МИНИСТЕРСТВО
ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР
ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
ПО ИЗМЕРЕНИЮ СОПРОТИВЛЕНИЙ
ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОПОР ВЛ
БЕЗ ОТСОЕДИНЕНИЯ
ГРОЗОЗАЩИТНОГО ТРОСА
Составлено Сибирским научно-исследовательским институтом энергетики
Составители: кандидаты техн. наук Ю. В. ЦЕЛЕБРОВСКИЙ, М. Ш. МИКИТИНСКИЙ
УТВЕРЖДАЮ: Заместитель
начальника К.М. АНТИПОВ 10 ноября 1980 |
Настоящие Методические указания содержат описание метода и средств измерений сопротивлений заземления одностоечных металлических и железобетонных опор ВЛ, заземляющие устройства которых электрически соединены посредством грозозащитного троса.
При проведении массовых измерений сопротивлений заземления рекомендуются приборы МС-08 и М-416 (с усилительной приставкой).
Вспомогательные приспособления, необходимые для осуществления данного способа измерений, изготавливаются непосредственно на предприятиях, ведущих эксплутационный контроль заземляющих устройств.
Кроме указанных приборов, могут быть применены геофизический комплект ИКС-1, приборы для измерения сопротивлений по методу амперметра-вольтметра, обладающие достаточной чувствительностью и точностью.
2.1. Для измерения сопротивления заземления опоры, если грозозащитный трос не отсоединен от заземляющего устройства используются дополнительные измерительные электроды П1 и ВТ (рис. 1). В измерениях также применяются электроды П2 и СЭ, которые при измерениях с отсоединенным грозозащитным тросом, играют роль соответственно потенциального и токового электрода.
Примечания: 1 Измерительные электроды изготовляются из стальных штырей. 2 Сопротивления измерительных электродов должны соответствовать требованиям применяемых измерительных приборов.
Рис. 1. Расположение измерительных электродов:
О - опора, П1П2 - потенциальные электроды;
СЭ - сравнительный токовый
электрод;
ВТ - вспомогательный токовый электрод
2.2. Токовые цепи (с генератором тока и амперметром) и цепи для измерения напряжения (с вольтметром) при измерении образуют схемы а, б, в, (рис. 2).
Рис. 2. Схемы соединения при измерениях - R1, R2, R3:
- токовая цепь; - цепь измерения напряжения
2.3. При соединении по схеме а измеряют сопротивление
(1)
где U1 - напряжение между заземляющим устройством опоры и измерительным электродом П2, В;
I - ток в заземляющем устройстве опоры, А;
КОТСI1 - полный ток в токовой цепи, А;
КОТС - коэффициент отсоса, показывающий, во сколько раз ток, генерируемый в токовой цепи, больше тока в заземляющем устройстве опоры (за счет отсоса тока по тросу).
2.4. Сопротивление заземления опоры определяется по формуле
Для определения коэффициента отсоса используют схемы б и в (см. рис. 2).
При соединении по схеме б измеряют сопротивление
где U2 - напряжение между измерительными электродами П1 и П2, В;
I2 - полный ток в токовой цепи А.
При соединении по схеме в измеряют сопротивление
где U3 - напряжение между измерительными электродами П1 и П2, В;
КОТСI3 - полный ток в токовой цепи, А.
Учитывая, что электрод ВТ наводит одинаковые потенциалы на электроды П1 и П2 напряжения U2 и U3 можно выразить как разность потенциалов точечных источников соответственно СЭ и О:
где ρэ - эквивалентное удельное сопротивление грунта в месте измерения, Ом · м.
Сравнивая выражения (3) и (5); (4) и (6), имеем:
(8)
Из выражений (2), (7), (9) следует:
(11)
2.5. Выражение (10) должно содержать поправку (приложение 1)
обусловленную принятым расположением электрода П2 относительно опоры и сравнительного электрода. Поправку Δ можно не учитывать, если произведение меньше нормируемого значения сопротивления заземления опоры.
3.1. В качестве основных приборов при измерениях сопротивлений заземления опор ВЛ без отсоединения грозозащитного троса по методу, изложенному в разд. 2, рекомендуются приборы МС-08 и М-416. Вспомогательными приспособлениями являются переключающее устройство к прибору МС-08 и приставка.
3.2. Принципиальная схема переключающего устройства к прибору МС-08 представлена на рис. 3. Основным элементом схемы является четырехплатный пятипозиционный галетный переключатель, к входным зажимам которого I1, E1, E2, I2 присоединяется прибор МС-08, а к выходным зажимам I - 6 - измерительные электроды и заземлитель опоры. Позиции переключателя соответствуют: Т - измерение сопротивления токовых цепей; П - измерение сопротивления потенциальной цепи, R1, R2, R3 - измерение сопротивления заземляющего устройства в соответствии с разд. 2.
