Современные электротестеры АКИП™

А.A. Шиганов, АО «ПриСТ» Небольшие инвестиции в современные контрольно-измерительные приборы способствует снижению производственных издержек, повышает безопасность эксплуатации. В статье рассмотрены основные технические характеристики, возможности и особенности приборов АКИП-8401, АКИП-8402 - современных многофункциональных портативных цифровых электротестеров для измерения параметров электросетей, определяющих их безопасную эксплуатацию, обеспечивающих прогнозный анализ технического состояния электроустановок (ЭУ), потребляемой мощности и даже оценку ряда показателей качества электроэнергии (ПКЭ). Подробные технические характеристики прибора...

Успешно завершены испытания для целей утверждения типа тестеров АКИП-8401, АКИП-8402 для измерения параметров электрических сетей (зарегистрированы в Госреестре под № 40303-08). Измерители АКИП-8401, АКИП-8402 (далее приборы) представляют собой многофункциональные электрические тестеры. Приборы предназначены для измерений и оценки параметров безопасности в энергосистемах и ЭУ, имеют защиту от перегрузки категория III ~240 В «фаза-земля» (максимально ~415 В между входными гнёздами).

Тестеры позволяют выполнять измерения в электросетях с типом заземления энергосистемы (TT/TN или IT). Приборы имеют компактные унифицированные корпуса (рис. 1), разработаны в соответствии с новейшими европейскими стандартами по электробезопасности (МЭК 61557) и жёсткими требованиями для обеспечения максимальной степени защиты персонала в отношении электронных и полупроводниковых средств измерений (МЭК 61010-1). Измерители оборудованы графическим жидкокристаллическим (LCD) экраном высокого разрешения с подсветкой, размером 73 × 65 мм (128 × 128 точек) который позволяет легко производить настройки и считывание результатов измерений. Массогабаритные параметры: 240 × 160 × 70 мм (В × Ш × Г), вес около 1,25 кг.

Рис. 2. Схема подключения прибора для измерений в 3Ф сети

Функциональность приборов и технические характеристики приборов позволяют проводить быстрое автоматизированное тестирование широкого перечня нормированных параметров, в том числе показателей качества электроэнергии (для АКИП-8402): отклонения частоты напряжения, коэф. искажения синусоидальности кривой напряжения Ku (THD%), коэфф. n-ой гармонической составляющей напряжения Кu(n).

Тестеры измеряют широкий перечень параметров безопасности однофазных (1Ф) и трёхфазных (3Ф) электросетей:

• Сопротивление изоляции в диапазоне до 2 ГОм (разрешение 0,01 МОм).
• Параметры УЗО (А, АС): дифф. ток (1 мА…1000 мА) и время отключения 1…999 мс (разрешение 1 мс).
• Полное сопротивление цепи / петли в диапазоне 0,01… 1999 Ом и вычисление тока КЗ (до 42 кА).
• Сопротивление низкоомных цепей от 0,01 Ом, измерение токов утечки от 1 мА.

Следует отметить, что проверка целостности и измерение сопротивления низкоомных цепей и защитных проводников заземления и зануления выполняется тестовым током 200 мА при напряжении от 4 В до 24 В. В режиме измерения сопротивления изоляции для тестирования используется испытательное напряжение из ряда значений: 50 В, 100 В, 250 В, 500 В, 1000 В (пост.). При измерении параметров дифференциальных выключателей УЗО (А, АС типа) общего и/или избирательного исполнения на дисплее отображается: время срабатывания (t отключения), дифференциальный отключающий ток, напряжение прикосновения (Ut), полное сопротивление в цепи заземления (Ra). В процедуре тестирования чувствительности УЗО значение номинального тока отключения в меню прибора выбирается из значений: 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA. Измерение полного сопротивления цепи с вычислением ожидаемого тока короткого замыкания петли выполняется с возможностью выбора участка: «ф-н»/«ф-з»/«ф-ф».

