Измерение сопротивления ЗУ подстанций и линий электропередачи

Измерение сопротивления ЗУ подстанций

Измерение сопротивления производится без отсоединения грозозащитных тросов, оболочек отходящих кабелей и других естественных заземлителей. Измерения должны выполняться в периоды наибольшего высыхания грунта. При проведении измерений в условиях, отличающихся от указанных, необходимо применять сезонный коэффициент К_с, который, обычно, указывается в проекте подстанции. Если таких данных нет, то сезонный коэффициент можно выбрать ориентировочно из табл.7.

Таблица 7. Сезонные коэффициенты сопротивления заземлителей (для территории Татарстана).

м,.	Электрическое строение Грунта.	Кр	Кс
Длина вертикальных электродов, м.
	Грунтовые воды.	3 20 50	1,5 2,8 4	1,5 2,1 2,2	1,1 1,1 1,1
Однородный.	3 20 50	1,4 4,4 9,5	1,1 1,2 1,3	1,0 1,0 1,0
Подстилающие породы, скальные.	3 20 50	2,3 13 32	1,0 1,1 1,1	1,0 1,0 1,0
	Грунтовые воды.	3 20 50	1,2 1,7 2,3	1,2 1,7 2,0	1,0 1,1 1,1
Однородный.	3 20 50	1,3 3,2 6,8	1,2 1,9 2,2	1,0 1,0 1,0
Подстилающие породы, скальные.	3 20 50	2,1 11 28	1,3 1,6 1,6	1,0 1,0 1,0
	Грунтовые воды.	3 20 50	1,1 1,4 1,8	1,1 1,4 1,8	1,1 1,3 1,4
Однородный.	3 20 50	1,2 2,9 5,8	1,2 2,7 4,7	1,2 1,5 1,6
Подстилающие породы, скальные.	3 20 50	2,0 11 25	1,8 5,4 10	1,2 1,3 1,5

S — площадь подстанции в м²,.

К_р —определяется по табл.8.

Таблица 8. Сезонные коэффициенты удельного сопротивления грунта К_р

Влажность определяется по количеству осадков, выпавших за период времени, предшествующий измерениям.

Сопротивление заземляющего устройства определяется по формуле:

(4.3).

где — сопротивление ЗУ, полученное при измерениях. Сопротивление ЗУ измеряется по методу амперметра-вольтметра с помощью одного из нижеперечисленных приборов: МС-08, М-416, Ф 4103, ЭКЗ-01, ПИНП, ЭКО-200, АНЧ-3, КДЗ-1, ОНП-1 или другому, имеющими лучшие характеристики. Принципиальная схема измерений приведена на рис. 29.

Рис. 29. Принципиальная схема измерений заземления заземляющего устройства. ЗУ — заземляющее устройство; П — потенциальный электрод; Т — токовый электрод

Токовый и потенциальный электроды следует располагать на одной линии по территории, свободной от линий электропередачи и подземных коммуникаций. Расстояния от подстанции до токового и потенциального электродов выбираются в зависимости от размеров ЗУ и характерных особенностей территории вокруг подстанции.

Если заземлитель подстанции имеет небольшие размеры, а вокруг него имеется обширная площадь, свободная от линий электропередачи и подземных коммуникаций, то расстояния до электродов (токовых и потенциальных) выбираются следующим образом Д, (4.4).

где Д — наибольший линейный размер ЗУ, характерный для данного типа заземлителя (для заземлителя в виде многоугольника — диагональ ЗУ, для глубинного заземлителя — длина глубинного электрода, для лучевого заземлителя — длина луча).

Если заземлитель имеет большие размеры, но вокруг него нет обширной площади, свободной от линий электропередачи и подземных коммуникаций, токовый электрод следует разместить на расстоянии Д. Потенциальный электрод размещается последовательно на расстоянии , равном 0,1: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9_т, и производится измерение значений сопротивления. Далее строится кривая зависимости значения сопротивления от расстояния. Если кривая монотонно возрастает и имеет в средней части горизонтальный участок (как показано на рис. 30), за истинное значение сопротивления принимается значение при = 0,5. Если кривая немонотонная, что является следствием влияния различных коммуникаций (подземных и надземных), измерения повторяются при расположении электродов в другом направлении от ЗУ.

