Мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок
MOBILE COMPLEX FOR MEASUREMENT OF ELECTRICAL PARAMETERS OF EARTH FOR EARTHING DEVICES OF ELECTRICAL INSTALLATIONS

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к строительству воздушных линий электропередачи и заземляющих устройств.
Традиционная практика проектирования заземляющих устройств для воздушных линий электропередачи включает следующие мероприятия: изыскания трассы линии, замеры удельного электрического сопротивления земли; определение средней величины удельного сопротивления по трассе; передача результатов изысканий в отдел проектирования, в качестве исходных для расчетов, типовая конструкция заземления для всех опор принимается одинаковой.
Фактически, в местах установки опор удельное сопротивление земли разное, особенно это характерно для предгорных районов и в пересеченной местности.
Известно устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли (см. патент на изобретение RU №2284531, G01R 27/08, 15.06.2005), содержащее диэлектрическую трубу, оснащенную кольцевыми токовыми и измерительными электродами, подключенными самостоятельными проводниками к выводным контактам и стойки для винтовой прижимной штанги с дисковым электродом.
Недостатком этого устройства является необходимость до его погружения в землю подготовки образца земли к измерениям, что вызывает значительные трудности при измерениях на глубинах, соизмеримых с глубиной котлованов, для опор линий электропередачи. Кроме этого, технология измерений требует много труда и времени.
Из литературных источников (Бургсдорф В.В., Якобс А.И. «Заземляющие устройства электроустановок» - М,: Энергоатомиздат, 1987 г - 400 с); (Карякин Р.Н., «Заземляющие устройства электроустановок: Справочник» - М,: ЗАО «Энергосервис» 1998 г - 374 с.); (Коструба С.И. «Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств» - М,: Энергоатомиздат, 1983 г - 165 с) известны способы измерения удельного электрического сопротивления земли и заземляющих устройств такие как: метод пробного электрода; метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) и другие методы.
В указанных источниках отсутствует информация о способах измерений электрических параметров земли непосредственно в котлованах для опор в процессе строительства линий электропередачи.
Известные методы измерений и соответствующие им устройства основаны на размещении измерительных электродов, погружаемых в землю различными способами, в стороне от котлованов, а результаты измерений принимаются как средняя величина удельного электрического сопротивления земли для всей трассы линии. По этой причине они часто отличаются от истинных значений сопротивления земли непосредственно в точке установки опоры и являются причиной нарушения требований государственных стандартов к сопротивлениям заземляющих устройств опор и других электроустановок.
Известно устройство для измерения удельного электрического сопротивления земли в котлованах для опор линий электропередачи (см. патент на изобретение RU №2338214, G01R 27/18, 10.11.2008), содержащее опорную плиту для оператора, электроды, провода с зажимами и измерительные приборы.
Недостатком данного устройства является то, что оно применимо только для измерений удельного электрического сопротивления земли в котловане и неприменимо для измерений сопротивления поверхностных слоев земли и сопротивления заземляющих устройств. Транспортировка и использование устройства затруднены и трудоемки, увеличивают время, затрачиваемое на установку опоры и измерение сопротивления ее заземляющего устройства.
Известен измерительный прибор ИС-10 (см. руководство по эксплуатации по ссылке goo.g1/RyAs1z), имеющий гнезда для подключения измерительных электродов соответственно двух токовых и двух потенциальных, предназначенный для измерения сопротивления элементов заземления.
Наиболее близким по техническому решению является установка для статического зондирования грунта (см. патент на изобретение RU 2186903, G01R 27/18, 2002 г.), содержащая буровую машину с металлической рамой, на которой расположена кабина, механизм для погружения, винтовой анкер, измерительный элемент.
К недостаткам прототипа относится невозможность применения при измерении электрических параметров земли для заземляющих устройств установки для статического зондирования грунта.
Техническим результатом является возможность применения при измерении электрических параметров земли для заземляющих устройств мобильного комплекса для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок.
Технический результат достигается тем, что мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок, содержащий буровую машину с металлической рамой, на которой расположена кабина, механизм для погружения, винтовой анкер, измерительный элемент, согласно изобретению содержит расположенный в кабине буровой машины измерительный прибор с несколькими входами, дополнительный механизм погружения и извлечения, катушку для намотки провода, винтовой анкер выполнен в виде штока с буровой головкой, а измерительный элемент выполнен в виде трех измерительных электродов, соответственно, первого и второго потенциальных и одного токового, соединенных каждый с соответствующим входом измерительного прибора посредством измерительных проводов, где провода второго потенциального электрода и токового электрода проложены через катушку для намотки провода, причем первый потенциальный электрод установлен на дополнительном механизме погружения и извлечения, при этом в качестве дополнительного токового электрода использован шток с буровой головкой, а металлическая рама буровой машины использована в качестве электрического проводника, посредством которого шток с буровой головкой сообщен с соответствующим входом измерительного прибора.
