СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ЭЛЕМЕНТА ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И ГЛУБИНЫ ЕГО ЗАЛЕГАНИЯ ПО ТРЕМ ИЗМЕРЕНИЯМ Российский патент 2008 года по МПК G01R27/20 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания и расстояния до элементов заземляющего устройства объектов энергоснабжения и тяговых подстанций железнодорожного транспорта.

Известен способ определения глубины залегания подземных сооружений, согласно которому выход генератора подключают к подземному сооружению, определяется трасса подземного сооружения, ось индукционной рамки поворачивают на угол 45 градусов к вертикальной плоскости, проходящей через кабель, отводят рамку в сторону от намеченной трассы. Расстояние от трассы подземного сооружения до зоны отсутствия ЭДС считают равным глубине залегания подземного сооружения (Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М. - 1982).

Недостатком известного способа является то, что процесс ориентирования катушек в пространстве значительно усложняет измерения, приводит к существенным временным и трудовым затратам и не позволяет получить достоверные результаты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения глубины залегания горизонтальных заземлителей, согласно которому источник переменного тока подключают к заземляющему устройству, определяют трассу прокладки элементов заземляющего устройства, измеряют напряженность электромагнитного поля на поверхности земли над элементом заземляющего устройства H₁, перемещают датчик на известное расстояние "а" в сторону от элемента заземляющего устройства, измеряют напряженность электромагнитного поля Н₂, глубину залегания горизонтального элемента заземляющего устройства определяют по соотношению

(Патент 2245558, Россия, МПК⁷ G01R 27/20. Способ определения глубины залегания элементов заземляющего устройства. /Кандаев В.А., Свешникова Н.Ю., Кандаев А.В.).

Недостатком данного способа является необходимость измерения напряженности электромагнитного поля непосредственно над элементом заземляющего устройства, что по различным причинам не всегда возможно (например, наличие в этом месте строительных конструкций, их фрагментов или неровностей грунта). Данный способ не дает возможности определить расстояние до элемента заземляющего устройства. Кроме того, необходимо точно определить трассу прокладки элементов заземляющего устройства.

Цель изобретения - возможность определения глубины залегания элементов заземляющего устройства из любой точки пространства, возможность определения расстояния до горизонтального элемента заземляющего устройства.

Для достижения этой цели в предлагаемом способе определения расстояния до элемента заземляющего устройства и глубины его залегания по трем измерениям, включающим подключение источника переменного тока к заземляющему устройству, определение примерной трассы прокладки элементов заземляющего устройства, измерение напряженности электромагнитного поля H₁ на поверхности земли на неизвестном расстоянии "у" от элемента заземляющего устройства, перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а₂" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н₂, перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а₃" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н₃, расстояние "у" до элемента заземляющего устройства и глубину залегания "h" горизонтального элемента заземляющего устройства определяют по соотношениям:

где

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего измерения по данному способу.

Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля 1, блок вычисления модуля 2, измерительный прибор 3 и генератор 4, подключенный к заземляющему устройству 5.

Расстояние до элемента заземляющего устройства и глубина залегания горизонтального элемента определяется следующим образом. При подключении генератора 4 к заземляющему устройству и расположении предлагаемого устройства на поверхности земли на расстоянии "у" от элемента 5, расположенного на глубине "h", напряженность магнитного поля тока горизонтального элемента преобразуется датчиком напряженности магнитного поля 1 в напряжение U_x, U_у и U_z, которые подаются на вход блока вычисления модуля 2. На выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₁, равный модулю напряжения , пропорционального напряженности магнитного поля H₁. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а₂" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₂, пропорциональный напряженности магнитного поля Н₂. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а₃" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₃, пропорциональный напряженности магнитного поля Н₃. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3.

Определение расстояния до элемента заземляющего устройства и глубины его залегания производится следующим образом. Напряженность магнитного поля от тока в элементе заземляющего устройства преобразуется датчиком напряженности магнитного поля в напряжение U с коэффициентом преобразования К, т.е.

U=KH.

Тогда при расположении датчика на поверхности земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

где I - ток в элементе заземляющего устройства,

r₁ - расстояние от центра элемента заземляющего устройства до датчика напряженности магнитного поля 1, причем

При расположении датчика на известной высоте "а₂" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

где I - ток в элементе заземляющего устройства,

h - глубина залегания элемента заземляющего устройства,

а₂ - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,

у - расстояние до элемента заземляющего устройства.

При расположении датчика на известной высоте "а₃" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

где I - ток в элементе заземляющего устройства,

h - глубина залегания элемента заземляющего устройства,

а₃ - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,

у - расстояние до элемента заземляющего устройства.

Откуда, приравняв токи, зная расстояния "а₂" и "а₃", находим

где

В данном способе производится три измерения, что позволяет определить расстояние до горизонтального элемента заземляющего устройства и глубину залегания элементов заземляющего устройства из любой точки пространства.

В предлагаемом способе определения расстояния до элемента заземляющего устройства и глубины его залегания по трем измерениям производят подключение источника переменного тока к заземляющему устройству и определение примерной трассы прокладки элементов заземляющего устройства, Кроме того, производят измерение напряженности электромагнитного поля Н₁ на поверхности земли на неизвестном расстоянии "у" от элемента заземляющего устройства, затем перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а₂" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н₂, затем перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а₃" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н₃, а расстояние "у" до элемента заземляющего устройства и глубину залегания "h" горизонтального элемента заземляющего устройства определяют по определенным уравнениям. Изобретение обеспечивает возможность определить расстояние до горизонтального элемента заземляющего устройства и глубину залегания элементов заземляющего устройства из любой точки пространства. 1 ил.

Способ определения расстояния до элемента заземляющего устройства и глубины его залегания по трем измерениям, включающий подключение источника переменного тока к заземляющему устройству, определение примерной трассы прокладки элементов заземляющего устройства, отличающийся тем, что измерение напряженности электромагнитного поля Н₁ на поверхности земли проводят на неизвестном расстоянии "у" от элемента заземляющего устройства, перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а₂" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н₂, перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а₃" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н₃, расстояние "у" до элемента заземляющего устройства и глубину залегания "h" горизонтального элемента заземляющего устройства определяют по соотношениям:

, ,

где r₁ - расстояние от центра элемента заземляющего устройства до датчика,

,

H₁ - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,

Н₂, Н₃ - напряженности электромагнитного поля на высотах "а₂" "а₃" над поверхностью земли соответственно,

"а₂", "а₃" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.