RU204789U1

RU204789U1 - DEVICE FOR MEASURING THE RESISTANCE OF THE EARTHER SUPPORT INSTALLED ON A FOUR-PIECE FOUNDATION WITHOUT DISCONNECTING THE LIGHTNING PROTECTION CABLE

Info

Publication number: RU204789U1
Application number: RU2020141953U
Authority: RU
Inventors: Алексей Витальевич Бессолицын; Александр Владимирович Голговских
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-06-11

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для контроля состояния заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.Технический результат 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, в условиях влияния электромагнитного поля работающей линии электропередачи и минимизации размеров и массы требуемого оборудования. Технический результат достигается использованием четырех гибких датчиков тока на немагнитном каркасе, защищенных от воздействия помех экранирующей катушкой.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor the state of grounding conductors of overhead power transmission lines without disconnecting the lightning protection cable. The technical result consists in the implementation of an accurate measurement of the grounding resistance of a support having four bases fixed to the ground and electrical connection with the ground loops of neighboring supports through a lightning protection cable, under the influence of the electromagnetic field of a working power line and minimizing the size and weight of the required equipment. The technical result is achieved by using four flexible current sensors on a non-magnetic frame, protected from interference by a shielding coil.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель;The field of technology to which the utility model belongs;

Заявляемое устройство относится к области электротехники и может быть использовано для контроля состояния заземлителей опор воздушных линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса.The claimed device relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor the state of grounding electrodes of overhead power transmission lines without disconnecting the lightning protection cable.

Уровень техникиState of the art

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.A fairly large number of methods and devices are known for measuring the grounding resistance of an overhead line support, electrically connected through a ground wire with ground electrodes of adjacent supports. The implementation of the following idea is widely used: create some electromotive force in the ground-connected elements of the support or lightning protection cable and measure the test current, which closes through the grounding device, at the same time measure the voltage between the grounded elements of the support and the point of zero potential (remote ground). The resistance of current spreading to the ground, based on the measurements made, is determined according to Ohm's law as the ratio of the potential on the grounding device of the support to the current flowing from it to the ground.

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.The use of Ohm's law to determine the grounding resistance of a support requires solving the technical problem of measuring the current flowing from the grounding device of the studied support to the ground, and the current that closes through the lightning protection cable to the ground loops of adjacent supports should be ignored. Devices for testing grounding contours of power transmission line supports must operate autonomously in the field, which imposes restrictions on the value of the test current. It is necessary to solve the technical problem of measuring a small current value without breaking the circuit in the presence of interference from the electromagnetic field of a working overhead line and restrictions on the size and weight of the equipment transported to the place of work.

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.A device is known for measuring the resistances of ground electrodes of supports of overhead power transmission lines (patent for a useful model RU 167859 U1, IPC G01R 27/20, В82В 1/00, application No. 2016132012 dated 03.08.2016, published on 20.01.2017 in Bull. No. 2), containing a detachable current-measuring clamp with a magnetic circuit made of a nanocrystalline alloy with high magnetic permeability, a current source, a voltmeter, current and potential electrodes, while the magnetic circuit of the current-measuring clamp is equipped with an electromagnetic screen made of nanocrystalline alloy. The disadvantages of this device are the impossibility of performing measurements on supports, in which the current to the ground can flow down more than one base, as well as the large size and weight of the current sensor.

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.The closest in technical essence to the claimed utility model is the SA 6472 meter used in conjunction with the SA 6474 module (https://www.chauvinamoux.ru/upload/iblock/55f/55f67a4c9d7db2954bbbl8e5d0852ce8.pdf). The prototype feature, which coincides with the essential feature of the claimed model, is the use of four flexible current sensors (Rogowski coils) to perform measurements on supports with a four-pile foundation. The disadvantages of the prototype are the additional measurement error caused by interference induced by external electromagnetic fields in the measuring coils of the current sensors, as well as the need to use current sensors with a length of five meters in several turns covering each base of the support, which increases the size and weight of the set of current sensors and increases labor intensity measurements.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

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.The technical result of the proposed utility model consists in the implementation of accurate measurement of the grounding resistance of a support having four bases fixed to the ground, and electrical connection with the ground loops of neighboring supports through a lightning protection cable, if it is impossible to create a large value of the test current, under the influence of the electromagnetic field of a working power line and minimizing the size and weight of the equipment required.

Технический результат достигается за счет того, что устройство в включает в себя:The technical result is achieved due to the fact that the device includes:

- генератор испытательного тока (источник тока), питающийся от встроенной аккумуляторной батареи, который обеспечивает протекание электрического тока с тела опоры на землю;- a test current generator (current source) powered by a built-in storage battery, which ensures the flow of electric current from the support body to the ground;

- измеритель напряжения с автоматическим выбором оптимального предела измерения, который определяет падение напряжения на сопротивлении заземления опоры;- voltage meter with automatic selection of the optimal measurement limit, which determines the voltage drop across the support grounding resistance;

- 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;- current meter with automatic selection of the optimal measurement range, which receives a signal from four current sensors fixed on each base of the pore, and determines the current flowing through the ground loop to the ground;

- токовый и потенциальный электроды, обеспечивающие замыкание цепи испытательного тока и включение в схему измерений точки нулевого потенциала, соответственно;- current and potential electrodes, ensuring the closure of the test current circuit and the inclusion of the zero potential point in the measurement circuit, respectively;

- четыре измерительных трансформатора тока на гибких немагнитных каркасах (катушки Роговского), которые используются в качестве датчиков тока, стекающего по каждому основанию опоры на землю.- four measuring current transformers on flexible non-magnetic frames (Rogowski coils), which are used as sensors for the current flowing down each support base to the ground.

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.The measuring coil of each current sensor is covered along its entire length with a shielding coil made turn to turn in one layer with enameled copper wire. One of the ends of the shielding coil is insulated, the other is connected to the common wire of the electronic circuit of the device. The shielding coil allows several times to reduce the interference induced by the electromagnetic field of the operating power line in the measuring coil, which improves the signal-to-noise ratio. This, in turn, allows the use of current sensors with a length of 1.5 meters, covering the base of the support in only one turn, without increasing the error in measuring the current flowing to the ground, and, therefore, without increasing the error in determining the grounding resistance.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

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.The figure shows a layered structure of a flexible current sensor of the claimed utility model. The sensor is based on a flexible insulating non-magnetic frame 1, on which a measuring coil is wound in one layer turn to turn 2. In order for both ends of the measuring coil to be brought out from one side of the current sensor, a central core 3 is laid along the axis of the frame 3. The measuring coil is covered with a thin layer soft fluoroplastic insulation 4, on which a shielding coil is wound in one layer turn to turn 5. To avoid damage during operation, the shielding coil is covered with another layer of fluoroplastic insulation 4, on top of which the outer shell of the sensor 6 is located.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

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%.The claimed device is manufactured in one test prototype, which was tested on a stand-simulator of an overhead power transmission line support installed on a four-pile foundation (the support bases are placed at the tops of a square with a side of 1.5 meters). Interference from electromagnetic fields of an overhead line with a frequency of 50 Hz was simulated by 220/380 V power cables located near the current sensors. The relative error in determining the resistance of current spreading to the ground did not exceed 2.5%.

Claims

A device for measuring the resistances of ground electrodes of overhead power transmission lines installed on a four-pile foundation, containing a current source, a voltage meter, a current meter, current and potential electrodes, characterized in that four current transformers on flexible non-magnetic frames with a shielding coil are used as current sensors.