При тестировании значение предела напряжения прикосновения UL (touch voltage limit), определяющее максимально допустимое переменное с.к.з. напряжение  в течение неограниченного времени воздействия,  выбирается  равным  25 В для общественных мест (медучреждения, плавательные бассейны, открытые стройплощадки и т.д.) или 50 В  для других объектов и помещений. Для анализа нагрузок трёхфазных сетей реализован режим индикации правильной последовательности чередования фаз и синфазности напряжения различных цепей.

В разветвлённых и насыщенных электропотребителями сетях возможно измерение циркулирующих в цепи токов утечки с использованием токового преобразователя HT96U (опция). Набор режимов и функций измерения для каждой модели приведены в таблице.

Функции и режимы тестирования	АКИП-8401	АКИП-8402
Измеритель электросетей
AUTO (функция «Автоизмерение»)	+	+
Низкоомные цепи / прозвон цепи (0,2A)	+	+
Сопротивление изоляции (MΩ)	+	+
Время и ток отключения УЗО (RCD, А, АС)	+	+
Общее R цепи заземления (Ra, 15 мА)	+	+
Полное сопротивление цепи/петли/ток КЗ (LOOP)	+	+
Порядок чередования фаз (123)	+	+
Ток утечки  (LEAKAGE)*	+	+
Измеритель мощности и ПКЭ (Power)
Напряжение/ частота  (TRMS V Hz)	-	+
Сила тока/ частота (TRMS A Hz) *	-	+
Мощность (активная реактивная, полная)*	-	+
THD%, гармоники напряжения и тока*	-	+
Доп. функции (AUX)
Температура, влажность, освещённость, уровень шума (звука)*	нет	+
* - с использованием внешних преобразователей (опции)

Особенности и преимущества конструкции электротестеров: прямой доступ к многочисленным функциям, понятное и удобно сконфигурированное меню, обширная система контекстных подсказок, выводимых на дисплей информационных сообщений и символьных предупреждений.

Всё это в целом обеспечивает быстрое освоение прибора, лёгкость и безопасность в работе, исключает аварийные состояния и предпосылки к выходу тестера из строя во время эксплуатации. В прилагаемом руководстве по эксплуатации (на русском языке), наиболее подробно, с примерами индикации экранов прибора, описаны возможные аномалии тестирования, ошибки оператора и ситуации с неприемлемыми результатами, например:

• В случае наличия постороннего напряжения на объекте свыше 10 В схема прибора детектирует наличие потенциала при этом запуск теста изоляции или целостности цепи будет заблокирован по условиям безопасности персонала и исправности тестера.
• Если во время подключения к объекту фазовый провод перепутан с нейтралью, то на дисплее прибора отображается сообщение  (P-N) при этом выполнение теста также будет заблокировано. Для запуска процедуры измерений следует перевернуть вилку тестового кабеля (поменять местами наконечники измерительных проводов) и повторить испытание.

АКИП-8402 при помощи опциональных преобразователей в режиме «POWER»(Мощность) обеспечивает измерение параметров ЭУ в реальном времени: переменного тока и напряжения (TRMS), активной/ реактивной/ полной мощности (P / S / Q), коэфф. мощности (cos φ), гармоник тока и напряжения (до 50-й), а также параметров окружающей среды (режим «AUX»): температуры, влажности, освещённости, уровня звука.

В приборах имеется удобная функция «AUTO» (последовательный тест из нескольких шагов), которая существенно экономит время на проведение тестирования объекта. При выборе этой функции прибор последовательно и автоматически выполняет сразу три измерения: полное сопротивление шины (цепи) заземления Ra + тест УЗО + измерение сопротивления изоляции непосредственно в оконечных электророзетках жилых помещений.

При необходимости обеспечивается возможность дистанционного запуска выбранного теста с использованием пробника PR400 (опция), что очень удобно при необходимости резкого ускорения тестирования в условиях больших объёмов или на протяжённых объектах. При помощи PR400 выполнение тестов (после необходимых настроек прибора и подключения к объекту испытаний) стартует по сигналу оператора с помощью кнопки на корпусе выносного щупа. Это обеспечивает высокую производительность и удобство при контрольных измерениях во всех режимах, в том числе режиме «AUTO», как было указано выше, для выполнения совокупной последовательности базовых тестов по электробезопасности при подключении непосредственно к бытовой электророзетке.

