходное контактное сопротивление. Однако целесообразность в повышении усилия сжатия имеет ограничения. При достижении определенной величины оно уже перестает влиять на изменение сопротивления. Следует учитывать прочностные характеристики сжимаемых контактов при выборе оптимального давления. Для примера рассмотрим несколько наиболее часто применяемых механических способов соединения проводников.

  • Опрессовка. Этот способ заключается в совместном деформировании опрессовочной гильзы и соединяемых контактных проводников. Основными инструментами для опрессовки служат пресс-клещи и переносные гидропрессы. Гильза для повышения электрических характеристик соединения выполняется из специальных материалов (электротехническая медь, электротехнический алюминий).
  • Зажимы с помощью резьбовых соединений. В качестве рабочего материала для таких соединений применяются клеммные колодки. Они состоят из пластикового корпуса, в который вставлены с обеих сторон латунные трубки с резьбой с предварительно накрученными винтиками. Для соединения в отверстия клеммы вставляются соединяемые проводники и закручиванием винтов с определенным усилием крепятся в ней.
  • Пружинные зажимы. Отличаются разнообразием конструкций, но в основе всех заложена пружина, обеспечивающая своей силой упругости давление на контактируемые поверхности проводников. Здесь важно использовать пружинные зажимы от производителей. Некачественные пружины со временем могут потерять упругость и ослабить контакт. На изображении зажим при помощи листовой пружины от немецкого производителя WAGO.

Соединение контактов с помощью сварки

Эта технология позволяет создать надежный контакт с минимальным превышением переходного сопротивления. Применяется в электромонтажных работах, где в качестве расходника используется угольный электрод. Малый сварочный ток дает относительно слабую электрическую дугу и практически нулевое разбрызгивание металла дают электромонтажнику возможность работы в защитных очках вместо маски.

Сварку следует производить на короткой дуге, при увеличенной внешняя воздушная среда оказывает отрицательное воздействие на зону сварки в виде появления на ней пор, что повышает величину переходного сопротивления.

Пайка контактов

Перед пайкой важно правильно выполнить скрутку соединяемых проводников. Самостоятельная эксплуатация контактов выполненных в виде скруток запрещено ПУЭ («Правилами устройства электроустановок»). Сам процесс не требует особых навыков в отличие от сварки, где надо уметь держать короткую дугу. Так как материал, с помощью которого производят пайку (свинцово-оловянный и ему подобные) не обладает высокими прочностными характеристиками, то эта технология используется для соединения малых сечений (кабеля контрольные, управления, интернет кабеля).

Борьба с окислениями поверхностей контактов повышает эффективность передачи тока через соединение. Следует не допускать длительный период работы контактов из меди или алюминия, необходимо периодически выполнять чистку поверхностей спиртом.

Покрытие контактов серебром, платиной, лужение, никелирование, цинкование добавляют им коррозионную стойкость. При этом указанное покрытие практически не влияет на электрические характеристики соединения.

Нормы электроустановок по величине переходного сопротивления

На качественное выполнение функций электрических коммутационных аппаратов влияет величина сопротивления переходных контактов. Она оказывает существенное значение на быстроту срабатывания, как мощных электрических устройств типа масляных выключателей, так и слаботочной аппаратуры типа кнопок, переключателей, тумблеров. Так как допустимую величину переходного сопротивления необходимо периодически контролировать она обычно заносится в паспорт на изделие заводом — изготовителем.

Если в паспорте отсутствует информация по допустимой норме переходного сопротивления, следует обратиться к следующим нормативно — техническим документам: ПУЭ (7 издание), ГОСТ 24606.3–82, ГОСТ 17441–78 и другим стандартам, включая отраслевые. В зависимости от мощности и вида электрического оборудования (выключателей, разъединителей, отделителей и других) задается величина номинального тока, которому соответствует предельное значение переходного сопротивления. Его допустимое значение составляет достаточно малую величину, измеряемую в тысячных долях (мкОм).

Важным показателем эффективности работы заземления является минимальное сопротивление прохождению тока через грунт. Так как конструкция заземления состоит из нескольких соединенных между собой элементов, то одним из факторов, влияющих на его работу, будет переходное сопротивление. Его максимальное значение согласно требованиям ПУЭ не должно быть большим 0.05 Ом на любом контактном переходе заземления. Такая величина позволит быстро сбросить мощный потенциал, возникший, например, во время короткого замыкания.

