Пристрій для діагностики підземних провідних об`єктів

1. Пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів, який містить задавальний генератор, Корисна модель стосується апаратури електромагнітних випробувань і контролю і може бути використана, насамперед, для діагностики якості заземлювальних пристроїв (ЗП) різноманітних енергооб'єктів, наприклад, високовольтних підстанцій без розкривання фунту. Згідно з сучасними нормативними вимогами до безпеки у завдання діагностики ЗП входить виявлення: - наявності в ґрунті і реального розташування ЗП (трас прокладення), включаючи глибини залягання заземлювачів, - наявності і стану зв'язків обладнання з ЗП, - наявності або відсутності зв'язку в місцях перехрещень подовжніх і поперечних горизонтальних заземлювачів ЗП, - шляхів розтікання аварійних струмів з обладнання при ударах блискавки або короткому замиканні ( КЗ), - опору ЗП електроустановок, - напруги дотику на території електроустановки в потенційно небезпечних місцях, - питомого опору фунту [див. ГНД 34.20.303.-2003 «Випробування та контроль стану заземлювальних пристроїв електроустановок. Типова інструкція.».Галузевий керівний документ Мін. палива та енергетики України.-К.-2003.-С. 9-10]. Але жоден з відомих на сьогодні пристроїв не дозволяє контролювати всі ці параметри. Відомий пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів EASYLOC [див. А.Ю. Саулов "Металлоискатели". - СПб. - Наука и техника.2004. - С. 190]. Воно містить задаючий генератор, регістратор (приймач). регістратор, датчик у вигляді індукційного перетворювача і струмовий електрод, який відрізняється тим, що додатково уведені потенційні електроди та вимірювач напруги, при цьому вимірювач напруги уведений до регістратора. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що індукційний перетворювач виконаний у вигляді повітряного трансформатора і розміщений у додатково введеному немагнітному екрані. Згаданий пристрій дозволяє виявляти трасу заземлювальних пристроїв по магнітним полям, які індукуються змінним током, що створюється генератором, або токами від зовнішніх джерел. Недоліками пристрою є неможливість визначення напруги дотику та опору ЗП, питомого опору грунта, а також виявлення шляхів розтікання струмів з обладнання при ударах блискавки або КЗ. Відомий також пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів (вимірювач опору заземлення) Ф 4103, який містить задаючий генератор, а також регістратор - вибірний вольтметр з затискачами для підключення струмових і потенціальних електродів. Останні також входять до складу пристрою, [див. Измеритель сопротивления заземления Ф 4103-М1. - Уманское ПО «МЕГОММЕТР».Паспорт. - Монастырище, районная типография. 1991]. Цей пристрій дозволяє вимірювати опір ЗП і питомий опір фунтів. За допомогою генератора створюють коло току крізь ЗП. Для цього на деякій відстані розміщують (забивають) струмовий допоміжний електрод і потенційний допоміжний електрод для вимірювання падіння напруги на опорі досліджуваного ЗП (при проходженні крізь нього току). Вибірний вольтметр виділяє на тлі завад корисний сигнал, який є пропорційним вимірюваному опору ЗП. Недолік пристрою, як і попереднього, полягає в функціональній вузькості. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті та результату, що досягається, є пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів КЛИ-80, ГК-80 [див. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 92.2.899.001 ТО.Мин. энергетики и электрификации СССР, ПО ю С П 10510 "Союзэнергоавтоматика", Львовское специализированное производственное предприятие "Спецэнергоавтоматика"], Воно містить задаючий генератор, репстратор (приймач), а також датчик у вигляді індукційного перетворювача і токовий електрод Згаданий пристрій дозволяє виявляти траси прокладення і глибину залягання підземних провідних об'єктів, а саме кабелів Але його недоліком, як і у описаних вище рішень, є функціональна вузькість Пристрій, хоча і може при необхідності виконувати діагностику ЗП, але лише у згаданому вище обсязі, оскільки реєструє тільки наявність магнітного поля навкруги шин Крім цього, слід також