Устройство для измерения сопротивления заземления Российский патент 2020 года по МПК G01R27/20 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам контроля состояния цепи заземления.

Известно устройство для измерения сопротивления заземления карьерных электроустановок, содержащее источник питания, выпрямительные устройства, удаленный электрод, который служит для подсоединения к заземляющему устройству оборудования потребителя, блок измерения и измерительный прибор, вход которого подсоединен к выходу блока измерения (RU, №20175, G01R 27/20, 20.10.2001). В этом устройстве в качестве источника питания используется перестраиваемый генератор измерительного тока частотой 90-170 Гц и напряжением до 500 В, а также выпрямительные устройства и стабилизаторы напряжения. Блок измерения выполнен из усилителя, синхронного детектора и интегратора. Измерительный прибор выполнен из переменного резистора и индикатора. Используются два удаленных электрода - потенциальный и токовый.

Ограничениями известного устройства являются недостаточно высокая скорость измерений из-за необходимости проведения измерений дважды с переменой на клеммах проводов потенциального и токового электродов с повторной регулировкой измерительного прибора; необходимость встраивания в заземляющее устройство потребителя щереключателя проводов потенциального и токового электродов и резистора, что снижает надежность и точность проведения измерений.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство для измерения сопротивления заземления (RU, №140217, G01R 27/00, 10.05.2014). В качестве источника цитания для данного устройства использованы фазовая и нулевая шины сети. Фазовая и нулевая шины подсоединены к блоку формирования тестового тока, при этом шина заземления, подсоединенная к заземляющему устройству электроустановки, также подсоединена к уходам выпрямительных устройств посредством их быстроразъемных соединителей. Блок измерения выполнен из канала измерения Напряжения, канала измерения тока и делителя. Выходы выпрямительных устройств соответственно по отдельности подсоединены к входу канала измерения напряжения и к входу канала измерения тока блока измерения. Удаленный электрод соединен с опорным вводом выпрямительного устройства, подсоединенного к входу канала измерения напряжения. Выход канала измерения напряжения подсоединен к первому входу делителя, выход канала измерения тока подсоединен ко второму входу делителя, выход которого служит выходом блока измерения. Управляющий выход блока управления соответственно подсоединен к управляющим входам блока формирования тестового тока, блока измерения и измерительного прибора.

Недостатком данного устройства является низкая надежность. При стекании токов молний через заземлитель устройство попадает под высокое напряжение, что может привести к его выходу из строя.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - повышение надежности.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения сопротивления заземления, содержащее шину заземления, подключенную к заземляющему устройству электроустановки, удаленный электрод, блок измерения, дополнительно содержит блок гальванической развязки для датчика тока, вход которого подключен к шине заземления, а выход - к первому входу блока измерения, блок гальванической развязки для датчика напряжения, первый вход которого подключен к шине заземления, второй вход подключен к удаленному электроду, а выход - к второму входу блока измерения, выход которого подключен к входу блока вывода информации через последовательное соединение блока преобразования и блока сравнения.

Сущность устройства поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства для измерения сопротивления заземления.

Устройство для измерения сопротивления заземления содержит шину Заземления 1, подключенную к заземляющему устройству электроустановки 2, блок гальванической развязки для датчика тока 3, вход которого подключен к шине заземления 1, а выход - к первому входу блока измерения 6, блок гальванической развязки для датчика напряжения 4, первый вход которого подключен к шине заземления 1, второй вход подключен к удаленному электроду 5, а выход - к второму входу блока измерения 6. Блок измерения 6 выполнен в виде датчика тока 7, входом которого служит первый вход блока измерений 6, датчика напряжения 8, входом которого служит второй вход блока измерений 6, и делителя 9, входом которого служат выходы датчика тока 7 и датчика напряжения 8. Выход делителя 9 служит выходом блока измерения 6, который подключен к входу блока вывода информации 12 через последовательное соединение блока Преобразования 10 и блока сравнения 11.

Устройство автоматического измерения сопротивления заземления работает следующим образом.