Рис. 3. Схема переключающего устройства к прибору МС-08
3.3. Принципиальная схема приставки к прибору М-416 представлена на рис. 4. Основными элементами схемы являются шестиплатный шестипозиционный галетный переключатель, к входным зажимам которого Кл1, Кл2, Кл3, Кл4 присоединяется прибор М-416 и усилитель, вход (Вх) которого посредством переключателя соединяется с прибором М-416, а выход (Вых) - с измерительными электродами и заземлителем опоры.
Замыкание цепи источника питания усилителя (Б) производится переключателем. Выходные зажимы переключателя 1 - 6 (см. рис. 4) присоединяются к измерительным электродам (2 - 5) и заземлителю опоры (1, 6). Позиции переключателя соответствуют: Т - измерение сопротивления токовых цепей; П - измерение сопротивления потенциальной цепи; R1, R2, R3 - измерение сопротивления заземляющего устройства в соответствии с разд. 2; - измерение удельного сопротивления грунта.
Рис. 4. Схема приставки к прибору М-416
3.4. Усилитель к прибору М-416 предназначен для измерения сопротивления заземления опор без отсоединения грозозащитного троса. Электрическая схема усилителя представлена на рис. 5. При подготовке к измерениям определяют в лабораторных условиях зависимость коэффициента усиления от сопротивления нагрузки. В соответствии с рис. 6 собирают цепь, в которой Rх (0,1 Ом) и Rн (магазин сопротивлений) соединены последовательно и подключены к выходу усилителя. Вход усилителя включен к зажимам 1 и 4 прибора М-416. Потенциальные зажимы (2, 3) прибора М-416 подключаются к участку токовой цепи Rх. Изменяют сопротивление Rн от 100 до 1000 Ом, производят компенсацию и отсчет R по шкале прибора М-416 и вычисляют коэффициент усиления
.
Рис. 5. Электрическая схема усилителя к прибору M-416
Т1, Т2
- транзисторы П217 Г; Тр1, Тр2 - трансформаторы
(магнитопровод
серийного изделия ТВН.0.0005.091.ТУ, провод ПЭВ-1, диаметром 0,1 мм,
перв. обм. Тр1 и втор. обм. Тр2 - 1000 витков, втор. обм.
Тр1
и перв. обм. Тр2 - 2×150 витков), Б - батарея, послед. 5
элементов 3336Л
Рис. 6. Схема измерения коэффициента усиления
3.5. Дополнительными приспособлениями предназначенными для сокращения времени измерений, являются катушки и провода для соединения приборов с измерительными электродами (рис. 7). Катушки укрепляются таким образом, чтобы провода могли разматываться в трех направлениях. Катушка А имеет три провода длиной 5,15 и 15 м, катушка В - два провода 5 и 15 м, катушка С - один провод 30 м. Сечение проводов для токовых и потенциальных цепей не менее 2,5 мм2 с неповрежденной изоляцией.
Рис. 7. Расположение проводов при измерении
4.1. Катушки с проводами и измерительные электроды (штыри) располагают, как показано на рис. 7. Электроды погружают в грунт на глубину не менее 0,5 м. Вилочные контакты проводов соединяет с зажимами, которые крепят к электродам и опоре.
4.2. При использовании прибора МС-08:
- начала проводов на катушках соединяют с зажимами переключающего устройства 1 - 6 (см. рис. 3);
- зажимы переключающего устройства I1, E1, E2, I2 присоединяют к соответствующим зажимам прибора;
- переключатель устанавливают в положение Т и измеряют сопротивление токовой цепи RТЦ, которое не должно превышать 500 Ом;
- переключатель устанавливают в положение П и доводят до нормы сопротивление потенциальных электродов, добиваясь положения стрелки прибора у красной отметки в положении "Регулировка";
- переключатель устанавливают в положение R1 и производят отсчет, предварительно отрегулировав сопротивление потенциальной цепи;
- переключатель устанавливают в положение R2 и производят отсчет, предварительно отрегулировав сопротивление потенциальной цепи;
- переключатель устанавливают в положение R3 и производят отсчет, предварительно отрегулировав сопротивление потенциальной цепи;
- вычисляют сопротивление заземления опоры:
Примечание. При необходимости вычитают поправку (Ом)
- вычисляют удельное (Ом × м) сопротивление грунта
- результаты измерений и вычислений заносят в протокол (приложение 2).
4.3. При использовании прибора M-416:
- начала проводов катушек соединяют посредством разъема с выходными зажимами приставки (см. рис. 4);
- зажимы приставки Кл1, Кл2, Кл3, Кл4 соединяют посредством штекеров с соответствующими зажимами прибора;
- переключатель устанавливают в положение Т и измеряют сопротивление токовой цепи КТЦ которое не должно превышать 1000 Ом;
- переключатель устанавливают в положение П и измеряет сопротивление потенциальной цепи, которое не должно превышать 1000 Ом;
- переключатель устанавливают в положение R1 и производят измерение этой величины прибором;
- переключатель устанавливают в положение R2 и производят измерение этой величины прибором;
- переключатель устанавливают в положение R3 и производят измерение этой величины прибором;
- переключатель устанавливают в положение и производят измерение этой величины прибором;
- вычисляют сопротивление (Ом) заземления опоры
Примечание. При необходимости вычитают поправку (Ом)
- вычисляют удельное (Ом × м) сопротивление грунта
- результаты измерений и вычислений заносят в протокол (приложение 2).