зазначити, що в ньому відсутні - можливість визначення напруги дотику в потенційно небезпечних місцях (на обладнанні), - можливість визначення опору ЗП, - можливість вимірювання опору грунта, - можливість виявляти шляхи розтікання струмів з обладнання при ударах блискавки або КЗ, тобто струмів в разі авари, - можливість здійснювати в наступному на основі цих даних розрахунок схеми розподілу потенціалів Все перелічене, як згадувалося вище, входить до переліку нормативних вимог до діагностики ЗП В основу корисної моделі поставлене завдання створення удосконаленого пристрою з розширеними функціональними можливостями, який дозволяє визначати напругу дотику, опір ЗП, опір ґрунту, виявляти шляхи розтікання струмів з обладнання при ударах блискавки або КЗ, а також на основі отриманих експериментальних даних здійснювати розрахунок схеми розподілу потенціалів на території енергоспоруди Поставлене завдання вирішується тим, що в пристрої для діагностики підземних провідних об'єктів, який містить задаючий генератор, репстратор, датчик у вигляді індукційного перетворювача і струмовий електрод, згідно з корисною моделлю додатково уведені потенційні електроди та вимірювач напруги, при цьому вимірювач напруги уведений до репстратора Поставлене завдання вирішується також тим, що індукційний перетворювач виконаний у вигляді повітряного трансформатора і розміщений у додатково введеному немагнітному екрані Введення потенційних електродів в пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів, а також вимірювача напруги у склад репстратора розширює функціональні можливості пристрою, привносячи чотири додаткові функції, а саме - можливість вимірювання напруги дотику на обладнанні, - можливість вимірювання опору ЗП, - можливість вимірювання опору ґрунту, - можливість виявлення шляхів розтікання струмів з обладнання при ударах блискавки або КЗ, тобто струмів у випадку аварії З появою цих додаткових функцій виникає також можливість розрахунку розподілу потенціалів по території досліджуваного об'єкту Виконання індукційного перетворювача у вигляді повітряного трансформатора і розташування його у додатково введеному немагнітному екрані дозволяє виключити вплив електростатичного поля, а також вести усунення сторонніх сигналів і, кінець кінцем, дає можливість роботи в умовах електромагнітних завад ( в межах підстанцій) Заявникові відоме, як вже згадувалося, застосування індукційного перетворювача, вимірювача напруг у складі репстратора у пристроях Ф 4103, EASYLOC та ін Але в цих рішеннях згадані блоки використовуються поодинці, для виконання часткових завдань і не дозволяють здійснювати комплексну діагностику енергооб'єкту Приклад виконання корисної моделі ілюструється кресленням, на якому зображена функціональна схема пристрою У подальшому викладенні корисна модель описується в деталях, наведених для даного конкретного прикладу, що його показано на кресленні КІЛЬКІСТЬ прикладів не обмежена даним кресленням Пристрій для діагностики підземних провідних об'єктів, а саме для заземлювальних пристроїв (ЗП), містить задаючий генератор 1, репстратор 2, датчик 3, струмові і потенційні електроди 4,5 ВІДПОВІДНО У генераторі 1 передбачена можливість настроювання на декілька різних фіксованих частот Датчик 3 виконаний у вигляді індукційного перетворювача і конструктивно являє собою повітряний трансформатор, якого розміщено до немагнітного екрану ( на схемі не показано), Репстратор 2 містить вимірювач б напруженості магнітного поля і вимірювач 7 напруг В робочому стані пристрій підключено до обстежуваного ЗП 8 та одиниць обладнання 9, що розміщені на території, яку займає ЗП 8 Пристрій працює таким чином За його допомогою генерують ЗМІННІ напругу і струм заданої частоти до ЗП 8, вимірюють їх ДІЮЧІ значення і визначають наявність та величину створюваного згаданим током магнітного поля на об'єкті дослідження При визначенні реального розташування ЗП (пошуку трас укладення заземювачів ЗП 8) задаючий генератор 1 підключають до двох різних віддалених точок ЗП 8 (наприклад, на відкритих розподільчих пристроях одна з точок - корпус трансформатора, а інша - заземлювальний спуск