Как контролировать величину переходного сопротивления

В графики планово — предупредительного ремонта электрического оборудования, в котором имеются контактные устройства в обязательном порядке входит проверка их переходного сопротивления. Периодичность таких работ учитывает требования ПТЭЭП («Правил технической эксплуатации электроустановок»). Однако решающее слово о назначении проверки переходного напряжения остается за эксплуатирующей электрооборудование организацией. Своевременное обнаружение неисправности контактов позволяет предотвратить выход из строя всего оборудования.

Выявить неисправность контакта поможет измерение переходного сопротивления. Существует несколько методов в определении этого параметра. Однако общим для всех способов замера служит измерение переходного сопротивления в установленных нормативно — технической документацией значений тока и напряжения.

Метод измерения с помощью простой схемы

Установленные ПУЭ значения номинального тока и напряжения для определения допустимого переходного сопротивления не позволяют напрямую применять для измерения обычные омметры или тестеры. Выйти из положения поможет простая схема с применением амперметра и милливольтметра.

Увеличением/уменьшением нагрузки R подбирается рабочий ток контактной пары, а милливольтметр фиксирует при данном токе напряжение. По формуле закона Ома переходное сопротивление контакта определяется расчетным путем.

Метод измерения с помощью специальных приборов

Существуют специальные миллиомметры и микроомметры с помощью которых переходное сопротивление контакта можно определить, подключив зажимы непосредственно к его концам.

Эти измерительные приборы отличаются по принципу действия, весогабаритным характеристикам, метрологическими показателями. Однако требования к зажимам («крокодильчикам») у них одинаковые. Они должны плотно прилегать к подключаемым с их помощью концам входа и выхода, для чего зажимы оснащаются болтовыми соединениями, пружинами сжатия и другой подобной оснасткой.

Некоторые электрические устройства имеют конструктивные особенности, которые необходимо учитывать при измерении переходного сопротивления. Например, высоковольтные выключатели оснащены трансформаторами тока. В процессе измерения переходного сопротивления подача тока вызывает переходной процесс, возникающий в обмотках трансформатора. Измерительный прибор должен иметь в конструкции устройство обеспечивающее исключение такой погрешности.

Устранить под ноль переходное сопротивление согласно законам физики невозможно. Надо просто научиться с ним мирно сосуществовать, соблюдая все технические регламенты по профилактике контактных пар, контролю их с помощью измерительных приборов. В этом случае величина переходного сопротивления будет столь мала, что ее негативное влияние не будет ощущаться при работе электроустановок.

Видео по теме

Методика измерения переходного сопротивления

  • Нормативные ссылки.
В данной методике использованы ссылки на нормативные документы:
  • Правила эксплуатации электроустановок потребителей М.: Энергоатомиздат, 1992.
  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд. 6 с изменениями и дополнениями.
  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Изд.7. Раздел 6. Раздел 7, гл. 7.1,
  • Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок. (Приказ министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.2013 г. №328н).
  • ГОСТ Р 50571.16-99 «Приемо-сдаточные испытания».
  • ГОСТ Р 8.563-2009 «Методики выполнения измерений».
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий. Основные положения».
  • ГОСТ Р 50571.3-94 «Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током».
  • ГОСТ Р 50571.10-96 «Электроустановки зданий. Выбор и монтаж электрооборудования. Заземляющие устройства и защитные проводники.»
  • ГОСТ Р 50571.16-99 «Электроустановки зданий. Часть 6. Испытания. Приемо-сдаточные испытания».
  • Инструкция по эксплуатации «Измеритель сопротивления заземления ИС-10»
  • Термины и определения.

В настоящем стандарте используются термины и определения, принятыми согласно ПУЭ изд. 6 и комплекса стандартов ГОСТ Р 50571.

Читайте также  Увеличение яркости дисплея светодиодами

3.1 Электрооборудование — любое оборудование, предназначенное для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, например: машины, трансформаторы, аппараты, измерительные приборы, устройства защиты, кабельная продукция, электроприемники.

3.2 Электроустановка — любое сочетание взаимосвязанного электрооборудования в пределах данного пространства или помещения.

3.3 Электрическая цепь — совокупность электрооборудования, соединенного проводами и кабелями, через которое может протекать электрический ток.

