Условия проведения занятия лабораторной работы

 

Измерение сопротивления растеканию тока с заземлителей. В лаборатории имеется лабораторная установка (ЛУ) с разными приборами для выполнения данной работы. Принцип действия приборов одинаков, хотя и есть внешние конструктивные отличия.

Рассмотрим ЛУ, изображенную на рис. 60, в которой для выполнения задания применяется широко распространенный на практике измеритель заземления М-416 (Ф4103), предназначенный для измерения сопротивления заземляющих устройств и для определения удельного сопротивления грунта. Прибор имеет четыре зажима: два токовых, обозначенных I ₁ и I ₂ и два потенциальных - E₁ и E₂.

Измеритель сопротивления М-416 имеет четыре диапазона измерения: 0,1 - 10 Ом; 0,5 - 50 Ом; 10 - 1000 Ом. Принцип действия основан на компенсационном методе с применением вспомогательного заземлителя и потенциального электрода (зонда), рис. 61.

C

 

TV

 

1 2

3 4

 

RЗУ ПЭ ТЭ

 

 

Рис. 61 Схема измерения сопротивления растеканию тока заземления

по методу амперметра-вольтметра (а); общий вид измерителя заземления типа МС-08 (б)

Переменный ток от преобразователя П через первичную обмотку трансформатора TV, токовые зажимы 1 и 4 прибора поступает во внешнюю цепь измерений. Зажим 1 подключается непосредственно к ЗУ, а зажим 4 к вспомогательному ВЭ или токовому ТЭ электродам.

Вторичная обмотка трансформатора TV подключается к калибровочному резистору R, который называют реохордом.

Схема обеспечивает равенство токов основной цепи и через резистор R, что позволяет изменением величины калибровочного резистора изменять величину напряжения между движком реохорда и зажимом вспомогательного заземлителя. Разностное напряжение подается через усилитель и детектор на индикатор - И (миллиамперметр). Момент компенсации наступает при таком положении переменного резистора, когда падение напряжения на участке резистора до подвижного контакта равно падению напряжения на измеряемом сопротивлении. При этом ток в цепи индикатора равен нулю.

 

Рис. 60. Внешний вид стенда по измерению сопротивления заземляющего устройства и удельного сопротивления грунта приборами М-416 и Ф4103.

Таблица 12

№ п/п	Измерение сопротивления	Схема измерения	Приборы	Особенности измерения
	Одиночные вертикальные заземлители	Е1 Е2   I1 I2     l rзn ПЭ ТЭ   rзm трёхпроводная схема	Измерители заземлителя М-416, Ф4103	Расстояние между электродами принимается: а) при l ≤ 6 м rзm = 40 м; rзn = 25 м; б) при l≥6 м rзm > 6*l; rзn = 0,5 rзm;
	Одиночные горизонтальные заземлители	Е1 Е2     I1 I2   ПЭ ТЭ L rзn rзm трёхпроводная схема	Измерители заземлителя М-416, Ф4103	а) при l > 40 м rзm = 24 м; rзn = 4 м; б) при 0 ≤ l ≤ 40 м rзm ≥80 м; rзn =0,5 rзm; в) при l<10 м rзm = 40 м; rзn = 20 м;
	Одиночные вертикальные заземлители	1 3 М-416 2 4 Е1 Е2   I1 I2   l rзn ПЭ ТЭ rзm четырёхпроводная схема	Измерители заземлителя М-416, Ф4103	а) при l ≤ 6 м rзm = 40 м; rзn = 25 м; б) при l > 6 м rзm > 6*l; rзn = 0,5 rзm;
	Сложный групповой заземлитель	Е1 1 3 М-416 2 4 Е2   I1 I2 rзnПЭ ТЭ rpm a трёхпроводная схема Е1 1 3 М-416 2 4 Е2 I1 I2   rзn ПЭ ТЭ a rpm четырёхпроводная схема	Измерители заземлителя М-416, Ф4103	rзn = 5a+20 м; rnm ≥ 20 м;

Резистор R снабжен шкалой, позволяющей непосредственно определять значение измеряемого сопротивления ЗУ. Основная погрешность прибора не должна превышать 10 %, и вычисляется по следующей формуле:

∆= ±[5 + (N / R_ЗУ - l)]

в процентах от измеряемой величины R_ЗУ при сопротивлении вспомогательного заземлителя (токового электрода ТЭ) и зонда (потенциального электрода ПЭ) не более:

- 500 Ом в диапазоне 0,1-10 Ом;

- 1000 Ом в диапазоне 0,5-50 Ом;

- 2500 Ом в диапазоне 2 - 200 Ом;

- 5000 Ом в диапазоне 10-1000 Ом,

где N - конечное значение диапазона, Ом;

R_3y - измеряемое сопротивление ЗУ, Ом.