5.1. Работы по измерению сопротивлений заземления опор, BЛ разрешается проводить на включенной, линии в сухую погоду, при отсутствии росы на гирляндах изоляторов. Запрещается работать при приближении грозы и скорости ветра превышающей расчетное значение для данной линии.
5.2. После размотки проводов и заглублении электродов измерительная цепь собирается таким образом, чтобы заключительным этапом было присоединение проводов к заземлителю опоры. Эту операцию производят в диэлектрических перчатках.
5.3. После сборки схемы и до начала ее разборки запрещается прикасаться к проводам и электродам. Прикосновение возможно только к изолированным корпусу и рукояткам приборов и приспособлениям.
5.4. Заглубление электродов для уменьшения их сопротивления осуществляется кувалдой с сухой деревянной ручкой. Полив электродов солевым раствором производится в диэлектрических перчатках.
5.5. После проведения измерений отсоединяются от опоры проводники 1 и 6 (отсоединение производится в диэлектрических перчатках). Остальные проводники отсоединяются в произвольном порядке.
ВЫВОД ВЫРАЖЕНИЯ Δ
Потенциал на заземлителе jз и потенциальном электроде jП могут быть выражены системой уравнений:
(П1)
Коэффициент aзз имеет смысл сопротивления растеканию тока с заземлителя опоры; aзТ - взаимное сопротивление между заземлителем и токовым электродом; aПз - то же между потенциальным электродом и заземлителем; aПТ - то же между потенциальным и токовым электродами.
Так как непосредственно определить потенциал заземлителя затруднительно, измеряют напряжение между заземлителем опоры и потенциальным электродом
(П2)
Прибор (МС-08 или М-416) показывает отношение напряжения к генерируемому току
(П3)
откуда сопротивление заземления опоры равно:
(П4)
или
где
Поправка Δ зависит от взаимного расположения электродов и заземлителя, удельного сопротивления грунта, а также коэффициента отсоса KОТС. Выражение (П5) можно преобразовать, используя формулу потенциала точечного источника
(П6)
где коэффициенты взаимного сопротивления ar выражены через соответствующие расстояния r:
(П7)
Выражение для поправки получит вид
(П8)
Так как согласно выражению (11)
то
(П9)
ПРОТОКОЛ измерений сопротивлений заземлений опор ВЛ __________________________________________________________________________ (наименование, класс напряжения)
Примечания: 1. При измерениях прибором МС-08
2. При измерениях прибором M-416 с усилителем
3. Поправка Δ в графе 9 вычисляется, если значения в графе 8 больше нормируемого значения сопротивления заземления опоры. 4. RОП вычисляется как разность значений граф 8 и 9. Сопротивление измерялось прибором _________________ № ___________________ без отсоединения грозозащитного троса. Измерения произвел _____________________________________________________ (подпись, фамилия, дата) |
ВЫОД
ВЫРАЖЕНИЯ К
(ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ RОП ПРИБОРОМ M-416 С УСИЛИТЕЛЕМ)
Поскольку коэффициент усиления KУС зависит от сопротивления нагрузки, в расчетные формулы (10) и (12) необходимо ввести поправки.
При измерениях по схемам б и в (см. pиc. 2) используется усилитель тока, коэффициент усиления которого обозначим KУС.
При измерении по схеме б
При измерении по схеме в
(П11)
где I20 и I30 - токи на входе усилителя;
I2 и I3 - токи в земле соответственно сравнительного электрода в схеме б и заземлителя опоры в схеме в, но в схеме б ток на выходе усилителя совпадает с током в земле, а в схеме в ток на выхода усилителя больше тока в земле в KОТС раз.
В зависимости KУС(RТЦ) учтено, что в схеме в токовый электрод СЭ заменяется заземлителем опоры, сопротивление которого по сравнению с токовым электродом ВТ настолько мало, что им можно пренебречь и, таким образом, сопротивление токовой цепи уменьшается в 2 раза.
Напряжения, которые измеряются на потенциальных зажимах прибора М-416, равны согласно выражениям (5) и (6):
по схеме б
по схеме в
Компенсирующие напряжения записываются:
по схеме б
по схеме в
Приравнивая (П12) и (П14), (П13) и (П15), получим
или
(П16)
Подставив в (П16) выражения (П10) и (П12) имеем
откуда
(П17)
В результате
(П18)
где
(П19)
(П20)
СОДЕРЖАНИЕ