Рис. 30. Зависимость измеренного сопротивления ЗУ от расстояния между потенциальным и токовым электродами: а) достаточное удаление токового электрода: б) недостаточное удаление токового электрода. 1 — Д: 2 — Д.

Если кривая сопротивления плавно возрастает, но не имеет горизонтального участка (разница сопротивлений, измеренных при , равном 0,4 и 0,6 превышает более чем на 10% значение, измеренное при) и отсутствует возможность перемещения токового электрода на большее расстояние, возможен следующий выход. Проводятся две серии измерений при Д и Д. Кривые наносятся на один график. Точка пересечения кривых принимается за истинное значение сопротивления заземлителя (рис. 30 б).

При производстве измерений в качестве вспомогательных электродов применяются стальные стержни или трубы диаметром до 50 мм. Стержни должны быть очищены от краски, а в месте присоединения соединительных проводников и от ржавчины. Стержни забиваются или ввинчиваются в грунт на глубину 1,0 -1,5 м. В случае необходимости токовый электрод выполняется из нескольких параллельно соединённых электродов, размещаемых по окружности, с расстоянием между ними 1,0−1,5 м.

При выборе токового электрода необходимо выполнить проверку соответствия сопротивления токовой цепи техническим данным прибора, с помощью которого предлагается произвести измерения. Допустимое сопротивление токовой цепи (с электродом) у различных приборов имеет различные значения и зависит также от выбранного диапазона измерения сопротивления заземления.

Измерение сопротивления заземлителей опор ВЛ

Методика измерения сопротивления заземлителей опор ВЛ без грозозащитного троса практически мало отличается от измерения сопротивления заземлителей подстанции.

Поскольку ЗУ с большими размерами в плане редко применяются на опорах ВЛ, в большинстве случаев удовлетворительные результаты могут быть получены при расположении электродов по двухлучевой схеме при расстоянии между электродами, удовлетворяющем соотношениям:

Д, Д, (4.5).

где — расстояние между токовым и потенциальным электродами Расстояние должно измеряться от края ЗУ и во всех случаях должно составлять не менее 30 м от тела опоры.

В случае невозможности или нецелесообразности отсоединения от тела опоры грозозащитного троса измерение сопротивления заземлителя опоры может выполняться:

с помощью токоизмерительных клещей;

методом СибНИИЭ;

импульсным методом МЭИ — ЭЛНАП.

Метод измерения с помощью токоизмерительных клещей заключается в измерении суммарного тока, протекающего по всем заземляющим спускам, ногам или стойкам опоры, и потенциала заземляющего спуска относительно вспомогательного электрода, помещённого в зону нулевого потенциала. Сопротивление заземлителей определяется как отношение потенциала к суммарному току. На ВЛ 110 кВ токи, стекающие в землю по опорам, составляют от нескольких сот миллиампер до нескольких ампер.

Метод СибНИИЭ основан на использовании двух потенциальных (П₁ и П₂) и двух токовых электродов (сравнительный — СЭ и вспомогательный токовый — ВТ). Взаимное расположение указанных электродов и контролируемого ЗУ указано на рис. 31.

Рис. 31. Схема взаимного расположения электродов при измерении сопротивления опоры без отсоединения тросов по методу СибНИИЭ.

В качестве измерительных приборов при реализации этого метода могут быть использованы серийные измерители заземления, а также приборы из геофизических комплектов. Учитывая очень малые значения измеряемых величин, необходимо использовать усилительные приставки.

