Устройство для измерения напряжения прикосновения и шага и сопротивления заземления Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 G01R27/20 

Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено для снятия кривых распределения потенциало и оперативного контроля напряжений прикосновения и шага в зоне расстек Ния тока с заземпителя, также для измерения сопротивления заземления в электроустановках любого напряжения. : Известно устройство для измерени напряжения прикосновения и шага содержащее источник питания, соедин ный через коммутационный блок с ток выми электродами, и измерительный блок, содержащий амперметр и вольтI мерт, подключенные соответственно в цепи токовых и потенциальных электродов 1. Измерения производятся при искус ственном замыкании одной из фаз исто ника испытательного напряжения на землю. По измеренным значениям токо и напряжений расчетным путем определя1ртся действительные значения напря жений прикосновения и шага в случае аварийногорежима в сетях высокого напряжения. При этом требуется дважды Выполнить замеры: сначала напряжения прикосновения или шага, а зате потенциала на заземлителе. Величина напряжения электрической сети за вре tm между замерами может меняться, что приводит к погрешности при измерении. Кроме того, амперметр и вольт метр устройства фиксируют и аперполк ческие составляющие измеряемых токов и напряжения, что приводит к снижени точности, измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому йвляется устройство для измерения Напряжения прикосновения и шага и сопротивления заземления, содержащее измерительный блок, Выполненный в виЛе лргометр г с двумя рамками, Подключенными к диагоналям постоянного напряжения двух выпрялйтёлЕнТых MocioB, источник питания, один полюс которого через коммутационный блок и шунтирующий резистор соединен с ; fрвым токовым электродом, а второй - с вторым токовым электродом, переключателем на три положения и через диагональ переменного напр ажения второго выпрямительного моста и первый добавочный резистор - с пер вым потенциальным электродом, при этом второй полюс источника питания через переключатель, диахюналь переменного напряжения первого выпрямительного моста и через второй добавочный резистор соединен с вторым потенциальным электродом, а третий потенциальный электрод связан с пере ключателем на три положения. Путем установки переключателя в одно из по лржений производят измерения «апря- « жения прикосновения и iiiara или сопротивления заземления C2j. Недостатком такого устройства является низкая точность измерений, обусловленная тем, что в зоне изме-рений могут протекать блуждакмцие токи, которые наводят напряжение между потенциальными электродами. Устройство, в измерительном блоке которого использован логометр, не позволяет измерять величину наведенно;го напряжения, которое в отсутствие испытательного напряжения поступает только на одну рамку логот метра. При срабатываний коммутгщйонного блока наведенное напряжение от блуждающих токов складывается с наведенным испытательным напряжением. В результате этого показания устройства имеют погрешность/ зависящую от соотношения составляющих, обусловленных блуждающими и исды тательным токами. / Начало и конец шкалы известного устройства являются нелинейными вследствие нелинейности вольт-амперных характеристик выпрямительных мостов,к диагоналям которых подключены рамки логометра, следовательно, измерения малых и больших величин в пределах шкалы известного устройства являются недостаточно точными. Другим недостатком известного устройства является повышенная элект роопасность для обслужи в аняце го персонала, обусловленная тем, что для отсчета показаний испытательное напряжение необходимо подавать в течение относительно длительного времени (2-3 с). Цель изобретения - повышение точности и электробезопасности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряжения прикосновения и шага и сопротивления заземления, содержащем источник питания, соединенный первым полюсом с коммутационным блоком, а вторым - с токовым электродом, измерительный блок, соединенный с выходом коммутационного блока, вспомогательным токовым и двумя потенциальными электродами, измерительный блок выполнен в виде источника напряжения смещения и блоков измерения тока инапряжения, со$ тоящих из последоватеЛьно соединенных входного. узла, однополупериодного выпрямителя, зарядно-запоминающего узла и индикатора, подключенного к сдвоенному регулируемому резистору, причем вькрд зарядно-запоминающего узла блока измерения напряжения подключен к источнику напряжения смещения. На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит токовый электрод 1,. под ключе ннь1й к источнику 2 питания, вспомогательный т.оковь1й электрод 3, подключенный к входному узлу 4 органа 5 измерения тока, а также потенциальные электроды б и 7/ подключённые к входному узлу 8 орга-. на 9 из 4ерения напряжения, причем блоки 5 и 9 измерения тока и напряжения образуют измерительный блок устройства. .

Выходы узлов 4 и 8 подключены соответственно к однополупериодным выпрякителям 10 и 11, соединенным последовательнр с зарядно-запоминакяцими узлами 12 и 13. Выходы зарядно-запоминающих узлов 12 и 13 соединены соответственно с индикаторами тока 14 и напряжения 15, к которым последовательно подключен сдвоенный регулируемый резистор 16.

Второй выход зарядно-запоминанвдего узла 13 соединен с подвижным контактом низкоомного регулируемого резистора 17 источника 18 напряжения смещения, подключенного к выходу узла 19 управления коммутационного блока 20 .

Узел 19 управления соединен с формирователем 21 управляющих импульсов .непосредственно и, кроме того, через импульсную кнопку 22.

Выход формирователя 21 управляющих импульсов подключен к фазовому ключу 23 вход которого соединен с источником 2 питания и узлом 19 управ ления, а выход подключен к входному узлу 4.

Устройство работает следующим образом.

