Способ измерения сопротивления заземления в горизонтально слоистом двухслойном грунте

(19) Н) 1 Ч 3/О 4 ЕТ ЛЬСТВУ 37 енеров желез эмерение элект емли и эаземля ергоиэдат, 198(57) Изобретение электрораэведке, тивления эаземле относится к геомеряют силу тока тающих электродов и потенциалов к опротивление эасопрои к определениюия электродовйств. 1 ель велиредно е позаземляющих устрчение точности ивозбуждают в земл мерении. Поо электрическоВь ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ А ВТОРСКОМУ СВИ(71) Омский институтнодорожного транспор(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯЗАЗЕМЛЕНИЯ В ГОРИЗОНТАЛЬНО-СЛОИСТОМДВУХСЛОЙНОМ ГРУНТЕ ле двумя парами питающих электродов,расположенных на взаимно перпендикулярных линиях. Регистрируют ток, протекающий через них, Измеряют разностьпотенциалов между парами точек, принадлежащих этим линиям, для различныхрасстояний между питающими электродами, Дополнительно на линии, проходящей через первый питающий электроди перпендикулярной к линии профиля,помещают измерительный электрод вособую точку. В этой точке взаимноесопротивление между ним и этим электродом равно сумме взаимных сопротивлений между двумя парами электродовизмерительным и вторым питающим,а также выбранными питаИщими электродами. Измеряют разность потенциаловмежду вторым питающим и измерительным электродами. Изв цепи выбранных пии отношение разносттоку принимают эа сземления. 5 ил.;(3) слов ного эмерения сопрозаписываетсяЭп тпся основанием к тптп тивл) в виде: О +Зто сути, являетоптимальногольного электро Ут Р 1 что,выбортенци расположения пода. При этоммежду потенсооте удельные сопрот ветственно втор льтметр, в енныи ерво о 5 льным электрод заэемлителем,окажет величи емп тм И практическая озможна толь рах геоэлект ные эначени Из формул вид реализация услов ко при иэвестньж рического разрез о, чт я (1) эме апр Эм жения и токаземлитель че -а тивление э емо й ошибки призаземления ния Для вильного змерения сопр токовый (Т) итроды необходсительно цен тивлени тенциал так рас заэемли га, что эаэемлениный (П) эл ем тп пишется выраже тн оложит еля иы вэаи носительно друг румеж опротивлени Изобретение относится к геоэлектроразведке, к определению сопротивления заземления электродов и заземляющих устройств.с,Цель изобретения - увеличение точности измерений,На фиг,1 изображена схема измерения сопротивления растеканию заземления; на фиг.2 - расчетная зависимость оптимального расстояния междутоковым и потенциальным заземлителемот величины отношения напряжений,измеренных на линии, соединяющей токовый и потенциальный электроды (Пт) и заземлитель с токовым электродом (П Эт); на фиг.3 - схема измеремнии этих напряжений, на фиг,4 - экспериментальная зависимость Бтп /Бэт =20 =Г (гт);на фиг.5 - последователь- ность размещения измерительных электродов.Увеличение точности измерений достигается эа счет того, что выбор мес 25 та расположения потенциального электрода, к которому на заключительном этапе подключается вольтметр, осуществляется с учетом информации о реальном геоэлектрическом разрезеОдним из важнейших приемов, позЗО волящих правильно измерить сопротивление заземления, является выбор места расположения потенциального электрода. За счет этого можно скомпенсировать не только взаимное влияние электродов,З 5 но и искажающее действие неоднородности земли. ду ними ( 1 т) равнялось сумме взаимных сопротивлений между каждым электродом и заземлителем (д + о ). Еслипредположить, что эаэемлитель иэлектроды Т и П точечные, то в однородной земле где г - расстояние между эаэемлитеЗплем и потенциальным электродом,г,и г-, показаны на фиг,1. С учетом (2) условие (1) запишет"Эт ГЭп гтпНа практике это условие реализуется с помощью, например, двухлучевой схемы, когда г = г = г, а г. =0,5 г, т.,е. расстояние от эаэемлителя до электродов Т и П принимается вдвое большим, чем расстояние между электродами Т и П. Для схемы, приведенной на Лиг,1, это условие выполняется при г й 0,53 гЕсли вмещающаяся среда неоднородна, то приведенные частные решения утрачивают справедливость. Например, в двухслойной горизонтально слоистой земле слоев земли, Ом.м,Ь - мощность первого сл м,Величина относителизмерении сопротивлен где КЭ - сопротивление заземления,1343374 Вместе с тем из теории вертикального электрического зондирования известно, что разность потенциалов двух точек земли, обусловленная током15 стекающим с токовых электродов, содержит в себе информацию о геоэлектрическом разрезе. Поэтому было выдвинуто предположение о том, что между местом расположения потенциального электрода, обеспечивающим точное измерение сопротивления заземления, и некоторым совокупным параметром, характеризующим кажущееся удельное электрическое сопротивление объемов 1 земли, заключенных между заземлителем и токовым электродом, а также между токовым и потенциальным электродами, существует функциональная связь. В качестве такого параметра было выбра но отношение разностей потенциалов, измеренных при одинаковых токах в некоторых точках земли, соединяющих заземлитель с токовым электродом и последний с потенциальным. 