Внутренняя память АКИП-8401, АКИП-8402 обеспечивает сохранение до 500 результатов измерений. Очередное измерение может быть сохранено в памяти прибора в виде значения параметра со всеми контекстными данными и информацией характеризующей тест. Каждому результату может быть присвоен цифровой код для точной идентификации места замера при последующем анализе и документировании. Для передачи сохранённых данных в компьютер и дальнейшей их обработки в приборе предусмотрен интерфейс оптический RS-232/USB.

Приборы выполнены в современном эргономичном корпусе, оснащены большим графическим ЖК-дисплеем с подсветкой, имеют широкое контекстное справочное меню и развитую систему информационных подсказок (сообщений), что облегчает выполнение измерений в любом из режимов и циклов тестирования.

В комплекте поставки тестеров имеются необходимые принадлежности: трёхпроводный кабель с евровилкой для бытовой однофазной электросети, измерительный набор (3 кабеля, 3 зажима «крокодил» и пробник), сумка для транспортировки.

В качестве опций предлагаются: пробник для удалённого запуска тестирования PR400, токовые клещи HT96 (сила тока + токи утечки; 1-100-1000 A/ 1V O54mm), программное обеспечение TOPVIEW2006 (CD + оптический USB кабель), внешний блок для измерения импеданса петли с высоким разрешением (IMP57), преобразователи параметров окружающей среды.

Питание осуществляется от 6 батарей 1,5 В (тип AA). Срок службы источников питания ~48 часов в режиме измерения мощности (PWR) или около 600 тестов в любом сочетании режимов измерений параметров электробезопасности. Экономию ресурсов батарей обеспечивает функция автовыключение питания - 5 минут от момента последнего нажатия кнопки или выполнения теста.

Для подключения к ПК при анализе результатов тестирования служит последовательный интерфейс: оптоизолированный порт USB.

Условия эксплуатации по критериям параметров окружающей среды: рабочий температурный диапазон:  0° ... 40°C; рекомендуемая влажность для эксплуатации и хранения: < 80 %. Прибор по критериям электромагнитной совместимости (ЭМС) разработан в соответствии со стандартами ЭМС в энергетике (совместимость проверена и аттестована по нормам EN61326-1). 

Рассмотрим более подробно конкретные ситуации применения, алгоритмы работы и особенности манипуляций при настройке тестера АКИП-8401, АКИП-8402 для различных режимов измерений.

Контроль целостности проводников

В данном режиме с помощью тестеров производится контроль целостности и измерение защитных проводников и цепей систем уравнивания потенциалов постоянным тестовым током не менее 200 мА при Uтеста 4 … 24 В (без нагрузки).

Рис. 3. Подключение  прибора с использованием тестовых проводов или пробника

Перед началом тестирования (рис. 3) необходимо выполнить калибровку прибора и тестовых проводов (т.е. компенсацию сопротивления, вносимого ими в цепь измерения). По её завершении  результат записывается в память и используется, как значение «смещения» до тех пор, пока не будет выполнена другая калибровка. Таким образом, данная величина исключается из результатов всех дальнейших измерений в режиме проверки целостности защитных цепей и измерения их сопротивления. Рекомендуется выполнять калибровку в случае изменения длины штатных тестовых проводов (укорочение/ удлинение).

Основным режимом тестирования целостности проводников является «AUTO», при котором прибор автоматически выполняет два последовательных измерения с разной  полярностью R+ и R- и отображает на дисплее результат, как их усреднённое значение Ravg. При необходимости в меню доступны функции: «R+» (измерение импульсами положительной полярности) или «R-» (измерение импульсами отрицательной полярности) и регулируемой длительностью теста по таймеру. В каждой из этих функций оператор может выбрать необходимую длительность измерений, которая позволит ему определить место ненадлежащего соединительного контакта с помощью механического воздействия на защитный проводник и шину заземления. Поиск «плохого» контакта ведётся во время посылки испытательных импульсов - непосредственно по участкам цепи. Такая специфичная методика измерений двунаправленным током позволяет устранить влияние внутренних напряжений и электротермических сил (потенциалов) и повысить достоверность результата.

