УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ П-ОБРАЗНЫХ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ БЕЗ ОТСОЕДИНЕНИЯ ГРОЗОЗАЩИТНОГО ТРОСА

Область применения
Заявляемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано для контроля состояния заземлителей П-образных опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.
Уровень техники
Известно устройство для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи, содержащее прибор Ф-4103, соединенный с измерительным токовым и потенциальным электродами по однолучевой или двухлучевой схеме [1, стр. 12]. Недостатком этого устройства является невозможность его применения для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ, на которых грозозащитный трос соединен с опорой.
Причиной этого является то, через заземлитель исследуемой опоры проходит часть измерительного тока, в то время как через вспомогательный токовый электрод проходит весь ток генератора. Объясняется это тем, что от заземлителя исследуемой опоры часть тока генератора отсасывается к соседним опорам, проходит через их заземлители и возвращается в генератор через вспомогательный токовый электрод.
Известен способ и реализующие его схемы измерений, позволяющий проводить измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи напряжением ПО кВ без отсоединения грозозащитного троса [1, стр. 20]. При этом используется измеритель сопротивления (например, прибор Ф-4103) с дополнительными токовыми и потенциальными электродами.
Измерения проводятся по трем схемам. Существенным недостатком является погрешность измерения, достигающая 25%. Кроме того, многочисленные измерения и последующая обработка их результатов, существенно увеличивают время измерения сопротивления заземлителя опоры.
Известно устройство для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи, содержащее: источник тока, токоизмерительные клещи (разъемные трансформаторы тока), включенные на измеритель тока, вольтметр и потенциальный зонд троса [1, стр. 26]. Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность при измерении сопротивлений заземлителей железобетонных опор воздушных линий электропередачи.
1
2
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, является устройство, содержащее: разъемные токоизмерительные клещи 1 с магнито-проводом, изготовленным из нанокристаллического сплава 5БДСР с высокой относительной магнитной проницаемостью (µотн=~50000), источник тока 2, вольтметр 3, токовый электрод 4 и потенциальный электрод 5 [2]. Недостатком данного устройства является большая погрешность при измерении сопротивлений заземлителей П-образных железобетонных опор воздушных линий электропередачи. Токоизмерительные клещи 1 (фиг. 1) могут располагаться только на одной железобетонной стойке, измеряя ток (I), стекающий с этой стойки в землю. При этом часть тока (I) будет стекать в землю по другой стойке. Дополнительная погрешность, возникающая из-за не учета тока I, равна:
.
Технический результат заключается в увеличении точности измерения устройством для измерения сопротивлений заземлителей П-образных опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса и достигается за счет использования в известном устройстве токоизмерительных
клещей с двумя магнитопроводами, вторичные обмотки которых соединены параллельно, что позволяет измерять весь ток, стекающий с опоры в землю.
Раскрытие полезной модели
На фиг. 2 представлена структура предлагаемого устройства для измерения сопротивлений заземлителей П-образных опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.
Устройство содержит разъемные токоизмерительные клещи 1, источник тока 2, вольтметр 3, токовый электрод 4 и потенциальный электрод 5.
Разъемные токоизмерительные клещи 1 одеваются на первую и вторую стойки контролируемой П-образной опоры линии электропередачи 6, генератор тока 2 подключается к опоре 6 и токовому электроду 4, вольтметр 3 соединяется с опорой 6 и потенциальным электродом 5.
Измерение сопротивления заземлителей П-образных опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса производится методом "амперметра - вольтметра". Для этого измеряется ток, стекающий с опоры в землю, и падение напряжения, которое он создает. Через отношение этих величин определяется сопротивление заземлителя.
Измерение тока и напряжения необходимо проводить одновременно, так как величина тока, стекающего в землю, зависит не только от токов, созданных в железобетонной опоре генератором 2 (фиг. 2), но и от тока, стекающего с грозозащитного троса по опоре в землю. Величина этого тока зависит от режима работы линии электропередачи и подвержена сильным колебаниям. Поэтому одновременно необходимо измерять все токи, стекающие с опоры в землю. В противном случае результатом измерения будут ток и падение напряжения, измеренное для другой величины тока. В результате появится дополнительная погрешность, величина которой будет зависеть от значения тока в грозозащитном тросе.
Использование токоизмерительных клещей с двумя магнитопроводами, вторичные обмотки которых соединены параллельно, позволяет одновременного измерить весь ток, стекающий по П-образной железобетонной опоре в
1
2
землю: I=I+I (фиг. 2). С помощью клещей измеряют весь суммарный ток, в том числе и ток, стекающий с грозозащитного троса по опоре в землю. Вольтметром одновременно производится измерение падения напряжения, создаваемого этим током.
При использовании токоизмерительных клещей с одним магнитопроводом измерения приходится проводить поочередно в каждой из двух стоек опоры. За время измерений суммарный ток П-образной опоры может измениться за счет тока, стекающего с грозозащитного троса по опоре в землю, в результате чего появляется дополнительная погрешность.
Вышеприведенные доводы подтверждаются данными испытаний, проведенных на действующих опорах ЛЭП «ТЭЦ-4-Бахта», результаты которых сведены в таблицу 1.
Описание работы устройства
Перед началом измерения в землю забиваются два стержневых электрода на расстоянии 20-30 метров от основания опоры. Через один из них, токовый электрод 4, замыкается цепь протекания тока, стекающего через опору 6 в землю. Второй потенциальный электрод 5 служит для измерения падения напряжения на сопротивлении заземляющего устройства исследуемой опоры. Электроды 4 и 5 могут располагаться как вдоль одной линии (однолучевая схема), так и в вершинах равнобедренного треугольника (двухлучевая схема). В обоих случаях расстояние между ними должно быть не менее 10 метров для минимизации электромагнитных наводок в соединительных проводах.
Испытательный ток подается на тело опоры 6 путем подключения генератора 2 одним выводом к металлическому элементу опоры 6, а вторым выводом к токовому электроду 4.
Ток, стекающий на землю через заземляющее устройство рассматриваемой опоры 6, измеряется с помощью токоизмерительных клещей 1 с двумя разъемными магнитопроводами, выполненными из нанокристаллического сплава с высокой магнитной проницаемостью и охватывающими железобетонные стойки опоры. Вторичные обмотки магнитопроводов токоизмерительных клещей 1 соединены параллельно, что позволяет измерить весь ток, стекающий по П-образной опоре в землю (фиг. 2):
1
2
I=I+I
Падение напряжения на заземляющем устройстве опоры следует измерять как разность потенциалов между металлическими элементами опоры 6 и точкой нулевого потенциала, в качестве которой используется потенциальный электрод 5.
Сопротивление заземления находится по закону Ома:
где U - напряжение, измеренное вольтметром;
I-ток, измеренный токоизмерительными клещами.
Источники информации
1 Целебровский Ю.В., Микитинский М.Ш. Измерение сопротивлений заземления опор В Л. - М.: Энергоатомиздат, 1988.
2 Заявка на ПМ №2014111033/28(01764), приоритет: 21.03.2014, опубл. 20.08.2014, МПК G01R 27/20. Устройство для измерения заземления без отсоединения грозозащитного троса. Авторы: Бессолицьш А.В., Голговских А.В., Петров Н.В.