3.4 Защитный проводник (РЕ) — проводник, применяемый для каких-либо защитных мер от поражения электрическим током в случае повреждения и для соединения открытых проводящих частей:

— с другими открытыми проводящими частями;

— со сторонними проводящими частями;

— с заземлителями, заземляющим проводником или заземленной токоведущей частью.

3.5 Нулевой защитный проводник (РЕ) — проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухо-заземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока.

3.6 Нулевой рабочий проводник (N) — проводник, используемый для питания приемников электрической энергии и соединения одного из их выводов с заземленной нейтралью электроустановки.

3.7 Совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник (PEN — проводник ) — проводник, сочетающий функции защитного и нулевого рабочего проводников.

3.8 Заземляющий проводник — защитный проводник, соединяющий заземляемые части электроустановки с заземлителем.

3.9 Заземлитель — проводник (электрод) или совокупность электрически соединенных между собой проводников, находящихся в контакте с землей или ее эквивалентом, например, с неизолированным от земли водоемом.

3.10 Защита от непосредственного прикосновения к токоведущим частям; защита от прямого контакта — технические мероприятия, электрозащитные средства и их совокупности, предотвращающие прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или приближение к ним на расстояние менее безопасного.

  • Характеристики измеряемой величины, нормативные значения измеряемой величины.

Объектами измерений являются:

— зануляющие (заземляющие) защитные проводники;

  • проводники уравнивания потенциалов.

Действующий ГОСТ 50571.10-94 регламентирует требования к электробезопасности, согласно которым:

4.1 Заземление или зануление следует выполнять:

— при напряжение 380 В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока во всех электроустановках,

— при номинальных напряжениях выше 42В, но ниже 380В переменного тока и выше 110В, но ниже 440 В постоянного тока – только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.

4.2 Заземление и зануление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях до 42В переменного тока и до 110В постоянного тока во всех случаях (исключение составляет металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей и проводов напряжением до 42В переменного тока и 110В постоянного тока, проложенных на общих металлических конструкциях, в том числе в общих трубах, коробах, лотках и т.п. Вместе с кабелями и проводами, металлические оболочки и броня которых подлежат заземлению или занулению).

К частям, подлежащим занулению или заземлению относятся:

— корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников и.т.п;

— приводы электрических аппаратов;

— вторичные обмотки измерительных трансформаторов;

— каркасы распределительных щитов, щитов управления, щитков и шкафов, а также съёмные или открывающие части, если на последних установлено электрооборудование напряжением выше 42В переменного тока или более 110В постоянного тока;

— металлические конструкции распределительных устройств, металлические кабельные

конструкции, металлические кабельные соединительные муфты, металлические оболочки и броня контрольных и силовых кабелей, металлические оболочки проводов, металлические рукава и трубы электропроводки, кожухи и опорные конструкции шинопроводов, лотки, короба, струны, тросы и стальные полосы, на которых укреплены кабели и провода (кроме струн, тросов и полос, по которым проложены кабели с заземленной металлической оболочкой или броней.), а также другие металлические конструкции, на которых устанавливается электрооборудование;

— металлические корпуса передвижных электроприёмников:

а) Заземляющие и нулевые защитные проводники, а также проводники металлической связи корпусов оборудования передвижных электроустановок должны быть медными, гибкими, как правило находиться в общей оболочке с фазными проводами и иметь равное с ними сечение.

б) В сетях с изолированной нейтралью допускается прокладка заземляющих проводников металлической связи корпусов оборудования отдельно от фазных проводов. При этом их сечение должно быть не менее 2,5см 2 .

— металлические корпуса переносных электроприёмников:

а) Заземление или зануление переносных электроприёмников должно осуществляться специальной жилой, расположенной в одной оболочке с фазными жилами переносного провода и присоединяемый к корпусу электроприёмника и к специальному контакту вилки втычного соединителя. Сечение этой жилы должно быть равным сечению фазных проводов. Использование для этой цели нулевого рабочего провода ,в том числе расположенного в одной оболочке не допускается.

б) Жилы проводов и кабелей, используемые для заземления или зануления переносных электроприёмников, должны быть медными, гибкими, сечением не менее 1,5мм 2 для переносных электроприёмников в промышленных установках и не менее 0,75мм 2 для

бытовых переносных электроприёмников.