обладнання) До елементів ЗП 8 генерують змінний струм заданої напруги і частоти Струм розтікається по ЗП 8, наводячи при цьому магнітне поле, наявність якого і визначають для виявлення об'єкта в ґрунті Починаючи рух від однієї з точок приєднання, за допомогою датчика 3 знаходять напрям на поверхні землі, який відповідає максимуму показань репстратора 2 (його вимірювача 6 напруженості магнітного поля) Поступово переходячи від одного вузла ЗП 8 до іншого, встановлюють розташування заземлювальних шин (трасу їх укладення) По результатах виміру шина наноситься на план обєкту Зменшення максимуму показань вимірювача 6 напруженості магнітного поля може говорити, наприклад, про розгалуження шини (ЗП 8), або про збільшення глибини її залягання При необхідності виявити трасу укладки заземлювача, якого підключено тільки з однієї сто рони, діють наступним чином До ЗП 8 підключають один вивід генератора 1, а інший - до струмового електроду 4 При цьому струмовий електрод 4 забивають на передбачуваному МІСЦІ розташування шин і, пересуваючи його уздовж траси, по максимуму магнітного поля визначають розташування останньої При вимірюванні опору ЗУ 8 створюється коло току крізь досліджуване ЗП Для цього на деякій відстані від нього забивають в землю струмовий електрод 4 і потенційний електрод 5 для вимірювання падіння напруги у опорі досліджуваного ЗП 8 (при протіканні крізь нього струму) Генератор 1 підключають одним кінцем до одиниці обладнання 9, а іншим - до струмового електроду 4 Вимірювач 7 напруги підключають одним кінцем до обраного заземлюваного обладнання 9, а іншим - до потенційного електроду 5 і фіксують його показання, після чого за його допомогою вимірюють падіння напруги на опорі шунта ( на кресленні не показаний) генератора 1 Потенційний електрод 5 пересувають, вимірюючи падіння напруги, до тих пір, доки не отримують стаціонарне значення величин Потім це значення ділять на струм, що протікає крізь ЗП 8, і отримують опір ЗП 8 Шляхи розтікання струму при ударі блискавки і КЗ визначають так Генератор 1 підключають до корпусу обладнання 9 Вимірюють напруженість магнітного поля в МІСЦІ підключення і приймають отримане значення за 100% Підносять репстратор 2 до кожного розгалуження від об'єкту (наприклад, заземлювачам, кабелю, трубопроводам, металоконструкціям) і за допомогою вимірювача 6 виявляють долю напруженості 8 10510 магнітного поля, що м наведено струмами, які протікають у розгалуженні По отриманим величинам виявляють, куди ще основна частина току При цьому якщо у заземлювач попаде менше 50% току, роблять висновок про наявність несправності і необхідності її усування Вимірювання напруги дотику на території електроустанов проводять наступним чином Імітують протікання струму замикання крізь досліджуване обладнання 9 Для цього підключають одним кінцем до обладнання 9, а іншим - до струмового електроду 4 Після ЧОГО вимірювачем 7 вимірюють напругу на опорі в 1 кОм, який імітує опір тіла людини і підключений між допоміжним потенційним електродом 5 (місце розташування ніг людини) і точкою можливого дотику до обладнання 9 Потім за його допомогою вимірюють падіння напруги на опорі шунта ( на кресленні не показано) генератора 1 Напругу дотику визначають шляхом розрахунку Визначення питомого опору ґрунту здійснюють по методиці Веннера Таким чином, запропонований пристрій є універсальним по функціям і забезпечує у повному обсязі необхідні згідно з нормативними вимогами вимірювання Пристрій дає можливість виявляти трасу укладення шини, яка підключена лише з одного боку, що не дозволяє робити жоден з відомих пристроїв аналогічного призначення Окрім цього, слід відзначити суттєве покращення експлуатаційних параметрів невеликі вагу і габарити, можливість одночасної роботи на досліджуваній ДІЛЯНЦІ декількох бригад з пристроями завдяки використанню вибіркових фільтрів та декількох фіксованих частот задаючого генератора 2 5 Ф 7 —і —і і і • 6 3 \ Комп'ютерна верстка Г Паяльніков \ Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького, 45, м Київ, МСП 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності' вул Глазунова 1 м К и ї в - 4 2 01601