УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использована для оценки состояния заземляющих устройств электроустановок.
Известно устройство для определения качества заземляющего устройства, основанное на измерении электрофизических характеристик контура заземления, в частности сопротивления растеканию с заземляющих устройств по методу амперметра-вольтметра [1]. Устройство содержит генератор переменного тока, амперметр, токовый и потенциальный выносные электроды. Токовый и потенциальный электроды расположены на определенном расстоянии от заземляющего устройства. Потенциальный электрод при этом расположен в точке нулевого потенциала. К заземляющему проводнику электрооборудования подключен один из полюсов генератора и один из выводов вольтметра. Второй вывод генератора подключен к токовому электроду, а второй вывод вольтметра - к потенциальному электроду.
Во время измерения ток от генератора переменного тока проходит по цепи, образованной контуром заземления, вспомогательным токовым электродом, амперметром и соединительными проводами. При этом часть тока проходит непосредственно через заземляющее устройство, а часть ответвляется в потенциальную цепь и через вольтметр проходит к потенциальному электроду. В земле эти составляющие токов суммируются и через токовый
электрод возвращаются к источнику тока. По измеренному току в цепи «заземляющее устройство - токовый электрод» и напряжению цепи «заземлитель - потенциальный электрод» рассчитывается сопротивление рассеканию тока с заземлителя. На основании рассчитанного значения сопротивления растекания делается вывод об исправности контура заземления. Для электроустановок выше 1000 В с большими токами замыкания на землю величина сопротивления растекания с контура заземления регламентирована значением 0,5 Ом [2]. Если рассчитанное значение этого сопротивления меньше, то контур заземления исправен. При большем значении регламентированного значения сопротивления растекания принимаются меры по уменьшению величины этого сопротивления.
Недостатком известного устройства является то, что с его помощью можно лишь косвенно оценить техническое состояние заземляющего устройства, общее состояние его элементов в целом.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для диагностики подземных проводящих объектов, содержащее задающий генератор, регистратор, датчик в виде индукционного преобразователя и токовый электрод, потенциальные электроды и измеритель напряжений, при этом измеритель напряжений введен в регистратор [3].
При пропускании через контур заземления переменного тока от задающего генератора вокруг элементов контура заземления (горизонтальных полос и заземляющих спусков) образуется переменное магнитное поле, созданное этим током. Регистратором определяется величина напряженности этого переменного магнитного поля над поверхностью земли по трассе сооружения при наведении в нем электродвижущей силы (ЭДС). Изменение значения наводимой ЭДС пропорционально изменению магнитного поля. При перемещении датчика параллельно поверхности земли по изменению напряженности магнитного поля делается вывод о трассе элементов заземляющего устройства и его связях с электрооборудованием.
Устройство позволяет определять местонахождение элементов контура заземления (горизонтальных полос и заземляющих спусков) и участок возможного повреждения заземляющих спусков.
Недостаток известного устройства заключается в том, что при наличии значительного внешнего электромагнитного поля (например, в условиях действия тяговой подстанции переменного тока) снижается точность определения местонахождения элементов заземляющего устройства, а в некоторых случаях определение местонахождения элементов заземляющего устройства становится невозможным.
Для устранения указанного недостатка в известное устройство, содержащее задающий генератор, регистратор, индикатор, токовый электрод, потенциальные электроды и измеритель напряжений, введенный в регистратор, датчик напряженности магнитного поля, добавлен датчик напряженности электрического поля.
При прохождении электрического тока с элемента заземляющего устройства в землю на поверхности земли возникает электрический потенциал, значение которого максимально непосредственно над элементом заземляющего устройства. При значительном приращении потенциала на единицу длины более информативным параметром является напряженность электрического поля Е=gradφ.
Так как влияние внешнего электромагнитного поля на потенциал поверхности земли много меньше, чем на магнитное поле над поверхностью земли, сохраняется возможность и повышается точность определения местонахождения элементов заземляющего устройства в случае значительного внешнего электромагнитного поля (например, в условиях действия тяговой подстанции переменного тока).
На фиг. изображена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит задающий генератор переменного тока 1, выносной токовый электрод 2, регистратор 3, датчик напряженности
магнитного поля 4, датчик напряженности электрического поля 5, индикатор 6, измеритель напряжений 7, потенциальный электрод 8.
При подключении задающего генератора 1 переменного тока одним выводом к заземляющему устройству 9, а другим к выносному токовому электроду 2, ток от генератора проходит по цепи, образованной элементом заземляющего устройства 9 и выносным токовым электродом 2. При этом вокруг элементов заземляющего устройства образуется переменное магнитное поле, созданное этим током. Датчиком напряженности магнитного поля 4 определяется величина напряженности переменного магнитного поля над поверхностью земли по трассе сооружения, ее значение выводится на индикатор 6. При перемещении датчика параллельно поверхности земли по изменению напряженности магнитного поля делается вывод о трассе элементов заземляющего устройства и его связях с электрооборудованием. Токами, стекающими с элементов заземляющего устройства, на поверхности земли создается потенциал, величина которого максимальна над элементами заземляющего устройства. Значительное приращение потенциала приводит к скачку напряженности электрического поля. Величина напряженности электрического поля поверхности земли определяется датчиком 5, ее значение выводится на индикатор 6. Измеритель напряжений 7 и потенциальный электрод 8, а также генератор 1 и токовый электрод 2 позволяют определять сопротивление растеканию заземляющего устройства по методу амперметра-вольтметра.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сохранить возможность и повысить точность определения местонахождения элементов заземляющего устройства в случае значительного внешнего электромагнитного поля (например, в условиях действия тяговой подстанции переменного тока).
Источники информации:
1. Коструба С.И. Измерение электрических параметров земли и заземляющих
устройств / С.И.Коструба. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 137 с.
2. Правила устройства электроустановок: ПУЭ-7: по состоянию на 1 мая, 2005 года, 2005. Новосибирск: Сибирское университетское издательство. 511 с.
7
3. Пат. 50316 РФ, МПК G01R 31/00, Н01R 4/66. Устройство для диагностики подземных проводящих объектов / Борисов Р.К., Колиушко Г.М.