Измерение сопротивления изоляции

Тестеры АКИП-8401, АКИП-8402 в данном режиме производят измерение Rиз для контроля нормированного значения сопротивления изоляции между фазовым проводом и проводниками нейтраль/ заземление (PEN / PE). Измерение производится фиксированным испытательным напряжением 50 В,100 В,250 В, 500 В, 1000 В.
В меню доступны функции: MAN (ручной способ) или TMR (по таймеру). В режиме MAN: прибор непрерывно выполняет тест изоляции с момента нажатия и удержания кнопки GO/STOP на приборе (или START на пробнике). В случае нажатия кнопки запуска выполняется однократное тестирование, которое длится ~2 секунды. Данный режим рекомендован как основной способ проведения замеров изоляции.

В режиме TMR (по таймеру) длительность тестирования выбирается в интервале времени от 10 до 999 секунд (разрешение 1с). Такой режим может использоваться при необходимости выполнить несколько последовательных однотипных измерений в разных точках (для многократных переподключений тестовых проводов) или для выполнения непрерывного теста в течение нормированной длительности.

Рис. 4. Тестирование изоляции при помощи измерительных проводов или пробника

Рис. 5. Измерение Rиз при помощи кабеля-переходника

Тестирование устройств автоматической защиты

При проверке УЗО (ВДТ) тестерами измеряется чувствительность (ток отключения) и время срабатывания. Тестирование отключающей способности устройств защитного отключения (УЗО) в 1Ф и 3Ф сети (рис 6а, 6б) заключается в проверке его срабатывания и размыкании цепи при протекании дифференциального тока утечки.

Технические характеристики измерителей обеспечивают проведение теста устройств защитного отключения «А» и «АС» типа. УЗО ИМП. (тип А - реагирующее на импульсный ток утечки) или  УЗО ПЕРЕМ. (тип AC - реагирующее на синусоидальный ток утечки).

Рис. 6a. Тестирование УЗО  в сети ~ 230В при помощи измерительных проводов или пробника

Рис. 6b. Подключение прибора для проверки УЗО  в трёхфазной сети ~400В + N + PE

Непосредственно перед тестированием требуется убедиться, что все электропотребители подсоединены к сети обходной перемычкой с целью исключения их повреждения при  срабатывании УЗО (при отключении напряжения). Рекомендуется по возможности отключить все нагрузки, подключённые к сети после точки установки УЗО, т.к. они могут добавлять в цепи дополнительные токи утечки к тестовому току и тем самым искажать результаты тестирования, например, приводить к ложному срабатыванию автомата защиты.

В меню доступен выбор следующих режимов теста дифференциальных выключателей:

• В качестве основного способа тестирования рекомендуется AUTO, при котором прибор выполняет тест с последовательно устанавливаемыми токами равными: половине, номиналу, 2-кратной и 5-кратной величине номинального значения тока срабатывания.
• x½ - прибор выполняет тест диф. током равным половине  номинального   тока срабатывания (1/2 IΔn).
• x1 - прибор выполняет тест диф. током равным  значению тока срабатывания (номинальный IΔn).
• x2 - прибор выполняет тест диф. током равным 2-кратному значению тока срабатывания (2 × IΔn).
• x5 - прибор выполняет тест диф. током равным  5-кратному значению тока срабатывания (5 × IΔn).
•  Дискретное нарастание: прибор выполняет тест нарастающим током с начальной фазой 0° или 180° относительно напряжения. Данный тест рекомендован для измерения тока отключения УЗО (чувствительности).
• Rа - прибор выполняет тест без отключения УЗО расположенных в защищаемой цепи током утечки равным половине номинального значения его срабатывания и вычисляет общее сопротивление заземления Ra и напряжение прикосновения Ut (при условии если УЗО не сработало).