Измерения производятся трижды с включением независимого источника тока и измерительных приборов по схемам рис. 32. При этом определяются последовательно три значения сопротивления R₁, R₂ и R₃, соответствующие схемам измерения на рис. 32, а, б, в. Искомое сопротивление ЗУ опоры R_ЗУД_зу (при использовании прибора без усилительной приставки) определяется по формуле.

(4.6).

Рис. 32. Схемы трёх последовательных вариантов включения измерительных приборов по методу СибНИИЭ

Импульсный метод измерения сопротивления заземлителей МЭИ — ЭЛНАП позволяет выполнять работы по проверке заземления не только отдельно стоящих опор ВЛ и молниеотводов, но также опор с присоединёнными грозозащитными тросами и молниеотводов, смонтированных на порталах ОРУ (рис. 33). В качестве источника используется генератор апериодических импульсов, моделирующий по временным параметрам форму импульса тока молнии.

В качестве токового электрода используется стальной стержень диаметром 1618 и длиной 8 001 000 мм, который забивается на глубину 0,5 м в грунт на расстоянии 50 м от объекта измерений. Подсоединение выносного токового электрода осуществляется через изолированные провода.

С помощью пик-вольтметра измеряется напряжение между потенциальным электродом и ЗУ опоры ВЛ при различных расстояниях между ними (см рис. 33, а). По результатам измерений строится потенциальная кривая U(L) (рис. 33, б), по которой определяется установившееся значение напряжения U_уст.

Импульсное сопротивление опоры (молниеотвода) определяется по формуле.

(4.7).

где — измеренное значение импульсного тока.

Реальное сопротивление заземлителя опоры будет меньше измеренного за счёт образования зоны коронирования вокруг заземлителя при ударе молнии. Поэтому значение импульсного сопротивления необходимо умножить на коэффициент импульса , определяемый по формуле.

(4.8).

где S — площадь заземлителя, м²_: — удельное сопротивление грунта, Омм: — ток молнии.

Рис. 33. а) — схема измерений: 1 — импульсный источник, 2 — пиковый вольтметр, 3 — потенциальный электрод, 4 — токовый электрод, 5 — заземляющее устройство: б) зависимость разности потенциалов между ЗУ опоры и потенциальным электродом от расстояния между ними.

При проведении измерений с прибором ИК-1 одновременно может проводиться работа по определению путей растекания токов молнии и измерению потенциалов на прилегающих участках электроустановки при имитации токов молнии. Для этого собирается схема, изображённая на рис. 33а, но пиковый вольтметр присоединяется между выносным заземлителем и близлежащими заземлёнными частями электроустановки или энергообъекта. Измеренные значения потенциалов (U_изм) при токе от ИК -1 пересчитываются на ток молнии по формуле:

(4.9).

При отклонении параметров ЗУ от нормы или при обнаружении повреждений ремонт и усиление ЗУ в большинстве случаев можно выполнить силами предприятия. Для этого рекомендуются следующие наиболее эффективные меры.

Если сопротивление ЗУ выше нормы;

подключить к ЗУ подстанции все грозозащитные тросы, предварительно проверив их на термическую устойчивость к токам КЗ;

подключить к ЗУ рельсовые пути, соединив их с нейтралями трансформаторов и сварив все стыки, за исключением изолирующих стыков устройств СЦБ (на подходе к подстанции);

соединить ЗУ с водоводами, особенно е тех местах, где трасса водовода пересекается горизонтальными заземлителями; места приварки соединительных электродов к водоводу тщательно изолировать от грунта;

подсоединить к ЗУ артезианские скважины, находящиеся на территории подстанции и вблизи неё, приняв меры к снижению напряжений прикосновения; проложить за территорией подстанции лучевые заземлители, лучше вдоль линий электропередачи, соединив их с ЗУ и заземлителями (фундаментами) опор ВЛ. Число лучей рекомендуется не более четырёх — по одному с каждой стороны подстанции. Ориентировочная суммарная длина лучей L определяется из выражения.

где — нормативное сопротивление заземления, S — площадь подстанции, — измеренное сопротивление заземления.