Приборы и инструменты для измерений параметров питающих напряжений и диагностики проблем электроснабжения

Качество силовой сети в большинстве зданий оставляет желать лучшего. Это и уложенные в целях экономии алюминиевые провода, теперь не справляющиеся с нагрузкой (разве при царе Горохе думали, что на каждом столе будет стоять компьютер, а в каждой комнате — принтер, факс, копировальный аппарат?). Это и помехи от мощных электроприборов (разве мало мест, где на одном фидере «сидит» все — от лампочек до сварочного аппарата местных сантехников?). Это и защитное заземление, несущее потенциал или помехи (кто, когда и чем проверял его в последний раз?). Невольно задумаешься о том, что именно является причиной сбоев компьютеров и телекоммуникационного оборудования — их дефекты или помехи в цепях питания. Как установить это объективно? И, что намного сложнее, как убедить в этом электриков?

Очень просто. Качество сети электропитания можно проверить с помощью так называемых тестеров питающей сети. Полученные с их помощью данные помогут вам оценить качество и обнаружить любые искажения напряжения в сети.

Сбор информации осуществляется автономно — достаточно подключить тестер к питающей сети. Представленные на рынке несколько моделей варьируются от простейших — они могут лишь фиксировать факт того или иного отклонения и отображать его с помощью светодиодных индикаторов — до сложных приборов, которые в состоянии непрерывно записывать основные характеристики в течение нескольких суток. В первом случае обслуживающему персоналу достаточно после сбоя посмотреть на показания прибора и определить, был ли он связан с проблемами электропитания. Во втором — после сбора информации тестер подключается к компьютеру для ее передачи и дальнейшей обработки.

Тестеры измеряют точное значение частоты, фиксируют импульсы фазового напряжения и определяют их положение на синусоиде питающей сети, позволяя одновременно точно установить величину импульса. Они записывают все динамические изменения напряжения, т. е. отклонения от номинального уровня сетевого напряжения: перенапряжение; повышенное, нормальное и пониженное напряжение; провал и сбой/прерывание напряжения. Кроме того, они способны обнаружить высокочастотные (от 10 кГц до 10 МГц) шумы и помехи (противофазные и синфазные). Приборы для трехфазных сетей измеряют даже дисбаланс фаз. Тестеры имеются и для сетей питания постоянного тока (например, на узлах связи все оборудование питается от постоянного тока с напряжением 24, 48 или 60 В).

Иногда диагностика качества электропитания невозможна без исследований спектра сигнала — только он позволяет определить, какие именно по-мехи наблюдаются в сети, и предположить причину их возникновения. Мощные приборы не только производят измерения, но и вычисляют целую гамму количественных параметров, облегчающих оценку качества электроэнергии (например, косинус фи, коэффициент амплитуды CF, коэффициент нелинейных искажений, коэффициент искажений, коэффициент гармоник, К-фактор и др.).

Для выяснения причин искажения питающего напряжения может потребоваться измерить величину тока. Наиболее просто это можно сделать с помощью индуктивных датчиков тока (так называемых «токовых клещей», или клипс): они позволяют измерить ток через любой провод в рабочем режиме без каких-либо отключений. Так, мультиметр с подобным датчиком помогает оценить соответствие сечения провода рабочему току. Более сложные приборы способны измерять и записывать значения токов и напряжений одновременно в нескольких фазах, вычислять потребляемую активную и реактивную мощность. Увязка времени появления помех с другими событиями (например, с моментом включения какого-либо оборудования) или со значениями каких-либо параметров (например, температуры) производится на основании данных других измерительных приборов.

Оценить переходное сопротивление контактов автоматических выключателей можно с помощью обычного мультиметра — достаточно измерить падение напряжения на выключателе. А вот для оценки качества контактов на токонесущих шинах применяются бесконтактные термометры или тепловизоры. Высокая температура места контакта указывает на высокое переходное сопротивление. Даже самый примитивный тепловизор позволяет выявить перегруженные проводники и места перегрева оборудования. С его помощью можно обнаружить все элементы, охлаждение которых недостаточно.

Низкое качество защитного заземления — еще одна важная проблема современного офиса. Не говоря о том, что некачественное заземление не избавляет от помех, а может даже усугубить их, схемотехника входного фильтра любого источника питания такова, что при неподключенном защитном заземлении на нем возникает существенный потенциал. Убить этот потенциал не может, но «щиплет» весьма сильно, а кроме того, он способен вывести из строя схемы внешних интерфейсов.

В старых зданиях заземление обычно вообще отсутствует (помните двухполюсные розетки?) или соответствующий контакт занулен, т. е. соединен не с контуром защитного заземления, а с нулем силовой сети (хочется верить, что это сделано не в самой розетке!). Но даже там, где защитное заземление выполнено в виде отдельного контура, это оставляет массу вопросов: каково сопротивление этого контура, правильно ли он выполнен, не могут ли на него попасть опасные потенциалы, не наводятся ли в нем помехи и т. п. Более того, значительная часть телекоммуникационного оборудования использует так называемое «информационное» заземление. Если оно выполнено некачественно, об устойчивой работе оборудования можно забыть, так как к этой точке привязываются уровни всех сигналов.

Надо заметить, что требования к такому заземлению серьезно отличаются от принятых в нашей стране. Следовательно, в большинстве случаев задача обеспечения требований производителей оборудования от проверки проекта и монтажа до периодического контроля лежит на заказчике. В отличие от первой (RTFM), вторую часть задачи без приборов невозможно решить вовсе. И если измерить сопротивление шин достаточно просто (для этого используемый омметр должен измерять сопротивление с требуемой точностью), то измерить сопротивление самого заземления можно только с помощью специализированных приборов. Эти приборы служат для измерения переходного сопротивления «заземляющая конструкция — грунт» «по методу трех точек» или с помощью индуктивной клипсы.

Еще одна, правда, более редкая, проблема — определение сопротивления изоляции. В отличие от измерения сопротивления элементов, применяемый омметр должен быть рассчитан на измерение сопротивления в десятки и сотни мегом. Дефекты изоляции сказываются чаще всего лишь под рабочим напряжением, следовательно, без подачи тестового напряжения, превышающего рабочее, получить достоверный результат невозможно. Хорошие приборы для проверки изоляции имеют специальную конструкцию входных цепей для измерения сопротивления до 500 МОм под напряжением до 1000 В.

Пригодиться могут даже самые простые приборы, которые мы рассматривали ранее. Так, индуктивный щуп позволяет отыскать внутри стен силовые провода под напряжением переменного тока. Вместе со специальным тональным генератором, обеспечивающим подачу сигнала в находящиеся под напряжением цепи питания, он может применяться для идентификации розеток, нагрузок и выключателей. Неподключенные же провода можно найти только с помощью детектора неоднородностей.

Не обойтись в работе и без хорошо всем известного индикатора фазы. Его более чувствительная модификация обеспечивает возможность поиска находящихся под напряжением сетевых шнуров приборов.

Нельзя забывать и о собственной безопасности — применяемые при электромонтаже специальные инструменты должны иметь изолированные рукоятки. Впрочем, это предусматривается правилами техники безопасности (см. «Правила эксплуатации электроустановок»).

Часть приборов, о которых шла речь выше, малоизвестны. Однако без них большинство проблем обеспечения качественного электропитания остались бы нерешенными, или их пришлось бы решать вслепую, наугад. За рубежом аудитом качества электропитания и защитных цепей занимаются специальные фирмы. Рассчитывать же на наших электриков не приходится. Или вы разберетесь в проблеме сами, или будете терпеть убытки.