Устройство для измерения сопротивления заземления без отсоединения грозозащитного троса

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса. Технический результат заключается в увеличении точности измерения за счет применения для изготовления магнитопровода токоизмерительных клещей нанокристаллического сплава 5БДСР, обладающего высокой магнитной проницаемостью.

Область применения

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 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 данного устройства является невозможность его применения для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи напряжением ПО 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 протекает 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 110 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.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство, 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. Токоизмерительные клещи должны иметь внутренний диаметр не менее 700 мм, чтобы иметь возможность измерить ток, стекающий по железобетонной опоре в землю. Магнитопровод таких клещей должен быть выполнен из материала с очень высокой магнитной проницаемостью при малых напряженностях магнитного поля. В качестве такого материала, для изготовления токоизмерительных клещей диаметром 350 мм, в [1, стр. 27] предлагается использовать пермаллой с относительной магнитной проницаемостью µ_отн=~8000. При изготовлении магнитопроводов из пермаллоя с диаметром клещей, превышающим 700 мм, токовая погрешность токоизмерительных клещей (f_iн) увеличивается более чем в 2 раза из-за увеличения средней длины магнитного потока [2, стр. 47]:

где I₂ - номинальный вторичный ток; z₂ - сопротивление ветви вторичного тока; l _м - средняя длина магнитного потока в магнитопроводе; µ _а - абсолютная магнитная проницаемость материала магнитопровода; S_м - сечение магнитопровода; f - частота переменного тока; w_2н - число витков вторичной обмотки, F ₁ - первичная м.д.с.; - угол потерь; - фазовый сдвиг между вторичной э.д.с. и вторичным током.

Кроме того, деформации магнитопровода, изготовленного из пермаллоя, при возможных ударах и изгибах приводят к резкому ухудшению его абсолютной магнитной проницаемости и дальнейшему возрастанию погрешности измерения.

Технический результат

Технический результат заключается в увеличении точности измерения сопротивления устройством для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса и достигается за счет замены в известном устройстве магнитопровода из пермаллоя на магнитопровод, изготовленный из нанокристаллического сплава 5БДСР [3], обладающего более высокой относительной магнитной проницаемостью (µ _отн=~50000).

Раскрытие полезной модели

На фиг. 1 представлена структура предлагаемого устройства для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.

Устройство содержит разъемные токоизмерительные клещи 1, измеритель тока 2, источник тока 3, вольтметр 4, токовый электрод 5 и потенциальный электрод 6.

Разъемные токоизмерительные клещи 1 одеваются на контролируемую опору линии электропередачи 7, к выходу токоизмерительных клещей подсоединяется измеритель тока 2, генератор тока 3 подключается к опоре 7 и токовому электроду 5, вольтметр 4 соединяется с опорой 7 и потенциальным электродом 6.

Описание работы устройства

Перед началом измерения забиваются два стержневых электрода на расстоянии 20-30 метров от основания опоры. Через один из них, токовый электрод 5, замыкается цепь протекания тока, стекающего через опору 7 в землю. Второй, потенциальный электрод 6, служит для измерения падения напряжения на сопротивлении заземляющего устройства исследуемой опоры. Электроды 5 и 6 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 минимизации электромагнитных наводок в соединительных проводах.

Испытательный ток подается на тело опоры 7 путем подключения генератора 3 одним выводом к металлическому элементу опоры 7, а вторым выводом к токовому электроду 5.

Ток, стекающий на землю через заземляющее устройство рассматриваемой опоры 7, измеряется с помощью токоизмерительных клещей 1 с разъемным магнитопроводом большого диаметра, охватывающим железобетонную стойку опоры, и измерителя тока 2.

Падение напряжения на заземляющем устройстве опоры измеряется как разность потенциалов между металлическими элементами опоры 7 и точкой нулевого потенциала, в качестве которой используется потенциальный электрод 6.

Сопротивление заземления определяют по закону Ома

где U - напряжение измеренное вольтметром; I - ток измеренный миллиамперметром; - коэффициенты трансформации токоизмерительных клещей.

Из-за высокой магнитной проницаемости материала магнитопровода µ_а, номинальная токовая погрешность токоизмерительных клещей, вычисляемая по формуле (1), уменьшается. Это позволяет уменьшить погрешность при измерении тока I и расчете сопротивления заземления R.

Источники информации

1 Целебровский Ю.В., Микитинский М.Ш. Измерение сопротивлений заземления опор ВЛ. М.: Энергоатомиздат, 1988.

2 Трансформаторы тока/ В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, В.М. Кибель и др. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1989.

3 пир://www.amet.ru.

Устройство для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса, содержащее разъемные токоизмерительные клещи, измеритель тока, источник тока, вольтметр, токовый и потенциальный электроды, отличающееся тем, что магнитопровод токоизмерительных клещей изготовлен из нанокристаллического сплава, обладающего высокой магнитной проницаемостью.

РИСУНКИ