RU25604U1 - Устройство для контроля качества контура заземления - Google Patents

Abstract

Устройство для контроля качества контура заземления, содержащее генератор переменного тока, датчик напряженности магнитного поля и выносной токовый электрод, причем первый вывод генератора подсоединен к выносному токовому электроду, второй вывод - к контуру заземления, а датчик напряженности магнитного поля индукционно связан с контуром заземления, отличающееся тем, что в него дополнительно введен второй датчик напряженности магнитного поля, первый и второй усилители входного сигнала, первый и второй фильтры сигнала, блок сравнения фаз и сигнальный элемент, при этом выход каждого датчика напряженности магнитного поля соединен с входом соответствующего усилителя, выход которого подключен к входу соответствующего фильтра, а выходы фильтров подсоединены соответственно к первому и второму входам блока сравнения фаз, выход которого подключен к сигнальному элементу.

Description

Полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использовано для оценки состояния сложного контура заземления электроустановок.

Для обеспечения безопасности работы персонала электроустановок, имеющих заземляюпще устройства, необходимо обеспечить целостность конТ5фа заземления. Исправный контур заземлешю обеспечивает равномерное распределение потенциалов на поверхности земли над заземляюпщм устройством. При повреждении полосы разность потенциалов между точками в месте обрыва и точками заземления оборудования может достигать больших значений, что может привести к травмированию персонала Поэтому cj ecrвует проблема определения точного места повреждения заземляющего устройства и его связей с заземляемым оборудованием. На практике определяется лишь общее состояние заземляющего устройства в целом путем измерения его электрофизических характеристик, что не позволяет оценить состояние отдельного элемента контура заземления и своевременно устранять неисправность этого элемента.

Известно устройство для определения качества контура заземления, основанное на измерении электрофизических х акгеристик контура зшемления, в частности сопротивления растекания с заземляющих устройств по методу амперметра-вольтметра 1. Устройство генератор п)еменного тока, амперметр и токовый и потенциальный вьшосные электроды. Токовый и потенциальный электроды расположены на определенном расстоянии от заземляющего устройства. Потенциальный электрод щ)и этом расположен в точке нулевого потенциала. К заземляющему проводнику электрооборудования подключен один из полюсов генератора и один из выводов вольтметра. Второй вывод генератора подключен к токовому электроду, а второй вывод вольтметра - к потенциальному электроду.

Во время измереншЕ ток от генератс а перемешюго тока проходит тю цепи, образованной контуром заземления, вспомогательным токовым электродом, амперметром и соедишпельными проводами. При этом часть тока, гфоходит непосредственно ч)ез заземляющее устройство, а часть ответвляется в потенциальную цепь и через вольтметр проходит к потенциальному электроду. В земле эти составляюпще токов сз ммируются и через токовый электрод возвращаются к источнику тока. По измеренному току в цепи заземляющее устройство-токовый электрод и напряжению цепи заземлитель - потенциальный электрод рассчитывается сопротивление растекания тока с заземлителя. На основании рассчитанного значения сощютивления растекания делается вывод об исп| авности контура заземления. Для

€ fc)

электроустановок выше 1000 В с больши ш токами эамыкакия на землю величина сопротивления растекания с контура заземления регламентирована значением 0,5 Ом 2. Если рассчитанное значение этого сощютивление меньше, то контур заземления исправен. При большем значении регламентированного значения сопротивления растекания принимаются меры по уменьшению величины этого сопротивления.

Недостатком известного устройства является то, что с его помошью можно лишь косвенно оценить неисправность заземляющего устройства, обшее состояние его элементов в целом. Открытым остается вопрос о расположении локального места повреждения элемента (горизонтальной полосы или заземляющего спуска) контура заземления.

Наиболее близким по техЕшческой сущности является устройство для контроля качества контура заземления, основа1шое на ощ еделешш электрофюических характеристик, в частности напряженности магнитного поля, подземных металлических сооружений (заземляющих устройств) 3.

