Способ выявления «низкоомных»
опор внутри групповых заземлений
Если при измерении входного сопротивления группового заземления
полученное значение свидетельствует о наличии «низкоомных» опор, то
возникает две задачи. Первая — выявить, какие именно опоры имеют
нарушение изоляции, и измерить их индивидуальные сопротивления. Вторая—
оценить влияние на них группового заземления в плане перетекающих токов.
Для облегчения проверки индивидуальных сопротивлений опор в групповых
заземлениях и оперативного проведения других измерений, требующих
выведения опор, на Московской дороге используется специальная схема
монтажа, показанная на рис. 23.
В соответствии с [5], индивидуальные сопротивления опор, составляющих
групповое заземление, могут быть определены по отношению U3/UT
(где U3 — приращение градиента потенциала вблизи опоры; UT
— приращение потенциала «трос — земля» при приложении к тросу источника
напряжения). Величины U3 и UT
измеряются по схеме рис. 24 следующим образом. Трос группового
заземления Г3 кратковременно соединяют с тяговым рельсом,
синхронно измеряют приращение напряжения «трос — земля» UT
по отношению к установленному в середине пролета в створе опор
измерительному электроду. Одновременно измеряют приращение разности
потенциалов U3 между двумя
измерительными электродами Э, один из которых устанавливают
непосредственно у опоры, а второй — на фиксированном расстоянии от опоры
в направлении вдоль пути.
Если расстояние между электродами составляет 1 м, для оценки значения
сопротивления конструкции можно пользоваться следующими данными:
U3/UT
. больше 0,4 больше 0,1 больше 0,01
Rоп, Ом........меньше 10 меньше 100 меньше
1000
Как правило, для групповых заземлений, включающих в себя только
железобетонные опоры, количество низкоомных опор не превышает 20%, что
на практике соответствует одной — трем опорам в группе. Следовательно,
не обязательно рассчитывать сопротивления по вышеприведенным данным,
особенно, если измерения непосредственно предшествуют отсоединению «низкоомных»
опор от заземляющего троса. Какие именно опоры являются «низкоомными»,
можно выяснить, сравнив отношения U3/UT у всех опор в групповом
заземлении. Если предпочтение отдано такому способу контроля, расстояние
между электродами может быть больше, чем 1 м.
Недостатки рассмотренного способа выявления «низкоомных» опор связаны,
главным образом, с необходимостью четкой синхронизации момента
подключения к рельсу с моментом производства измерений. Такая
синхронизация крайне осложнена, если подключение осуществляется
шунтированием защитного элемента при длинных группах или на кривых.
Подключать трос к рельсовой сети можно с помощью переносной штанги из
изолирующего материала, внутри которой проходит проводник, имеющий с
одного конца крюк для завески на трос, а с другой — зажим для контакта с
рельсом.
Принципиальным ограничением рассмотренного выше способа выявления «низкоомных»
опор является необходимость присутствия на рельсах потенциалов, больших
10 В. В противном случае смещение градиента точек земли оказывается
слишком малым, чтобы быть измеренным с достаточной точностью прибором
типа М231 с пределом измерений 1 В, Переход же на низкие пределы не
всегда возможен из-за ограниченною входного сопротивления М231.
Когда трос группового заземления соединяется с тяговым рельсом, то к
опорам прикладывается не только составляющая потенциала «рельс — земля»,
связанная с утечкой тягового тока, но и составляющая,- создаваемая
утечкой сигнального тока. Можно так модернизировать схему измерений,
чтобы фиксировать эффект только этой, стабильной (при неизменных
сигналах) составляющей потенциала. Для этого коммутация цепи «рельс —
трос» производится через разделительный конденсатор, не пропускающий
постоянный ток, а измерение градиента потенциалов земли — с помощью
высокоомного милливольтметра переменного тока.
Опыт ряда дорог подтверждает эффективность использования в
рассматриваемом методе не потенциала «рельс — земля», а каких-либо
дополнительных источников. Такими источниками могут быть переносимые
аккумуляторы, мотор-генератор и т. п. Естественно, использование
независимого от наличия тяговой нагрузки, источника облегчает измерения,
так как в этом случае потенциал «трос — земля» стабилен и уже известен.
Это позволяет снизить требования к синхронизации измерений и
подключений.
Физические основы как исходного метода [5], так и всех рассмотренных
вариантов, заключаются в следующем. Значение тока (переменного или
постоянного), стекающего с опоры, обратно пропорционально сопротивлению
опоры. Ток стекает в грунт и течет по мере удаления от заземлителя через
все большее поперечное сечение грунта. Наибольшая плотность тока и
соответственно падение напряжения на единице длины получаются вблизи
заземлителя, а по мере удаления от заземлителя эти показатели снижаются.
Чем больше ток, тем больше измеряемое падение напряжения в грунте — тем
меньше сопротивление опоры. Здесь же определим часто используемое
понятие «далекая земля». На некотором расстоянии от опоры (рельса,
подземного сооружения) уже не. обнаруживается смещение разности
потенциалов между двумя точками земли под влиянием наложенного на объект
тока. Места, отвечающие этому условию, называются далекой землей.
В последнее время активно развиваются методы поиска «низкоомных» опор,
основанные на измерении электромагнитного поля, создаваемого протекающим
по опоре током от внешнего источника. Так, на Московской дороге успешно
эксплуатируется несколько комплектов аппаратуры, представляющих собой
стандартные искатели повреждений кабелей.
Искатель повреждений кабелей типа ИПК-4 конструктивно состоит из двух
блоков: генераторного и
поискового. Генераторный блок содержит мультивибратор, на выходе
которого подключен повышающий трансформатор. Поисковый блок представляет
собой индуктивный датчик, сигнал которого, пропорциональный значению
электромагнитного поля, усиливается и подается в наушники, что позволяет
фиксировать наличие короткого замыкания по пропаданию полезного сигнала
при движении вдоль трассы. Схема измерений при поиске «низкоомных» опор
показана на рис. 25. Генераторный блок может подключаться между тросом
группового заземления ГЗ и рельсом либо между тросом ГЗ и металлическим
электродом Э, заглубленным в грунт. В обоих случаях переменный ток
частотой (760±40) Гц протекает по цепи «трос — опоры — земля — рельс
(электрод)». Контроль выходного сигнала осуществляется по силе звука в
наушниках или с помощью милливольтметра переменного тока. Возможна
фиксация протекания тока по «низкоомным» опорам и его уменьшения в тросе
в месте нахождения шунта — опоры с низким сопротивлением.