Заземляющие и нулевые защитные проводники в электроустановках до 1кВ в соответствии с ПУЭ п. 1.7.76 табл. 1.7.1. должны иметь размеры не менее приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Наименьшие размеры заземляющих и нулевых защитных проводников.

Заземляющие и нулевые жилы кабелей и многожильных проводов в общей оболочке с фазными жилами:

Толщина полки, мм

Водогазопроводные трубы (стальные):

Толщина стенки, мм

Тонкостенные трубы (стальные):

Толщина стенки, мм

4.3 В соответствии с ПТЭЭП Приложение 1, измеренное значение сопротивления цепи между заземленными установками и элементами заземленной установки должно быть не выше 0,05 Ома.

4.4 Во взрывоопасных зонах любого класса подлежат занулению ( заземлению):

-Электроустановки при всех напряжениях переменного и постоянного тока;

-Электрооборудование, установленное на занулённых (заземленных) металлических конструкциях (которые в невзрывоопасных зонах разрешается не занулять (не заземлять))

Это требование не относится к электрооборудованию, установленному внутри зануленных заземленных) корпусов шкафов и пультов.

В качестве нулевых защитных (заземляющих) проводников должны быть использованы

проводники, специально предназначенные для этой цели.

4.5 Электросварочные установки подлежат заземлению (занулению).

В электросварочных установках кроме заземление (зануления) корпуса и других металлических нетоковедущих частей оборудования, как указано выше, как правило, должно быть предусмотрено заземление одного из зажимов (выводов) вторичной цепи источников сварочного тока: сварочных трансформаторов, статических преобразователей и тех двигателей – генераторных преобразователей, у которых обмотки возбуждений генераторов присоединяются к электрической сети без разделительных трансформаторов.

В электросварочных установках, в которых дуга горит между электродом и электропроводящим изделием, следует заземлять (занулять) зажим вторичной цепи источника сварочного тока, соединяемый проводником (обратным проводом) с изделием.

Если указанное выше по условиям электротехнического процесса не может быть выполнено, а также переносные и передвижные электросварочные установки, заземление ( зануление ) оборудования которых представляет значительные трудности, должны быть снабжены устройством защитного отключения.

4.6 На вводе в здание должна быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения следующих проводящих частей:
— основной (магистральный) защитный проводник;
— основной (магистральный) заземляющий проводник или основной заземляющий зажим;

— стальные трубы коммуникаций зданий и между зданиями;
— металлические части строительных конструкций, молниезащиты, системы центрального отопления, вентиляции и кондиционирования. Такие проводящие части должны быть соединены между собой на вводе в здание.

Рекомендуется по ходу передачи электроэнергии повторно выполнять дополнительные системы уравнивания потенциалов.

4.7 К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению открытые проводящие части стационарных электроустановок, сторонние проводящие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудования (в том числе штепсельных розеток).

Для ванных и душевых помещений дополнительная система уравнивания потенциалов является обязательной и должна предусматривать, в том числе, подключение сторонних проводящих частей, выходящих за пределы помещений. Если отсутствует электрооборудование с подключенными к системе уравнивания потенциалов нулевыми защитными проводниками, то систему уравнивания потенциалов следует подключить к РЕ шине (зажиму) на вводе. Нагревательные элементы, замоноличенные в пол, должны быть покрыты заземленной металлической сеткой или заземленной металлической оболочкой, подсоединенными к системе уравнивания потенциалов. Не допускается использовать для саун, ванных и душевых помещений системы местного уравнивания потенциалов.

  • Условия измерений.

При выполнении измерений, согласно руководству по эксплуатации «Измеритель сопротивления ИС-10, соблюдают следующие условия:

— измерения производятся в светлое время суток, при естественном или искусственном освещении, при температуре от минус 30 до плюс 40 0 С, и относительной влажности воздуха до 90% (при температуре 30 0 С). Внешние магнитные поля, кроме поля земного магнетизма, должны отсутствовать.

— схема цепи заземления на период проверки должна быть полностью смонтирована, укомплектована всеми элементами согласно проекту.

  • Метод измерений.

6.1 Измерения активного сопротивления зануляющих (заземляющих) защитных проводников выполняют методом прямых измерений.

6.2 Прочность контактных сварок и сварных соединений определяется ударом молотка массой не более 1 кг.