Для грубых измерений сопротивления заземления и для измерений больших сопротивлений зажимы 1 и 2 соединяются перемычкой, и прибор подключается по 3-х проводной схеме.

При точных измерениях снимают перемычку с зажимов 1 и 2, прибор подключают к измеряемому объекту по 4-х проводной схеме. Это позволяет исключить погрешность, вносимую сопротивлением соединительных проводов и контактов. Схемы измерений сопротивления растекания одиночных и групповых ЗУ представлены в табл. 12.

Металлические стержни диаметром более 5 мм, применяемые для вспомогательного заземлителя - ТЭ и зонда - ПЭ, забивают в грунт на глубину не менее 500 мм.

Подготовка и порядок работы с прибором М-416

Установить прибор на ровную поверхность. Убедиться, что зажимы 1 и 2 прибора замкнуты перемычкой при измерении по трехпроводной схеме и разомкнуты при измерении по четырехпроводной схеме (см. табл. 6.1).

Установить переключатель в положение «Контроль 5 Ом», нажать кнопку и вращением ручки «Реохорд» добиться установления стрелки индикатора на нулевую отметку, получив на шкале реохорда показание 5 ± 0,3 Ом.

Собрать схему измерения, подключив заземлитель - токовый электрод ТЭ и - потенциальный электрод ПЭ по выбранной схеме заземления (табл. 12).

Установить переключатель диапазонов в положение «х 1», нажатием кнопки и вращением ручки «Реохорд» добиться нулевого положения индикатора. Если Язу окажется больше 10 Ом, переключатель установить в положение «х 5», «х 20», «х 100», повторить измерение и результат, считанный со шкалы реохорда, умножить на множитель.

На практике расположение электродов - ПЭ и ТЭ на плане существенно влияет на результат измерения R₃y, а иногда и является определяющим, то при измерении сложных - групповых заземляющих устройств, а также заземляющих устройств в виде одиночных замкнутых горизонтальных полос применяют одну из схем измерений, представленных на рис. 62.

Величину а следует принимать в зависимости от величины Д (наибольшей диагонали заземляющего устройства), исходя из следующих соотношений:

Величина Д	Величина а
Д > 40м 40 > Д > 20м Д < 10м	а > Д а > 40 м а ~ 10 м

 

Кроме схем, представленных в табл. 12, при измерении сопротивления одиночных вертикальных заземлителей длиной l ≤ 6 м применяют схемы расположения токового и потенциального электродов, изображенные на рис. 63, а, б, а для заземлителей длиной l > 6 - схемы, изображенные на рис. 63, в, г.

Величину b следует принимать не менее 3 l (l - длина вертикального заземлителя).

Относительная погрешность измерения при использовании выше указанных схем не превышает 5 %, что обусловлено небольшими расстояниями между электродами.

Вид на плане сверху

Е1

1 3 М-416 2 4

Е2

I1 I2

1,5а ПЭ

1,5а

Да

ТЭ

а)

Е1 Е2

ТЭ

I1I21,5а

ПЭ

1,5а

Д

б)

Рис. 62. Схема расположения электродов при измерении сопротивления

сложных - групповых заземлителей и одиночных горизонтальных замкнутых полос:

а) двухлучевая; б) однолучевая

Направление разноса электродов на местности нужно выбрать таким образом, чтобы электроды не оказались вблизи (ближе 10 м) от подземных металлических конструкций (трубопроводы, заземлители опор ВЛ и др.).

Расстояния электродов между собой и от заземлителя необходимо отмерять как можно точнее, пользуясь рулетками. В случае несоблюдения этих условий появляются дополнительные погрешности измерений.

В некоторых случаях при наличии в земле большого количества коммуникаций может потребоваться несколько дополнительных измерений при различных направлениях лучей и различных расстояниях a и b.

Из нескольких измеренных значений RЗУ, полученных по указанным рекомендациям, в качестве действительного значения принимают наихудший результат (наибольшее значение RЗУ).

 

Вид на плане сверху

Е1 Е2

 

 

I1 I2

ВЗ 30м ПЭ

30м

30м

ТЭ

а)

Е1 Е2

1 3 М-416 2 4

 

 

I1 I1

25м 15м

ВЗ ПЭ ТЭ

б)

Е1 Е2

I1 I2

ВЗb

ПЭ

b b

ТЭ

в)

1 3 М-416 2 4

Е1 Е2

 

I1 I2

 

b b

ВЗ ПЭ ТЭ

г)

 

Рис. 63. Схема расположения электродов при измерении сопротивления

одиночных вертикальных заземлителей (ВЗ): а), в) - двух лучевые схемы; б),

г) - однолучевые схемы; ТЭ - токовый электрод; ПЭ - потенциальный электрод

 

Сопротивление заземлителей зависит от величины удельного сопротивления земли в слое изменений. Последнее не остаётся постоянным на протяжении всего года, а изменяется в зависимости от состояния

Наибольшего значения сопротивления заземлителей достигается летом при наибольшем высыхании земли и зимой при наибольшем её промерзании.

