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
Главтехуправления
Минэнерго СССР

К.М. АНТИПОВ

10 ноября 1980

1. ВВЕДЕНИЕ

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. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ

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;

К_ОТСI₁ - полный ток в токовой цепи, А;

К_ОТС - 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

(2)

Для определения коэффициента отсоса используют схемы б и в (см. рис. 2).

При соединении по схеме б измеряют сопротивление

(3)

где U₂ - напряжение между измерительными электродами П₁ и П₂, В;

I₂ - полный ток в токовой цепи А.

При соединении по схеме в измеряют сопротивление

(4)

где U₃ - напряжение между измерительными электродами П₁ и П₂, В;

К_ОТСI₃ - 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:

(5)

(6)

где ρ_э - эквивалентное удельное сопротивление грунта в месте измерения, Ом · м.

Сравнивая выражения (3) и (5); (4) и (6), имеем:

(7)

(8)

(9)

Из выражений (2), (7), (9) следует:

(10)

(11)

2.5. Выражение (10) должно содержать поправку (приложение 1)

(12)

обусловленную принятым расположением электрода П₂ относительно опоры и сравнительного электрода. Поправку Δ можно не учитывать, если произведение меньше нормируемого значения сопротивления заземления опоры.

3. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

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 R_х (0,1 Ом) и R_н (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 R_х. Изменяют сопротивление R_н 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. ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ

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 R_ТЦ, 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 К_ТЦ 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. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ

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.

Приложение 1

ВЫВОД ВЫРАЖЕНИЯ Δ

Потенциал на заземлителе j_з и потенциальном электроде j_П могут быть выражены системой уравнений:

(П1)

Коэффициент a_зз имеет смысл сопротивления растеканию тока с заземлителя опоры; a_зТ - взаимное сопротивление между заземлителем и токовым электродом; a_Пз - то же между потенциальным электродом и заземлителем; a_ПТ - 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

(П5)

Поправка Δ зависит от взаимного расположения электродов и заземлителя, удельного сопротивления грунта, а также коэффициента отсоса K_ОТС. Выражение (П5) можно преобразовать, используя формулу потенциала точечного источника

(П6)

где коэффициенты взаимного сопротивления a_r выражены через соответствующие расстояния r:

(П7)

Выражение для поправки получит вид

(П8)

Так как согласно выражению (11)

то

(П9)

Приложение 2

ПРОТОКОЛ

измерений сопротивлений заземлений опор ВЛ

__________________________________________________________________________

(наименование, класс напряжения)

Номер опоры	R_ТЦ	R₁	R₂	R₃					R_ОП	Заключение
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

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. R_ОП 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 R_ОП ПРИБОРОМ M-416 С УСИЛИТЕЛЕМ)

Поскольку коэффициент усиления K_УС 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 K_УС.

При измерении по схеме б

(П10)

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 K_ОТС раз.

В зависимости K_УС(R_ТЦ) 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

(П12)