Токовый электрод 1, подключенный к полюсу источника 2 питания, и расположенный на нормированном расстоянии от негр вспомогательный токовый электрод 3 находятся в земле. Потенциальные электроды 6 и 7 устанавлйвеиотся на поверхности земли.

От протекания,в зоне измерения блуждающих токов Иа потенциальных электродах б и 7 наводится напряжение, которое через входной узел 8 органа 9 измерения напряжения поступает на однойолупериодный выпрямитель 11 и далее на вход заряднозапоминающего узла 13. Если на последний не поступает напряжение смещения от источника 18 напряжения смещения (подвижный контакт резистора 17. находится в крайнем левом положении), наведенное напряжение запомина тся и при максимально введенном резисторе 16 на индикаторе 15 напряжения фиксируется его величина. Для компенсации показаний индикатора 15 Напряжения в зарядно-запоминающий узел 13 одаиот напряжение смещения путем перемещения подвижного контакта регулируемого резистора 17 до

установки стрелки индикатора 15 на нлевую отметку.

После полной компенсации показаний индикатора 15 напряжения, т.е. исключения влияния блуждающих токов на. точность измерения, нажатием импульсной кнопки 22 запускается формирователь 21 управляющих импульсов. При этом с выхода формирователя 21 управляющих импульсов на вход фазового, ключа 23 поступают два импульса, сдвинутые на 0,01 с, которые его в нулевых точках синусоидального напряжения, поступающего от источника 2 питания, и по цепи фазовый ключ 23 - входной узел 4. - вспомогательный токовый электрод 3 земля - токовый электрод 1 протекает импульс переменного тока длительностью 0,02 с положительным первым полупериодом.

В однополупериодном выпрямителе 10 апериодическая составляющая испытательного тока заземления, затухающая в течение первого полупериода импульса переменного тока, не выпрямляется, а Выпрямляется и запоминается зарядно-запоминающим узлом 12 лишь второй полупериод импульса переменного тока, когда .апериодической составляющей уже-.; нет.

Измерение величин испытательного Тока заземления 1-. и напряжения прикосновения U (при установке потенциального электрода 6 в зоне растекания,, а потенциального электрода 7 в той же точке, что и токовый электрод 1) или напряжения шага .(при установке потенциальных электродов 6 и 7 .в зоне растекания- на расстоянии шага, равном 0,8 м) происходит в блоках 5 и 9 измерения тока и .напряжения по соответствуквдим цепям измерения тока: входной узел 4 однополупериодный выпрямитель 10 зарядно-запоминающий узел 12 - индикатор 14 тока и измерения напряжения; входной узел 8 - однополупериодный выпрямитель 11 - заряднозапоминающий узел 13 - индикатор 15 напряжения аналогично измерению напряжения, наведенного от блуждающих токов.

Подача напряжения смещения на зарядно-запоишнающий узел 13 практически не нарушает идентичности рабрт блоков измерения 5 и 9, так как сопротивление р-ез и стора 17, введенного в цепь заряда узла 13, существенно меньше общего зарядного сопротивле1.НИЯ. . .

60 Действительные значения- напряжения прикосновения или шага в случае аварийного, режима lln(ujQeB сетях высокого напряжения определяются по формУле 4,outaB п

ку- ток 5 Короткого замыкания системы.

В предлагаемом устройстве отношение определяется по шкале индикатора 15 напряжения следующим образом.

При одновременном фиксировании величин и Ufljiuj стрелку на шкале индикатора 14 тока устанавливают на 100 (путем изменения сопротивления сдвоенного регулируемого резистора 16, подключенного к индикаторам 14 и 15). При, этом в цепи индикатора 15 напряжения происходит пропорциональное изменение тока, и установившееся положение стрелки индикатора 15 напря жения укажет на величину отношения

n(ui)/.

Измерение величины сопротивления заземления (при установке потенциального электрода б в зоне нулевого потенциала, а потенциального электроа 7 в точке расположения токового лектрода 1) происходит аналогично

описанному Выше измерению отйошения Un(uj)|32no шкале индикатора 15 напряжения. .I

Выполнение измерительного блока в виде двух идентичных блоков измерения тока и напряжения, содержащих последовательно соединенные входной узел, выпрямитель, зарядно-запоминаю щий узел и индикатор с источником

0 напряжения смещения, подключенным

к блоку измерения напряжения, позво- . ляет повысить точность измерений путем устранения влияния блуждающих токов и исключения нелинейности шкалы измерений. Наличии в измерительном блоке зарядяо-запоминающих узлов позволяет сократить длительность действия испытательного напряжения в зоне измерений до 0,02 с, что повышает электробезопасность измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ Н ПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ И ШАГА И СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, содержащее источник питания, соединенный первы полюсом с коммутационным блоком, а вторым - с токовым электродом, изме рительный блок, соединенный с выходом коммутационного блока, вспомогательным токовым и двумя потенциальными электродами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности иэлектробезопасности измерений, иэмерительный блок выполнен в виде источника напряжения смещения и блоков измерения тока и напряжения, которые состоят из последовательно соединенных входного узла, однополупериодного выпрямителя, зарядно-запоминающего узла и индикатора, который подключен к сдвоенному регулируемому резистору, причем выход заряднозапоминающего узла блока измерения напряжения подключен к источнику на- § пряжения смещения.