В соответствии с требованиями ПУЭ, сопротивление заземлителя (заземляющего устройства) не должно превышать нормируемой величины в любое время года. При измерении R_З в другие периоды времени, когда удельное сопротивление грунта не является наибольшим (летом в сухую погоду и зимой при наиболее низкой температуре), для получения наиболее достоверных результатов измерений измеренную величину R_ЗУ следует умножить на поправочный коэффициент K_С. Значение сезонных коэффициентов сопротивления заземлителей в зависимости от географических районов представлены в табл. 13.

 

Таблица 13

Сезонный коэффициенты сопротивления заземлителей

 

Значение корня квадратного из площади подстанции	Электрическое сопротивление грунта	KР по табл.	Сезонные коэффициенты в географических районах
Европейская часть южнее 48-й параллели	Европейская часть и Западная Сибирь между 48 и 57-й параллелями, Ленинградская, Новгородская, Сахалинская обл., Приморский край	Остальная территория России
При длине вертикальных электродов, м
	Грунтовые воды     Однородный     Подстилающие породы, скальные		1,4	1,3	1,0	1,5	1,5	1,1	1,1	1,9	1,2
	1,9	1,5	1,1	2,8	2,1	1,1	5,4	4,8	1,4
	2,0	1,6	1,1	4,0	2,2	1,1		8,5	1,4
	1,1	1,1	1,0	1,4	1,1	1,0	2,0	1,4	1,0
	1,4	1,1	1,0	4,4	1,2	1,0	9,2	5,9	1,0
	1,8	1,1	1,0	9,5	1,3	1,0			1,0
	1,2	1,0	1,0	2,3	1,0	1,0	2,7	2,6	2,0
	2,9	1,1	1,0		1,1	1,0			1,0
	5,7	1,1	1,0		1,1	1,0			1,0
	Грунтовые воды     Однородный     Подстилающие породы, скальные		1,2	1,1	1,0	1,2	1,2	1,0	1,5	1,5	1,2
	1,4	1,2	1,0	1,7	1,7	1,1	2,5	2,9	1,3
	1,5	1,3	1,1	2,3	2,0	1,1	3,9	4,5	1,3
	1,1	1,1	1,0	1,3	1,2	1,0	1,5	1,3	1,0
	1,3	1,1	1,0	3,2	1,9	1,0	4,5	4,5	1,0
	1,6	1,2	1,0	6,8	2,2	1,0			1,0
	1,2	1,1	1,0	2,1	1,3	1,0	2,4	2,4	1,0
	2,5	1,5	1,1		1,6	1,0			1,0
	4,8	2,0	1,1		1,6	1,0			1,0
	Грунтовые воды     Однородный     Подстилающие породы, скальные		1,1	1,0	1,0	1,1	1,1	1,1	1,2	1,2	1,1
	1,3	1,1	1,0	1,4	1,4	1,3	1,6	1,8	1,4
	1,3	1,2	1,0	1,8	1,8	1,4	2,3	2,5	1,6
	1,1	1,0	1,0	1,2	1,2	1,2	1,3	1,4	1,2
	1,2	1,1	1,0	2,9	2,7	1,5	3,9	4,0	1,6
	1,5	1,2	1,0	5,8	4,7	1,6	8,4	8,6	1,7
	1,2	1,1	1,0	2,0	1,8	1,2	2,2	2,3	1,2
	2,2	1,4	1,0		5,4	1,3			1,3
	4,1	1,5	1,0			1,5			1,5

 

Сезонный коэффициент сопротивления обычно указывается в проекте подстанции. При наличии проектных данных значение сезонного коэффициента KС принимается таким, каким он указан в проекте.

При отсутствии проектных данных сезонный коэффициент выбирается ориентировочно по табл. 13.

Сезонный коэффициент сопротивления зависит от:

- размеров заземляющего устройства, определяемых его площадью и длиной вертикальных электродов;

- электрического строения грунта;

- сезонного коэффициента удельного сопротивления грунта KР;

- географического района расположения подстанции;

На лабораторной установке следует замерить сопротивление растеканию тока Rл для последующего определения удельного сопротивления грунта, сопротивления станка, токового потенциального заземлителя и на основании данных из таблицы вариантов заданий, представленных на стенде лабораторной работы, рассчитать защитное заземление.