6.3 Сечение заземляющих (зануляющих) проводников проверяют, измеряя их геометрические размеры с помощью штангенциркуля.

6.4 Измерение сопротивления переходных контактов сети заземления производится Измерителем сопротивления ИС-10.

6.5 За величину измеренного активного сопротивления принимают показания цифрового индикатора.

  1. Требования к средства измерения, вспомогательным устройствам.

При выполнении измерений применяются средства измерения и другие технические средства, приведенные в таблице 2.

Таблица 2. Приборы, средства измерений.

Порядковый номер и наименование средства измерений (СИ), испытательного оборудования (ИО), вспомогательных устройств

Обозначение стандарта, ТУ и типа СИ, ИО

Метрологические характеристики (кл. точности, пределы погрешностей, пределы измерений)

Переходное сопротивление

Коммутацию электрических цепей невозможно представить без соединительных контактов. Даже если устройство напичкано электронными ключами, всё равно парочка механических контактных соединений найдётся. Случается так, что контакты греются. Это происходит из-за переходного сопротивления между ними.

Определение

Переходное сопротивление (ПС) – это такое сопротивление, которое появляется там, где поверхности контактов соединяются друг с другом. Оно возникает при преодолении током границы токопроводящего соединения. В этом случае активное сопротивление резким скачком увеличивается при прохождении тока от одной поверхности к другой.

Читайте также  Xiaomi wowstick 1fs

Причины возникновения явления

Контактное соединение коммутирует между собой участки электроцепи. Там, где происходит соединение, получается токопроводящее взаимное прикосновение, через которое ток из одного участка цепи переходит в другой. Обычное наложение поверхностей не выполняет качественного соединения. Это связано с тем, что реальные поверхности – это неровности, имеющие выступы и углубления. При достаточном увеличении изображения можно это наблюдать даже на отшлифованных плоскостях.

Внимание! На практике получается, что площадь реального прикосновения гораздо меньше всей площади контакта.

Ещё одной причиной возникновения такого сопротивления являются пленки окисления металла, присутствующие на поверхностях. Они препятствуют движению электричества и стягивают линии тока к точкам касания. Избавиться от этого сопротивления полностью невозможно. Его величина всегда больше, чем удельные сопротивления металлов, из которых выполнены проводники.

От чего зависит сопротивление

На величину ПС влияют следующие причины:

  • плотность тока в месте смыкания контактов;
  • сила, с которой сжимаются поверхности соединения;
  • материал, из которого изготовлены контакты;
  • уровень окисления металлических поверхностей.

Важно! Любое контактное соединение Rк является суммой пары сопротивлений: R (металла, из которого изготовлен контакт) и Rп (переходного) – Rп = R + Rк.

Факторы, влияющие на величину переходного сопротивления

Прежде, чем говорить о факторах, нужно знать, что собой представляют контакты. Они различаются по виду контактируемой поверхности:

  • точечные – соединение происходит в точке;
  • линейные – соприкасаются по линии;
  • плоскостные – контакт по плоскости.

Примеры точечных соединений – «сфера – сфера»; «вершина конуса – плоскость», «сфера – плоскость» и др. К линейным относятся соприкосновения: «тор – плоскость», «цилиндр – плоскость», «цилиндр – цилиндр» и т.п.

Площадь прикосновения контактов можно подсчитать по формуле:

где:

  • F – сила сжатия контактов;
  • σ – временное сопротивление материала контактов сжатию.

Существуют разные способы соединения:

  • механические (скрутки, болтовые зажимы, опрессовка);
  • сварка;
  • пайка.

Величина переходного сопротивления определяется по формуле:

где:

  • knx – коэффициент, обуславливаемый материалом, формой контакта, состоянием поверхности;
  • Fk – сила, с которой сжимаются контакты;
  • n – показатель степени, показывающий число точек соприкосновения.

Показатель степени для разных видов контактов:

  • для точечного – n = 0,5;
  • для линейного – n = 0,5-0,7;
  • для плоскостного (поверхностного) – n = 0,7-1.

Существуют принятые по гост ГОСТ 24606.3-82 нормы переходного сопротивления контактов.

Внимание! С окислением поверхностей металлов в местах соединений можно бороться при помощи протирания контактов спиртосодержащими растворами. Допустимо смазывать болтовые соединения солидолом, это поможет снижать доступ кислорода и замедлять процесс окисления.

