Способ измерения удельного электрического сопротивления земли по д.а. ирха (варианты)
Владельцы патента RU 2340911:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет (RU)
Изобретение относится к энергетике и, в частности, к строительству линий электропередачи, трансформаторных подстанций и других объектов. Способ измерения удельного электрического сопротивления земли для заземляющих устройств линий электропередачи включает контакт земли с измерительными электродами, измерение напряжения между электродами при пропускании через землю заданного тока, вычисление удельного сопротивления земли по измеренным значениям напряжения и тока. Согласно изобретению измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, которые погружают параллельно поверхности земли в боковую стенку котлована и располагают на одной линии в вертикальной плоскости, совпадающей с осью котлована в пределах его полной глубины от поверхности земли до основания. Также предложены еще два варианта предложенного способа. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости работ при измерениях, снижение времени, затрачиваемого на измерения; повышение точности измерений сопротивления путем его измерения непосредственно в котловане для опоры перед ее установкой. 3 н.п. ф-лы, 3 ил,
Изобретение относится к энергетике и, в частности, к строительству линий электропередачи, трансформаторных подстанций, электрической защиты металлоконструкций в земле и других объектов.
Известны способы измерения удельного электрического сопротивления земли с использованием системы электродов, погружаемых вертикально в поверхностный слой земли на определенном расстоянии друг от друга и соединяемых с измерительными приборами (Коструба С.И. Измерение электрических параметров земли и заземляющих устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1983, 43-45 с. [1]).
Общим недостатком известных способов измерения удельного сопротивления земли является то, что они дают результаты, существенно зависящие от состояния верхнего слоя земли, его сезонных изменений, погодных условий, и слабо отражают характеристики нижезалегающих пластов земли.
Особенно негативно перечисленные недостатки проявляются в процессе строительства воздушных линий электропередачи. В проектной документации на строительство линий, как правило, указывается средняя величина удельного сопротивления земли на всей трассе линии, или на ее отдельных участках, до разбивки мест установки опор на местности.
Фактически, удельное сопротивление земли имеет разную величину на каждом пикете, в точке установки каждой отдельной опоры. Это обусловлено рельефом местности, геологическим строением и минеральным составом земли, временем года в момент выполнения работ и др.
Вследствие этого сопротивление заземляющих устройств опор часто оказывается существенно ниже нормированных значений, что ведет к излишним расходам материальных и трудовых затрат на строительство или к увеличению сопротивления заземления выше указанных в нормах, что вызывает необходимость производства дополнительных работ.
Известен способ определения удельного сопротивления земли в лабораторных условиях путем обработки в специальных установках образцов земли, отобранных из скважин или шурфов, расположенных в зоне предполагаемой установки опор (ГОСТ 9.602-89 «Сооружения подземные» Приложение 1).
Недостатком такого способа является большая трудоемкость работ и значительный разрыв во времени между моментом отбора образца земли и установкой опоры на местности.
Известен способ измерения удельного электрического сопротивления земли по патенту RU 2284532 С1, класс МПК G01R 27/08. Опубликовано 27.09.2006, Бюл. №27 (принято за прототип).
Способ включает измерение удельного сопротивления непосредственно в земле на образце, электрически изолированном от прилегающей массы земли, без извлечения образца из скважины, а измерительное напряжение подводят к образцу со стороны его вертикальных торцов, вычисление удельного сопротивления по измеренным значениям напряжения и тока.
Недостатком этого способа является то, что он требует больших затрат труда на проведение вспомогательных операций при бурении скважины, особенно при бурении на большую глубину, соизмеримую с глубиной закрепления опоры в земле, или в плотных слоях земли.
Техническим решением задачи является: снижение трудоемкости работ при измерениях, снижение времени, затрачиваемого на измерения; повышение точности измерений сопротивления путем его измерения непосредственно в котловане для опоры перед ее установкой.
Поставленная задача решается тем, что способ измерения удельного электрического сопротивления земли по Д.А.Ирха (варианты) для заземляющих устройств линий электропередачи включает контакт земли с измерительными электродами, измерение напряжения между электродами при пропускании через землю заданного тока, вычисление удельного сопротивления земли по измеренным значениям напряжениям и тока.
По варианту 1 измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, которые погружают параллельно поверхности земли в боковую стенку котлована и располагают на одной линии в вертикальной плоскости, совпадающей с осью котлована в пределах его полной глубины от поверхности земли до основания.
По варианту 2 измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, которые погружают параллельно поверхности земли в боковые стенки котлована и располагают попарно в диаметрально противоположных точках стенок котлована послойно от поверхности земли до его основания.
По варианту 3 измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линий электропередачи с помощью измерительных электродов, один из которых погружен вертикально непосредственно в дно котлована, а остальные вертикально в поверхностный слой земли вблизи котлована.
На чертежах, фиг.1, 2, 3 показаны варианты способа измерения удельного электрического сопротивления земли по Д.А.Ирха, где на:
- фиг.1 (варианта 1) - электроды расположены на одной линии вдоль стенки котлована;
- фиг.2 (вариант 2) - электроды расположены попарно в диаметрально противоположных точках вдоль стенок котлована;
- фиг.3 (вариант 3) - один электрод расположен на дне котлована, а остальные электроды на поверхности земли.
Способ измерения удельного электрического сопротивления земли по Д.А.Ирха осуществляется следующим образом.