25С целью проверки этого предположения была составлена математическая 30 С целью подтверждения выводов, полученных на основе численного эксперимента, были проведены натурные измерения. В ходе измерений была снята зависимость Бтр/Бт=(гтп/г т) Рассмотренным способом (фиг,5), Правая часть огибающей кривой (фиг,2) расчет. ная, а левая - экспериментальная.Обе кривые приведены на фнг,4. Точка их пересечения показывает, что дляправильного измерения сопротивленияисследуемого заземления при схеме модель схемы измерения сопротивления точечного заземления, в которойт ивычислялись соответственно по выражениям (3) и (4), а с(- по формуле (3), но вместо г,подставлялось г . В ходе вычислений при различных значениях р, / р , Ь и г подбиралось значение г , при котором выполняется условие (1). Затем на отрезках, соединяющих заземлитель с токовым электродом и последний с потенциальным, выбиралось по две точки, равноудаленные от центров отрезков. Между этими 40 точками вычислялась разность потенциалов и их отношение, т.е. У л/Ут.По результатам расчетов построено семейство кривых, приведенных нафиг,4. Из рассмотрения фиг,4 видно, 45 что кривые представляют замкнутые кольца, которые имеют общие точки, сливающиеся в левую и правую огибающие кривые, Причем каждое кольцо соответствует определенному значению отношения р,/ р . Различным значениям Ь и хт соответствуют различные фрагменты колец. По сути на фиг.4 мы имеем зависимость расстояния г при котором относительная ошибка измерений равна нулю, от соотношения величин, пропорциональных кажущимся удельным сопротивлениям земли, измеренным методом вертикаЛьного электрического зондирования при АВ=гАВ = г и МХ = 0,1 АВ.Дальнейшие исследования выполнялись в плане проведения математических и натурных экспериментов. Их целью было исследовать зависимость отношения Б /Б от расстояния между токовым и потенциальным электродами. Для этого при произвольном значении г, вычислялось или измерялось в натурных условиях напряжение Бзт и при различных значениях г . В итогетлполучились данные для построения зависимостиВ = г ( - -").тл зт1 тЕсли нанести вычисленные зависимости на поле фиг,4, то становится очевидным, что любая из них пересекает соответствующие кольца в двух точках, Одна из них лежит на нижнем горизонтальном участке кольца, а вторая на прямой, падающей части. Анализ множества кривых показал, что если касательная к кривой Бт/Пт = (гтр / /гт ) в точке ее пересечения с правой частью кольца расположена под углом больше 45 к горизонтальной оси. то ордината этой точки совпадает со значением г /г при котором обеспечивается точное измерение сопротивления заземления. Вместе с тем было отмечено, что угол наклона кривой ПтИ = Г(гт/г ) зависит от выбора расстояния г . Поэтому очевидно, что для определения места расположения потенциального электрода необходимо снять зависимость Б /Ут =Г(гт/ /г ). Если касательная к этой кривой в точке пересечения с правой ветвью колец будет иметь угол наклона меньше 45 , то следует изменить вес личину г , . Если угол больше 45 то точка пересечения определит значение гт, при котором ошибка измерений будет наименьшей.расположения измерительных электр дов показанной на фиг,1, отношение г /г, должно составлять 0,45.В итоге с помощью указанных манипуляций мы определяем место, при расположении в котором потенциального электрода вольтметр покажет величину Цизч иькэ. Разделив измеренное напряжение на ток, мы получим сопротивление заземления. Формула изобретения Способ измерения сопротивления заземления в горизонтально-слоистом двухслойном грунте, в котором поочередно возбуждают электрическое поле двумя парами питающих электродов, расположенных на взаимно перпендикулярных линиях, регистрируют ток, протекающий через них, измеряют разность потенциалов между парами точек, принадлежащих этим линиям, для различных расстояний между питающими электродами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 5 что, с целью увеличения точности измерений, дополнительно на линии, проходящей через один из питающих электродов и перпендикулярной к линии профиля, помещают измерительный электрод в точку, где взаимное сопротивление между ним и этим электродом равно сумме взаимных сопротивлений между двумя парами электродов - измерительным и вторым питающим, а также выбранными питающими электродами, измеряют разность потенциалов между вторым питающим и измерительным электродами, измеряют силу тока в цепи выбранных питающих электродов и отношение раз ности потенциалов к току принимаютза сопротивление заземления.1343374 тп 0 П Фиг 00 Составитель Е. Поляковедактор В. Данко Техред А.Кравчук Корректор М. Ша Тираж 730рственного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб., д одпис 4 5 оиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,акаэ 4820/47 ВНИИПИ Госуд по делам иэо 113035, Москв