Устройство содержит генератор переменного тока, измеритель настроенный на частоту генератора, содержапщй датчик напряженности магнитного поля и соединенный с ним юмеригельный элемент, и выносной токовый электрод. При определении местоположения элементов заземляющего устройства генератор подключается к двум точкам контура заземления, удаленным друг от друга на максимально возможное расстояние в пределах контура заземления. Для определения сопротивления растекания генератор подключа L fOeei

ется одним вьгаодов к контуру заземления, а вторым - к отдельно расположенному выносному заземлителю (электроду). Датчик напряженности магнитного поля индукционно связан с подземным металлическим сооружением (контуром заземления).

При наложении на котур заземления переменного тока от генератора частотой 200-1000 Гц вокрзт элементов (горявонтальных полос и заземляюпщх спусков) контура заземления образуется переменное магнитное поле, созданное этим током. Измерителем определяется величина напряженности этого переменного мапжгного поля над поверхностью земли по трассе сооружения при наведении в нем электродвижущей силы (э.д.с.). Изменение значения наводимой э.д.с. пропорционально изменению магнитншч) поля. При перемещении датчика параллельно поверхности земли по изменению напряженности магнитного поля делается вывод о месте прокладки элементов контура заземления и его связях с электрооб(удованием.

Устройство позволяет определять местонахождение истфавных (целых) элементов контура заземления (горизонтальных полос и заземляющих спусков) и участок возможного повреждения заземляющих спусков.

Недостаток известного устройства заключается в том, что отсутствует возможность определения локального места повреждения элемента контура заземляющего устройства

:2co;ifog,e

Задача, решаемая юобретением, заключается в создании устройства для контроля качества контура заземления, которое позволяет оттределить локал11ное место површкдения элементов этого контура.

Для решения поставленной задачи в известное устройство для контроля

качества контура заземления, содержащее генератор переменного тока, датчик напряженности магнитного поля и выносной токовый электрод, причем первый вывод генератора подсоединен к выносному токовому элеюроду, второй вывод - к контуру з емления, а датчик индукционно связан с конгурсш заземления, дополнигельно введен второй датчик напряженности MarnirrHoro поля, первый и второй усилители входного сигнала, первый и второй фильтры сигнала, блок сравнения фаз и сигнальный элемент, при этом выход каждого датчика напряженности магнитного поля соединен с входом соответствующего усилителя, выход которого подключен к входу соответствующего фильтра, а выходы фильтров подсоединены соответственно к первому и второму входам блока сравнения фаз, выход которого подключен к сигнальному элементу.

Введение дополнительного второго датчика напряженности магнитного поля, первого и второго усилителей входиого сигнала, первого и второго фильтров сигнала, блока сравнения фаз, сигнального элемента и подключение генератора одним выводом к заземляющему устройству, а другим к токовому электроду позволяет контролировать направление магнитного поля и соответственно направление тока в элементе заземляющего устройства (горизонтальZ(cL

I4

ной полосе или заземляющем спуске). Если элемент заземляющего устройства не имеет повреждений (обрывов), то направление тока в полосе согласное (не изменяет своего направления). При наличии повреждения, нащ)авления токой по отдельным участкам полосы или заземляющего спуска встречное, т.е. токи направлены в разные стороны. При расположении антенны с датчиками магнитного поля над местом обрыва эти встречные направления фиксируются сигнальным элементом.

На фигуре представлена схема устройства контроля качества контура заземления.

Устройство содержит генератор переменного тока 1, выносной токовый электрод 2, два датчика нащ яженности магнитного поля 3,4, два усилителя входного сигнала 5,6, два фильтра сигнала 7,8, блок сравнения фаз 9 и сигнальный элемент 10.

Генератор переменного сигнала 1 одним концом соединен с заземляющим устройством 11, а вторым с выносным токовым электродом 2.

Датчики напряженности магнитного поля 3,4 расположены на поверхности земли над заземляющим устройством 11 и связаны с ним иещукпионно. Выход каждого датчика напряженности магнитного поля 3 (4) соединен с соответствующим входом усилителя входного электрического сигнала 5 (6). Выход каждого усилителя входного электрического сигнала 5 (6) соединен соответственно с входом фильтра 7 (8). Выходы первого и второго фильтров

fCff66f

7 (8) присоединены к первому и второму входам блока сравнения фаз 9. Выход блока сравнения фаз 9 подключен к входу сигнального элемента 10.