При строительстве воздушных линий электропередачи в соответствии с проектом по трассе линии выбирают участки земли для расположения каждой опоры и устанавливают специальный знак-пикет. Бурильно-крановую машину устанавливают точно на пикет и бурят в земле вертикальный цилиндрический котлован 1 на заданную проектом глубину. Сразу же после извлечения бура и зачистки котлована 1 от разрыхленной осыпавшейся земли выполняют измерения удельного сопротивления по выбранному варианту:
- по варианту 1, фиг.1 - в боковую стенку котлована 1 вдоль вертикальной линии погружают измерительные электроды 2, горизонтально по отношению к поверхности земли, и с помощью изолированных проводников 3, снабженных зажимами 4, присоединяют к измерительным приборам (не показаны);
- по варианту 2, фиг.2 - в боковые стенки котлована 1 вдоль диаметрально противоположных вертикальных линий попарно погружают измерительные электроды 2, горизонтально поверхности земли, и с помощью измерительных проводников 3 с зажимами 4 присоединяют каждой электрод 2 к измерительным приборам;
- по варианту 3, фиг.3 - в дно котлована 1 по его центру вертикально погружают один из измерительных электродов 2, а остальные электроды погружают за пределами котлована вертикально в поверхностный слой земли и с помощью проводников 3 с зажимами 4 присоединяют к измерительным приборам (не показаны).
Определение удельного сопротивления земли проводят по измеренным значениям напряжения и тока с помощью приборов или расчетов по формуле [1; 45...47 с.]:
где: ρ - удельное электрическое сопротивление земли, Ом*м;
ΔU - разность электрических потенциалов между измерительными электродами, В;
I - электрический ток, протекающий через землю, А;
К - коэффициент, зависящий от выбранного варианта измерений, взаимного расположения измерительных электродов, расстояния между ними, диаметра и глубины котлована.
Новизна предлагаемого способа заключается в том, что измерение среднего значения удельного сопротивления земли проводится не с поверхности земли через ее поверхностный слой, подверженный резким изменениям и отличающийся повышенным сопротивлением [1], а путем размещения измерительных электродов непосредственно в слои земли, прилегающие к подземной части опоры линии электропередачи, вскрытые при бурении котлована.
Способ измерения удельного электрического сопротивления земли по Д.А.Ирха, применяя разные варианты, позволяет определить: послойное удельное сопротивления земли в вертикальной плоскости по отношения к ее поверхности (варианта 1); послойное удельное сопротивление каждого слоя земли в горизонтальной плоскости по отношению к ее поверхности (вариант 2); общее среднее сопротивления слоя земли толщиной, равной глубине котлована (вариант 3); при этом точность измерений существенно возрастает.
Измеряя удельное сопротивление земли в вертикальной и горизонтальном направлениях (вариант 2), сложно определить коэффициент электрической анизотропии (относительная разница сопротивлений слоя земли в вертикальном направлении к ее сопротивлению в горизонтальном направлении) [1; 32с.], что очень важно для выбора места размещения заземлителей при монтаже заземляющего устройства, а также для расчетов распределения электрических потенциалов по поверхности земли над заземляющим устройством и на территории, прилегающей к опоре.
Способ измерения удельного электрического сопротивления земли по Д.А.Ирха предлагается использовать при строительстве воздушных линий электропередачи, для монтажа заземляющих устройств опор, молниеприемников, трансформаторных подстанций и во всех других случаях, когда для электроустановок в земле выполняются котлованы под фундаменты, опоры, стойки и т.п. Способ позволяет определить удельное сопротивление земли в точке непосредственного размещения электроустановки и ее заземляющего устройства.
По результатам измерений бригадир электромонтажной бригады в полевых условиях, до установки опоры, определяет, какую конструкцию заземляющего устройства выбрать, где и как ее разместить с тем, чтобы его сопротивление соответствовало нормам, а трудоемкость и стоимость были минимальными.
При этом достоверность и точность измерения выше, чем при измерениях другими электрическим способами, например ВЭЗ [1, 43 с.].
Включение способа в технологию строительства линий позволяет электромонтажникам с минимальными затратами труда и времени определить удельное сопротивление земли с учетом всех местных факторов, влияющих на сопротивление, включая многослойное строение земли, выбрать наиболее экономическую конструкцию заземляющего устройства, определить ее конструктивные размеры и способ монтажа.
1. Способ измерения удельного электрического сопротивления земли для заземляющих устройств линий электропередачи, включающий контакт земли с измерительными электродами, измерение напряжения между электродами при пропускании через землю заданного тока, вычисление удельного сопротивления земли по измеренным значениям напряжения и тока, отличающийся тем, что измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, которые погружают параллельно поверхности земли в боковую стенку котлована и располагают на одной линии в вертикальной плоскости, совпадающей с осью котлована в пределах его полной глубины от поверхности земли до основания.
2. Способ измерения удельного электрического сопротивления земли для заземляющих устройств линий электропередачи, включающий контакт земли с измерительными электродами, измерение напряжения между электродами при пропускании через землю заряженного тока, вычисление удельного сопротивления земли по измеренным значениям напряжения и тока, отличающийся тем, что измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, которые погружают параллельно поверхности земли в боковые стенки котлована и располагают попарно в диаметрально противоположные точки стенок котлована послойно от поверхности земли до его основания.
3. Способ измерения удельного электрического сопротивления земли для заземляющих устройств линий электропередачи, включающий контакт земли с измерительными электродами, измерение напряжения между электродами при пропускании через землю заданного тока, вычисление удельного сопротивления земли по измеренным значениям напряжения и тока, отличающийся тем, что измерения проводят непосредственно в котловане, пробуренном в земле для установки опоры линии электропередачи с помощью измерительных электродов, один из которых погружен вертикально непосредственно в дно котлована, а остальные вертикально в поверхностный слой земли вблизи котлована.