Обоснование критериев охраноспособности изобретения:
Эффективность работы мобильного комплекса для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок подтверждена результатами испытаний, которые были проведена на распределительных линиях учхоза «Кубань» при замене опор линий электропередач. Доказана эффективность применения измерительного прибора ИС-10 по 4-хпроводному методу при одновременном бурении котлованов для опор. Мобильный комплекс позволяет непрерывно измерять и фиксировать изменения параметров земли по мере углубления бура. Эти сведения сравниваются с проектными данными и в случаях расхождений своевременно вносят изменения в проект. Отсюда можно положить, что выполняется критерий «изобретательский уровень».
Новизна обусловлена тем, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна из сведений об уровне техники, а именно: установка измерительного прибора в кабине буровой машины, использование штока с буровой головкой в качестве токового электрода у мобильного комплекса для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок, содержащего буровую машину, механизм для погружения, винтовой анкер, измерительный элемент.
Промышленная применимость подтверждается возможностью осуществления технического решения при установке опор линии электропередач в системах электроснабжения сельского хозяйства.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид сбоку мобильного комплекса для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок, на фигуре 2 изображен общий вид сверху мобильного комплекса для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок.
Мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок содержит буровую машину 1 с металлической рамой 2, на которой расположена кабина 3, механизм для погружения 4, винтовой анкер 5, выполненный в виде штока 6 с буровой головкой 7, измерительный элемент 8. Также мобильный комплекс содержит измерительный прибор 9 с несколькими входами, расположенный в кабине 3 буровой машины 1, дополнительный механизм 10 погружения и извлечения, катушку 11 для намотки провода. Измерительный элемент 8 выполнен в виде трех измерительных электродов 12, 13, 14, соответственно, первого 12 и второго 13 потенциальных и одного токового 14, соединенных каждый с соответствующим входом измерительного прибора 9 посредством измерительных проводов, где провода второго 13 потенциального электрода и токового 14 электрода проложены через катушку 11 для намотки провода, причем первый потенциальный электрод установлен на дополнительном механизме 10 погружения и извлечения, при этом в качестве дополнительного токового электрода использован шток 6 с буровой головкой 7. Металлическая рама 2 буровой машины 1 использована в качестве электрического проводника, посредством которого шток 6 с буровой головкой 7 сообщен с соответствующим входом измерительного прибора 9.
Мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств работает следующим образом.
На местности, в соответствии с проектом на строительство линии электропередачи, устанавливается буровая машина 1 так, чтобы ее шток 6 с буровой головкой 7 располагался над пикетом для опоры. Оператор (водитель) выполняет подготовительные работы: с помощью дополнительного механизма 10 погружения и извлечения погружает в землю электрод 12, ввинчивает в землю на заданном расстоянии друг от друга электроды 13 и 14 (расстояние и глубина погружения определяются инструкцией к измерительному прибору 9).
Измерительные провода через штепсельные разъемы (на фигурах не показаны) присоединяются к катушке 11 для намотки провода и электродам 13 и 14. Буровая головка 7 через металлическую раму 2 буровой машины 1 присоединена к измерительному прибору 9 постоянно.
По окончании подготовительных работ, включается измерительный прибор 9 и начинается бурение котлована. По мере заглубления буровой головки 7 меняется сопротивление земли, эти изменения непрерывно регистрируются измерительным прибором 9 и, с учетом геологических, сезонных, климатических и других факторов, рассчитывается удельное электрическое сопротивление земли для конкретной опоры, с помощью измерительного прибора 9 определяется сопротивление ее заземляющего устройства. В случаях его несоответствия проектному значению в проект вносятся изменения.
После установки опоры и монтажа заземляющего устройства измеряют их общее сопротивление электрическому току, сравнивают его с проектным значением.
В случаях превышения фактического сопротивления над проектной величиной, принимают меры для его снижения.
Использование предлагаемого изобретения позволяет объединить в ходе проектирования и строительства линий электропередачи три традиционно раздельных процесса (определение удельного электрического сопротивления земли, бурение котлована и установку опор, измерение сопротивления заземляющих устройств установленных опор) в единый технологический процесс, выполняемый одной бригадой монтажников, что обеспечит снижение финансовых затрат и сократит время на строительство линий.
Положительный эффект предлагаемого комплекса заключается в следующем:
- повышается производительность труда при строительстве линий электропередачи.