В качестве источника переменного тока 1 может быть использован генератор, собранный на интегральных микросхемах серии К561 и силовом транзисторе КТ 827А. В качестве датчиков напряженности магнигного поля могут щ)именягься любые катушки индуктивности необходимой чувствительности, например выполненные из провода ПЭВ-2-0,4.

При подключении генератора переменного тока одним выводом к заземляющему устройству 11, а /фугим к выносному токовому электроду 2, ток от генерагора проходит по цепи, образованной заземляющим устройством 11 и выносным токовым электродом 2. При этом над заземляющим устройством 11, при перемещении датчиков напряженности магнигного поля 3,4 параллельно поверхности земли, за счет индукционной связи заземляющего устройства 11 и датчиков 3,4, в последних навод1ггся переменная э.д.с. Наводимый в датчиках напряженности магнитного поля 3,4 электрический ток, усиливается усилителями электрического входного сигнала 5,6 и поступает на соответствуюпще входы фильтров 7,8. Электрический сигнал фиксированной частоты после фильтров 7,8 поступает в блок сравнение фаз 9, где ощюделяется направление магнигаого поля в элементе контура заземления 11 и соответственно направление тока в этом элементе. При исправном (целом) элементе заземлзпощего устройства 11 ток, щютекаюпщй по полосе имеет одно направление и фаза электрических сигналов, наводимых в датчиках напря,.-0(

жевоности магнЕггного поля 3,4, будет иметь одно и то же значение. Эти электрические сигналы поступают в блок сравнения фаз 9, который щзи этом выдает запрет на работу сигнального элемента 9. При повреждении элемента контура заземления, токи, протекающие в этом элементе, будуг иметь противоположные направления и фазы наводимых электрических сигналов будут также противоположны. Поступая в блок сравнения фаз 9, эти электрические сигналы вызывают переключение последнего, который разрешает работу сигнального элемента 10. Место фиксации изменения фазы наводимых сигналов и есть место повреждения (обрыва) горшонтальной полосы или заземляющего спуска.

Использование заявленного устройства конгроля качества контура заземления позволяет огфеделять локальное место повреждения элементов заземляющих устройств без выведения электроустановки из работы с сокращением объема трудовых затрат на (30-40) %. При этом экономия материальных средств будет главшлм образом определяться экономическим эффектом, полученным в результате уменьшения ущерба, получаемого при возникновении аварийных сшуа1щй и выводе из работоспособного состояния оборудования электроустановок. Использование данного устройства также позволит улучшить условия электробезопасности персонала, находящегося на территории электроустановки.

,2 /од.б9Источники информации, принятые во вЕшмание:

1.Коструба С.И. Измерение электрических нараметров земли и заземляющих устройств/ С.И. Коструба.- М.: Энергоатомиздаг, 1983. - 137 с.;

2.Правила устройства электроустановок / Мин-во тошшва и энергетики РФ - 6-е изд., с изм. и дон.- М.: Главгосэнергонадзор, 1999. - 608 с.;

3.Пат. 2/20643 РФ, МПК 6 G 01 R 27/20, G 01 V 3/11.

Claims (1)

1. Устройство для контроля качества контура заземления, содержащее генератор переменного тока, датчик напряженности магнитного поля и выносной токовый электрод, причем первый вывод генератора подсоединен к выносному токовому электроду, второй вывод - к контуру заземления, а датчик напряженности магнитного поля индукционно связан с контуром заземления, отличающееся тем, что в него дополнительно введен второй датчик напряженности магнитного поля, первый и второй усилители входного сигнала, первый и второй фильтры сигнала, блок сравнения фаз и сигнальный элемент, при этом выход каждого датчика напряженности магнитного поля соединен с входом соответствующего усилителя, выход которого подключен к входу соответствующего фильтра, а выходы фильтров подсоединены соответственно к первому и второму входам блока сравнения фаз, выход которого подключен к сигнальному элементу.