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Verfahren zur Messung des Ausbreitungswiderstandes von Erdungsanlagen für Hochspannungs-Freileitungsmaste und für Umspannanlagen
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Das neue Messverfahren beruht auf der Erkenntnis, dass auf Grund der Induktivität des Erdseiles bei höheren Frequenzen der induktive Widerstand der parallelen Zweige so stark erhöht wird, dass er bei der Messung des rein ohmschen Widerstandes der Erdungsanlage das Messergebnis nur noch unwesentlich beeinflusst. Die Erdungsanlage selbst besitzt ebenfalls einen Blindwiderstandsanteil, der bei dem vorgeschlagenen Verfahren durch eine in Reihe geschaltete veränderliche und einstellbare Kapazität oder Induktivität kompensiert wird.
Die Anwendung einer Frequenz im Bereich von 10 bis 100 kHz ergibt über dengesamtenMessbereich nach entsprechender Kompensation des Blindwiderstandanteils der Erdungsanlage ein stets gleiches Ergebnis für den ohmschen Ausbreitungswiderstand dieser Anlage. Weiterhin sieht die Erfindung vor, bei festeingebauten Kompensationsmitteln die Kompensation durch Wahl einer geeigneten Frequenz zu erreichen und gegebenenfalls durch Extrapolation aus verschiedenen ermittelten Messwerten auf den Wirkwiderstand zu schliessen.
In den Zeichnungen sind zwei Schaltanordnungen dargestellt, die für die Messung des Ausbreitungs-
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liertem Erdseil und Fig. 2 eine Schaltanordnung nach dem gleichen Verfahren, bei dem das Erdseil nicht vom Mast gelöst ist und bei dem erfindungsgemäss die Messungen mit einer Hochfrequenzspannung der angegebenen Frequenz und unter Verwendung einer Kompensation durchgeführt werden.
Das in Fig. 1 wiedergegebene Verfahren beruht auf der Ausbildung des stationären elektrischen Strömungsfeldes zwischen einer in einiger Entfernung vom Mastfuss ausgesteckten Hilfserde und dem Mastfuss und der Messung des Potentials am Rande des sich um den Mastfuss ausbildenden Potentialtrichters gegen den Mastfuss als Bezugspunkt. Während der Messung ist das Erdseil-E-- vom Mast-M- getrennt, damit der Kettenwiderstand --ZK-- nicht durch einen über ihn fliessenden Fehlerstrom das Messergebnis beeinträchtigt. Durch den Generator-G-- wird die Messspannung erzeugt, die den Strom --I-- über die Hilfserde --HE-- und das Erdreich zum Mastfuss --MF-- fliessen lässt.
Dabei ent-
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Spannung-U--,niedrigen Messfrequenzen ungefähr in der Grössenordnung des Masterdübergangswiderstandes oder darunter liegt.
Dem in Fig. 2 veranschaulichten neuen Messverfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Frequenzverhalten des Kettenwiderstandes --ZK-- dem eines gedämpften Parallelresonanzkreises entspricht. Der Kettenwiderstand --ZK-- kann als induktiv komplexer Widerstand dargestellt werden. Der Mastausbreitungswiderstand --ZM-- ist ebenfalls komplex, er kann induktiv oder auch bei besonderen Erdungsanordnungen kapazitiv sein. Der komplexe Mastausbreitungswiderstand-ZM--ist jedoch infolge seiner geringen Induktivität bzw. Kapazität in weit geringerem Masse frequenzabhängig als der Kettenwiderstand-ZK--. Aus durchgeführten Messungen geht hervor, dass oberhalb einer Frequenz von etwa
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Method for measuring the resistance to expansion of earthing systems for high-voltage overhead line masts and for transformer stations
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The new measuring method is based on the knowledge that due to the inductivity of the earth wire at higher frequencies, the inductive resistance of the parallel branches is increased so much that it only has an insignificant effect on the measurement result when measuring the purely ohmic resistance of the earthing system. The earthing system itself also has a reactance component which, in the proposed method, is compensated by a series-connected variable and adjustable capacitance or inductance.
The use of a frequency in the range from 10 to 100 kHz always gives the same result for the ohmic propagation resistance of this system over the entire measuring range after appropriate compensation of the reactance component of the earthing system. Furthermore, the invention provides for the compensation to be achieved in the case of permanently installed compensation means by selecting a suitable frequency and, if necessary, to infer the effective resistance by extrapolating from various measured values determined.
In the drawings two switching arrangements are shown, which are used for measuring the propagation
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Fig. 2 shows a switching arrangement according to the same method, in which the earth wire is not detached from the mast and in which, according to the invention, the measurements are carried out with a high-frequency voltage of the specified frequency and using compensation.
The method shown in Fig. 1 is based on the formation of the steady electrical flow field between an auxiliary earth stuck out some distance from the mast base and the mast base and the measurement of the potential at the edge of the potential funnel forming around the mast base against the mast base as a reference point. During the measurement, the earth wire-E-- is separated from the mast-M- so that the chain resistance --ZK-- does not impair the measurement result due to a fault current flowing through it. The measuring voltage is generated by the generator-G--, which allows the current --I-- to flow through the auxiliary ground --HE-- and the ground to the mast base --MF--.
In doing so,
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Voltage-U-, low measuring frequencies is roughly in the order of magnitude of the master contact resistance or below.
The new measurement method illustrated in Fig. 2 is based on the knowledge that the frequency behavior of the chain resistance --ZK-- corresponds to that of a damped parallel resonance circuit. The chain resistance --ZK-- can be represented as an inductively complex resistance. The mast expansion resistance --ZM-- is also complex; it can be inductive or, with special earthing arrangements, capacitive. The complex mast spreading resistance-ZM - is, however, due to its low inductance or capacitance, frequency-dependent to a much lesser extent than the chain resistance-ZK--. Measurements carried out show that above a frequency of about
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