Источником энергии для измерений служат непреднамеренные электромагнитные процессы, к которым можно отнести молниевые разряды и переходные процессы в результате переключений на высоковольтных линиях электропередачи. При таких процессах заземляющее устройство электроустановки 2 может попадать под высокое напряжение, а ток, протекающий по нему и шине заземления 1, достигать значения в десятки килоампер, что, в свою очередь, губительно для оборудования и приводит к его выходу из строя. Для обеспечения нормальной работы измерительных средств устройство содержит блоки гальванической развязки для датчика тока 3 и датчика напряжения 4, входы которых подключаются к шине заземления 1.

] Измерение тока, протекающего по заземляющему устройству электроустановки, осуществляется при помощи датчика тока 7. Техническая реализация блока гальванической развязки для датчика тока 3 и самого датчика тока 7 возможна при использовании трансформатора тока электронного оптического с гибким чувствительным элементом (ТТЭО-Г) копаний «Профотек». ТТЭО-Г оснащен АЦП, таким образом, измеренная величина тока в виде двоичной последовательности попадает на первый вход делителя 9.

Измерение напряжения, под которое попадает заземляющее устройство электроустановки, осуществляется при помощи датчика напряжения 8. Техническая реализация блока гальванической развязки для датчика напряжения 4 и самого датчика напряжения 8 возможна при использовании делителя напряжения емкостного электронного (ДНЕЭ) компании «Профотек». ДНЕЭ оснащен АЦП, таким образом, измеренная величина напряжения в виде двоичной последовательности попадает на второй вход делителя 9.

Так как поступающая информация в делитель 9 является цифровой, его реализация возможна на базе микропроцессорной техники. Полученное в делителе 9 отношение мгновенного напряжения и тока является мгновенным сопротивлением заземления. Нормируемым параметром является стационарное сопротивление заземления (сопротивление на промышленной частоте). Поэтому необходимо внести поправки, учитывающие частотные свойства грунта, для определения стационарного сопротивления. Для этого информация из делителя 9 попадает на вход блока преобразования 10, который также можно реализовать с использованием микропроцессоров. В блоке преобразования 10 происходит перерасчет мгновенного значения сопротивления заземления в стационарное.

После определения стационарного сопротивления заземления Информация с выхода блока преобразования 10 поступает в блок сравнения 11, где происходит соотнесение полученного значения с нормативным значением сопротивления заземления для обеспечения возможности вывода информации в виде соответствия / несоответствия сопротивления заземления Нормативному значению. Техническая реализация блока сравнения 11 возможна при помощи микропроцессорной техники. Информация о состоянии заземляющего устройства из блока сравнения 11 поступает по каналам связи на вход блока вывода информации 12, где происходит накопление статистических данных и отображение результатов измерения. Блок вывода информации 12 может быть представлен в виде компьютера со специализированным программным обеспечением.

По сравнению с прототипом данное устройство для измерения сопротивления заземления обладает повышенной надежностью за счет использования блоков гальванической развязки для датчика тока и датчика напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам контроля состояния цепи заземления. Технический результат: повышение надежности. Сущность: устройство для измерения сопротивления заземления содержит шину заземления, подключенную к заземляющему устройству электроустановки, удаленный электрод, блок измерения, блок гальванической развязки для датчика тока, блок гальванической развязки для датчика напряжения. Вход блока гальванической развязки для датчика тока подключен к шине заземления, а выход к первому входу блока измерения. Первый вход блока гальванической развязки для датчика напряжения подключен к шине заземления, второй вход подключен к удаленному электроду, а выход ко второму входу блока измерения. Выход блока измерения подключен к входу блока вывода информации через последовательное соединение блока преобразования и блока сравнения. 1 ил.

Устройство для измерения сопротивления заземления, содержащее шину заземления, подключенную к заземляющему устройству электроустановки, удаленный электрод, блок измерения, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок гальванической развязки для датчика тока, вход которого подключен к шине заземления, а выход - к первому входу блока измерения, блок гальванической развязки для датчика напряжения, первый вход которого подключен к шине заземления, второй вход подключен к удаленному электроду, а выход - к второму входу блока измерения, выход которого подключен к входу блока вывода информации через последовательное соединение блока преобразования и блока сравнения.