СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
METHOD OF MEASURING RESISTANCE OF EARTHING DEVICE OF DIRECT CURRENT RAILWAY SUBSTATION

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления заземляющих устройств тяговых подстанций электрифицированных на постоянном токе железных дорог.
Известны различные способы для измерения сопротивления заземляющего устройства (С.И.Коструба. Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств. Монография. - М.: Энергоатомиздат, 1983 г. В.С.Азаров, Ю.М.Куприянович. Эксплуатационный контроль условий электробезопасности на подстанциях. - М.: Изд-во МГОУ).
Суть известных способов измерения сопротивления заземляющего устройства заключается в пропускании через заземляющее устройство измерительного электрического тока, определении значения этого тока, определении значения электрического потенциала на заземляющем устройстве и вычислении искомого сопротивления заземляющего устройства по формуле, основанной на законе Ома.
Основным недостатком всех известных аналогов является низкая точность измерения сопротивления заземляющего устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения сопротивления заземляющего устройства по методу амперметра и вольтметра.
Суть известного способа заключается в следующем. Предварительно от заземляющего устройства отсоединяют нулевой защитный провод (РЕ, PEN или N) электрической сети. Затем через заземляющее устройство и забитый в землю на достаточно большом расстоянии вспомогательный токовый электрод пропускают электрический ток от переносного источника измерительного электрического тока (генератора) через амперметр, который показывает значение измерительного тока I. Возникшее при этом электрическое напряжение U на заземляющем устройстве измеряют вольтметром, включенным между заземляющим устройством и забитым в землю на достаточно большом расстоянии вспомогательным потенциальным электродом. Искомое сопротивление заземляющего устройства определяют по следующей известной из закона Ома формуле:
з
R=U/I,
где U - напряжение, измеренное вольтметром, В;
I - ток, измеренный амперметром, А.
Устройство для осуществления известного способа содержит переносной источник измерительного электрического тока (генератор), амперметр, вспомогательный токовый электрод, который необходимо перед проведением измерений забить в землю на достаточно большом расстоянии от заземляющего устройства, а после измерений извлечь его из земли, вольтметр, вспомогательный потенциальный электрод, который необходимо перед проведением измерений забить в землю на достаточно большом расстоянии от заземляющего устройства и от вспомогательного токового электрода, а после измерений извлечь его из земли, две катушки с длинными проводами, провод одной из которых используют для соединения амперметра и переносного источника измерительного электрического тока (генератора) с токовым электродом, а провод второй - для соединения вольтметра с потенциальным электродом, короткие провода для соединения заземляющего устройства с переносным источником измерительного электрического тока (генератором), вольтметром и амперметром.
Для обеспечения приемлемой точности измерений расстояния между заземляющим устройством и токовым электродом, заземляющим устройством и потенциальным электродом, а также между токовым и потенциальным электродами должно быть достаточно большим (в идеале оно должно быть равно бесконечности), а в земле не должно быть металлических коммуникаций, искажающих картину электрического поля (С.И.Коструба «Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств». - М.: Энергоатомиздат, 1983 г.).
Недостатками прототипа являются существенные погрешности измерения, обусловленные конечными расстояниями между электродами и заземляющим устройством. Кроме того, известный способ требует наличия переносного источника измерительного электрического тока (генератора), токового электрода, который нужно забивать в землю, а затем извлекать его из земли и наличия катушки с соединительными проводами, что делает способ сравнительно сложным и относительно дорогим.
Целью изобретения является повышение точности измерения, а также снижение трудоемкости и затрат на процесс измерения сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока.
Для достижения указанной цели в предлагаемом способе измерения сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока, включающем пропускание через заземляющее устройство электрического тока, определение значения этого тока, определение значения электрического напряжения между заземляющим устройством и потенциальным электродом, отнесенным в «точку нулевого потенциала» и вычисление искомого сопротивления заземляющего устройства по формуле, основанной на законе Ома, измерительным током через заземляющее устройство является часть тягового тока, натекающего на заземляющее устройство тяговой подстанции постоянного тока, подключенное через дренажную установку к минусу источника, значение тока через заземляющее устройство определяют с помощью деления напряжения на шунте дренажной установки на сопротивление этого шунта, искомое сопротивление заземляющего устройства вычисляют по следующей формуле:
,
ш
где R - сопротивление шунта дренажной установки;
ш
U - напряжение на шунте дренажной установки;
з
U - напряжение между заземляющим устройством и удаленным потенциальным электродом, отнесенным в «точку нулевого потенциала».
ш
д
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурой. На фиг. приняты следующие обозначения: 1 - потенциальный электрод, отнесенный в «точку нулевого потенциала», 2 - заземляющее устройство, 3 - минус источника, 4 - дренажная установка, 5 - точка подключения к путевому дроссель-трансформатору, V1 и V2 - вольтметры постоянного тока, 6 - шунт дренажной установки сопротивлением R, 7 - добавочное сопротивление величиной R, 8 - диод.
ш
д
ш
з
На фиг. представлено заземляющее устройство 2 тяговой подстанции постоянного тока, соединенное через дренажную установку 4, содержащую шунт 6 сопротивлением R, добавочное сопротивление 7 величиной R, диод 8, с минусом источника 3 (шина тяговой подстанции - 3,3 кВ). Способ измерения сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока осуществляют следующим образом. К шунту 6 дренажной установки подключают вольтметр постоянного тока V2, вольтметр постоянного тока V1 подключают между заземляющим устройством 2 и потенциальным электродом 1, отнесенным в «точку нулевого потенциала», измеряют напряжения R и U с помощью вольтметров V2 и V1 соответственно, искомое сопротивление заземляющего устройства вычисляют по следующей формуле:
,
ш
где R - сопротивление шунта дренажной установки;
ш
U - напряжение на шунте дренажной установки;
з
U - напряжение между заземляющим устройством и удаленным потенциальным электродом, отнесенным в «точку нулевого потенциала».
В результате использования предлагаемого изобретения существенно повышается точность измерения за счет увеличения измерительного тока, снижается трудоемкость и затраты на измерение сопротивления заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока, поскольку отсутствует необходимость использования переносного источника измерительного электрического тока (генератор), амперметра, токового электрода и катушки с длинными проводами.