Регулярная протяжка контактов и скруток, недопустимость соединений меди и алюминия, полировка губок контакторов – всё это меры борьбы с переходным сопротивлением.

К сведению. Плохое прижатие контактируемых поверхностей вызывает не только повышение сопротивления, но и увеличение степени нагрева проводников.

Методика измерения

Существует регламент измерений Rп для коммутационных устройств: автоматических выключателей, разъединителей, сборных и соединительных шин и другой аппаратуры.

Методы измерений следующие:

  • метод непосредственного отсчёта;
  • способ вольтметра-амперметра;
  • измерение статической нестабильности Rп.

При первом способе тестирования применяют приборы, позволяющие выполнять непосредственный отсчёт с учётом погрешности (±10%). При этом методе измеряют сопротивление контактного соединения.

Важно! Тестируемые поверхности контакт-детали не зачищают и не обрабатывают перед измерением. Контакт-деталь сочленяют (замыкают) и присоединяют к выводам приборов. Размыкание контактов и передвижение измерительных проводов недопустимы.

При помощи метода вольтметра-амперметра определяют величину падения напряжения (при установленном значении тока) на тестируемом переходе.

Все погрешности измерений приборов, входящих в схему, должны быть в пределах ±3%. Значение R1 подбирают на два порядка больше, чем предполагаемое измеряемое сопротивление.

Расчёт результатов измерений выполняют по формуле:

где:

  • UPV2 – результат, полученный на вольтметре PV2, В;
  • IPA – ток, измеряемый амперметром PA, А.

Статическую нестабильность Rп определяют, находя величину среднеквадратичного отклонения Rп по результатам многочисленных замеров.

Внимание! Переходное сопротивление замеряют одним из методов, рассмотренных выше. Контакт-деталь размыкают и заново смыкают перед каждым тестированием, снимая электрическую нагрузку.

Необходимый результат получают, используя формулы на рис. ниже.

Погрешность результатов, полученных при этом методе, лежит в пределах ±10% (с вероятностью 0,95).

Измерения Rп переходов проводят и микрометром ММR-610. В результате работы тестируют сопротивления постоянному току контактов автоматов и других соединений. Проводят два вида измерений:

  • однонаправленным током;
  • двунаправленным током.

В первом случае не отображается величина активного сопротивления R, зато этот метод убыстряет процесс измерений там, где нет внутренних напряжений и сил электростатики. Во втором случае прибор устраняет погрешности (ошибки), возникающие от присутствия в тестируемой конструкции таких сил и напряжений.

Полученные в результате измерений (проверки) данные записываются в протокол, согласно ПУЭ-7 п.1.8.5. Протокол хранится совместно с паспортами на оборудование.

Зачем измерять переходное сопротивление (ПС)

Электрические установки (ЭУ), а также корпуса электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других преобразователей необходимо заземлять. Присоединение заземляющего устройства к оборудованию и ЭУ выполняется болтовым соединением, которое так же имеет ПС.

Для надёжности срабатывания защитного отключения при коротком замыкании переменного тока на корпус ПС периодически должно проверяться.

Результаты тестирования ПС дают возможность понять, какова вероятность поражения человека током, есть ли опасность возгорания оборудования при повышении температуры на плохих контактах. Высокое ПС увеличивает время срабатывания защитного оборудования.

Как часто замерять ПС заземления

Заземление – это специальное соединение оборудования с заземляющим устройством (ЗУ).

ЗУ представляет собой устройство, состоящее из следующих элементов:

  • заземлителя (контура заземления);
  • шины заземления;
  • заземляющих проводников.

Проверку в полном объёме с вскрытием грунта, осмотром состояния заземлителей и соединяющих их проводников проводят 1 раз в 12 лет. Внеплановые проверки проводят после капитальных ремонтов, связанных с заземляющими элементами. Срок проверки и измерений ПС ЗУ назначается на основании рекомендаций организации, которая выполняла предыдущую проверку.

К сведению. Замеры рекомендовано производить в месяцы наибольшего промерзания или высыхания грунта.

Значение Rп, лежащее в пределах регламентируемых норм, обеспечивает стабильную работу коммутационных устройств. Это, в свою очередь, способствует бесперебойной и безопасной эксплуатации оборудования.