Тестирование в режиме петля

При тестировании измеряется полное сопротивление (импеданс) цепи, сопротивление петли тока короткого замыкания с вычислением значения ожидаемого тока КЗ.
При необходимости в меню доступны функции тестирования:

• «P- N» - прибор измеряет полное сопротивление цепи фаза-нейтраль и вычисляет ожидаемый в ней ток короткого замыкания.
• «P- Р» - прибор измеряет полное сопротивление цепи фаза-фаза и вычисляет ожидаемый в ней ток короткого замыкания.
• «P- РЕ» - прибор измеряет полное сопротивление цепи фаза-земля и вычисляет ожидаемый в ней ток короткого замыкания.

Следует учитывать, что измерение сопротивления цепи / петли приборами АКИП-8401, АКИП-8402 связано с протеканием значительных тестовых токов. Это может вызвать срабатывание (отключение) магнитотермических, дифференциальных автоматов или защитных выключателей, в которых ток номинальный срабатывания менее 6 А…10 А. Поэтому при необходимости следует предусмотреть их шунтирование отдельным проводником для проведения теста (временный «обход»).

Рис. 7. Подключение к 1 Ф сети ~ 230 В для измерения импеданса цепи и петли при помощи кабеля-переходника

Рис. 8. Измерение полного сопротивления цепи P-PE в 3Ф 3пр сети ~400В + PE (без нейтрали)

Проверка правильности чередования фаз

Тест выполняется в соответствии  с нормативами  МЭК/ EN61557-7 и позволяет определить в 3-х фазной энергосистеме правильность чередования фаз при непосредственном контакте измерительного пробника  с токоведущими частями или проводниками, находящимися под напряжением. Данный тест возможен на клеммных колодках и силовых контактах или только в электроцепях, не имеющих защитного изолирующего покрытия или оболочки.

Варианты применения прибора в данном режиме:

• 1T - тестирование с использованием 1-го измерительного пробника  (однополюсное)
• 2T - тестирование с использованием 2-х пробников (двухполюсное).

Рис. 9. Подключение для определения правильности чередования фаз при использовании измерительного пробника  (однополюсное подключение к фазе 1)

Рис. 10. Определение правильности чередования фаз при использовании 2-х пробников (двухполюсное подключение к фазе 1)

Интересная особенность заключается в том, что тестеры позволяет детектировать в отходящих от ВРЩ силовых линиях нагрузки, включённые на одну фазу, т.е. определять совпадение фаз (синфазность). Если топология силовой проводки неизвестна (рабочая документация утрачена), то по итогам двух измерений в различных ЭУ на дисплее прибора отображается сообщение «11-» и сообщение «ОК»/правильно - означающее принадлежность данных нагрузок к одной фазе.

Измерение параметров электропотребителей

В данном режиме измеритель АКИП-8402 производит измерение в реальном времени параметров электрической мощности ЭУ и потребителей. Это позволяет проводить измерение напряжения сети питания и выполнять анализ гармоник напряжения в стандартной комплектации. С использованием опционального токового преобразователя доступно измерение токов, гармоник тока, а также производных параметров, таких, как потребляемая мощность, коэф. мощности и др.

Возможные варианты измерений:  PAR, HRM V, HRM I

• PAR - измерение параметров: сила тока, напряжение, мощность, коэфф. мощности.
• HRM V - измерение и анализ гармоник напряжения.
• HRM I - измерение и анализ гармоник тока.

Типовые примеры применения

Рис. 11. Тестирование изоляции электрически развязанных цепей

Рис. 12. Тестирование изоляции ЭУ в разветвлённых электрических сетях

Рис. 13. Контроль  целостности защитного проводника РЕ (стиральная машина)

Рис. 14. Контроль  целостности проводника РЕ системы уравнивания потенциалов (трубы водоснабжения и отопления, бойлер, мет. ванна)

Автор:  Шиганов А.А.
Дата публикации:  18.08.2009