УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛИТЕЛЯ ОПОРЫ, УСТАНОВЛЕННОЙ НА ЧЕТЫРЕХСВАЙНОМ ФУНДАМЕНТЕ, БЕЗ ОТСОЕДИНЕНИЯ ГРОЗОЗАЩИТНОГО ТРОСА

Область техники, к которой относится полезная модель;
Заявляемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.
Уровень техники
Известно достаточно большое количество способов и устройств, предназначенных для измерения сопротивления заземления опоры воздушной линии, электрически связанной через грозозащитный трос с заземлителями соседних опор. Широко используется реализация следующей идеи: создать в связанных с землей элементах опоры или грозозащитного троса некоторую электродвижущую силу и измерить испытательный ток, замыкающийся при этом через заземляющее устройство, одновременно следует измерить напряжение между заземленными элементами опоры и точкой нулевого потенциала (удаленной землей). Сопротивление растекания тока на землю, исходя из сделанных замеров, определяется по закону Ома как отношение потенциала на заземляющем устройстве опоры к току, стекающему с него на землю.
Использование закона Ома для определения сопротивления заземления опоры требует решения технической задачи измерения тока, стекающего с заземляющего устройства исследуемой опоры на землю, причем ток, замыкающийся через грозозащитный трос на заземляющие контуры соседних опор, должен игнорироваться. Устройства для испытаний заземляющих контуров опор линий электропередач, должны работать автономно в полевых условиях, что накладывает ограничения на величину испытательного тока. Необходимо решение технической проблемы измерения малой величины тока без разрыва цепи при наличии помех от электромагнитного поля работающей воздушной линии и ограничениях на размеры и массу транспортируемого к месту работ оборудования.
Известно устройство для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи (патент на полезную модель RU 167859 U1, МПК G01R 27/20, В82В 1/00, заявка №2016132012 от 03.08.2016, опубл. 20.01.2017 в Бюл. №2), содержащее разъемные токоизмерительные клещи с магнитопроводом из нанокристаллического сплава, обладающего высокой магнитной проницаемостью, источник тока, вольтметр, токовый и потенциальный электроды, при этом магнитопровод токоизмерительных клещей снабжен электромагнитным экраном из нанокристаллического сплава. Недостатками данного устройства являются невозможность выполнения измерений на опорах, у которых ток на землю может стекать более чем по одному основанию, а также большие размеры и масса датчика тока.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является измеритель С.А 6472, используемый совместно с модулем С.А 6474 (https://www.chauvinamoux.ru/upload/iblock/55f/55f67a4c9d7db2954bbbl8e5d0852ce8.pdf). Признаком прототипа, совпадающим с существенным признаком заявляемой модели, является использование четырех гибких датчиков тока (катушек Роговского) для выполнения измерений на опорах с четырехсвайном фундаментом. Недостатками прототипа являются дополнительная погрешность измерения, обусловленная помехами, наводимыми внешними электромагнитными полями, в измерительных катушках датчиков тока, а также необходимость использования датчиков тока длиной пять метров в несколько витков, охватывающих каждое основание опоры, что увеличивает размеры и массу комплекта датчиков тока и повышает трудоемкость измерений.
Раскрытие сущности полезной модели
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в реализации точного измерения сопротивления заземления опоры, имеющей четыре основания, закрепленные на земле, и электрическую связь с контурами заземления соседних опор через грозозащитный трос, при невозможности создания большой величины испытательного тока, в условиях влияния электромагнитного поля работающей линии электропередачи и минимизации размеров и массы требуемого оборудования.
Технический результат достигается за счет того, что устройство в включает в себя:
- генератор испытательного тока (источник тока), питающийся от встроенной аккумуляторной батареи, который обеспечивает протекание электрического тока с тела опоры на землю;
- измеритель напряжения с автоматическим выбором оптимального предела измерения, который определяет падение напряжения на сопротивлении заземления опоры;
- измеритель тока с автоматическим выбором оптимального предела измерения, который получает сигнал с четырех датчиков тока, закрепленных на каждом основании поры, и определяет ток, стекающий через заземляющий контур на землю;
- токовый и потенциальный электроды, обеспечивающие замыкание цепи испытательного тока и включение в схему измерений точки нулевого потенциала, соответственно;
- четыре измерительных трансформатора тока на гибких немагнитных каркасах (катушки Роговского), которые используются в качестве датчиков тока, стекающего по каждому основанию опоры на землю.
Измерительная катушка каждого датчика тока по всей длине покрыта экранирующей катушкой, выполненной виток к витку в один слой медным эмалированным проводом. Один из концов экранирующей катушки изолирован, второй подключается к общему проводу электронной схемы устройства. Экранирующая катушка позволяет в несколько раз снизить помехи, наводимые электромагнитным полем работающей линии электропередачи в измерительной катушке, что улучшает отношение сигнал/шум. Это, в свою очередь, позволяет использовать датчики тока длиной 1,5 метра, охватывающие основания опоры только в один виток, без увеличения погрешности измерения тока, стекающего на землю, и, следовательно, без увеличения погрешности определения сопротивления заземления.
Краткое описание чертежей
На фигуре представлена слоистая структура гибкого датчика тока заявляемой полезной модели. Основой датчика является гибкий изоляционный немагнитный каркас 1, на который в один слой виток к витку намотана измерительная катушка 2. Для того чтобы оба конца измерительной катушки могли быть выведены с одной стороны датчика тока по оси каркаса проложена центральная жила 3. Измерительная катушка покрыта тонким слоем мягкой фторопластовой изоляции 4, на который в один слой виток к витку намотана экранирующая катушка 5. Для избегания повреждений в процессе эксплуатации экранирующая катушка покрыта еще одним слоем фторопластовой изоляции 4, поверх которого располагается внешняя оболочка датчика 6.
Осуществление полезной модели
Заявляемое устройство изготовлено в одном тестовом опытном экземпляре, который был испытан на стенде-имитаторе опоры воздушной линии электропередачи, установленной на четырехсвайный фундамент (основания опоры размещены в вершинах квадрата со стороной 1,5 метра). Помехи от электромагнитных полей воздушной линии частотой 50 Гц имитировались расположенными вблизи датчиков тока силовыми кабелями 220/380 В. Относительная погрешность определения сопротивления растекания тока на землю не превысила 2,5%.