Видео

Проверка металлосвязи

Проверка металлосвязи — это проверка наличия цепи заземления между защитными PE-проводниками и нетоковедущими проводящими частями заземляемого устройства и измерение переходного сопротивления в точках контакта.

Чтобы пояснить, что является нетоковедущей частью, обратимся за определением к государственному стандарту:

Проверка металлосвязи, ОСУП и ДСУП

Металлические предметы, которые способны, но не должны проводить электрический ток, должны быть заземлены. Электрический потенциал на таких предметах должен быть уравнен с потенциалом земли, то есть равняться нулю.
Решить эту задачу призвана система уравнивания потенциалов (СУП). Различают основную систему уравнивания потенциалов (ОСУП) и дополнительную систему уравнивания потенциалов (ДСУП).

В соответствии с ПУЭ, п. 1.7.82 ОСУП соединяет приходящие магистральные заземляющие проводники, заземлители заземляющего устройства и системы молниезащиты, главную заземляющую шину, естественные заземлители, такие как металлоконструкции здания и трубопроводы газо- и водоснабжения, канализации и отопления, металлические части системы вентиляции и кондиционирования.

В соответствии с ПУЭ, п. 1.7.83 ДСУП соединяет между собой все одновременно доступные прикосновению открытые проводящие части стационарного электрооборудования и сторонние проводящие части, нулевые защитные проводники в системе TN и защитные заземляющие проводники в системах TT и IT , включая защитные проводники штепсельных розеток.

ДСУП включает в себя дверцы и корпуса металлических электрощитов, корпуса светильников, электродвигателей и другого электрооборудования, заземляющие контакты розеток и т.д. Все эти предметы подключаются защитными проводниками к PE-шине электрощита. Как правило, металлические предметы соединяются с PE-шинами коробок уравнивания потенциала, а те уже, в свою очередь, с PE-шиной щита.

Итак, поговорим про измерение сопротивления металлосвязи. Все нетоковедущие части должны быть соединены в одну цепь и иметь электрический потенциал, равный потенциалу земли. Наличие и непрерывность этой цепи необходимо регулярно проверять качественно и количественно, измеряя переходные сопротивления контактных соединений. Это и есть проверка наличия цепи между заземленными установками и элементами заземленных установок.

Для краткости специалисты называют наличие цепи между заземленными установками и элементами заземленной установки металлосвязью, а проверку наличия цепи, соответственно, проверкой металлосвязи. Смысл проверки заключается в измерении переходных сопротивлений в местах соединения заземляемых элементов электроустановки с заземляющими проводниками.

В ходе измерения металлосвязи значение переходного сопротивления сравнивается с максимально допустимым. В соответствии с ПТЭЭП полученное значение не должно превышать 0,05 Ом:

Для проведения проверки подойдет микроомметр или омметр, обладающий достаточной чувствительностью, чтобы измерять значения с разрешением 0.01 Ом.

Контактное соединение — это две сцепленные металлические поверхности. Даже если они тщательно обработаны, отшлифованы и отполированы, между ними есть микроскопические шероховатости. Площадь соприкосновения поверхностей определяется множеством точек, а их количество зависит от силы прижатия контактов, температуры, наличия загрязнений, геометрической формы контактов и т.д. Также встречаются случаи небрежного, неквалифицированного монтажа — отсутствия наконечников или опайки многожильных проводов, гроверных шайб, подсоединения нескольких проводников на один контакт, присоединение алюминиевых проводников к медной шине и т.п.

Со временем, под влиянием вибраций, температурных колебаний, коррозии, текучести металла (в большей степени алюминия) и других механических воздействий затяжка болтовых соединений ослабевает, что приводит к снижению площади соприкосновения и росту переходного сопротивления. Время от времени такие соединения необходимо проверять и подтягивать.

Помимо этого, переходные сопротивления увеличиваются по мере окисления контактов. Это объясняется тем, что окисные пленки имеют очень высокое удельное электрическое сопротивление. При прочих равных условиях, на поверхности алюминиевых проводников окисные пленки образуются быстрее, чем на медных. Нарушение непрерывности цепи заземления, а также рост переходных сопротивлений могут привести к поражению людей электрическим током, выводу оборудования из строя, увеличению риска возгораний, а также значительных энергетических потерь, за счет появления токов утечки, недостаточных для срабатывания защитной аппаратуры.