Вестник МГТУ. 2018, №4.

Колобов В. В. и др. Генератор импульсов с индуктивным накопителем энергии... УДК 621.317 В. В. Колобов, М. Б. Баранник, В. Н. Селиванов Генератор импульсов с индуктивным накопителем энергии для измерения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередачи Импульсный метод применяется для измерения сопротивления заземляющих устройств опор воздушных линий электропередачи, соединенных грозозащитным тросом. При импульсном воздействии могут использоваться измерительные комплексы, основанные на определении временной зависимости мгновенного сопротивления заземляющего устройства и содержащие генераторы импульсов тока прямоугольной формы. Генератор обеспечивает минимальный фронт импульса и постоянство его амплитуды на интервале измерений. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что применение генераторов на основе индуктивного накопителя энергии обладает рядом преимуществ. Данные генераторы позволяют формировать в контуре с током импульс, форма которого на измерительном интервале практически не зависит от неравномерного распределения волнового сопротивления вдоль линии с током и наличия отраженных волн от ее конца. Генераторы с индуктивным накопителем обладают лучшими энергетическими характеристиками, что способствует успешному проведению измерений сопротивления заземляющих устройств, расположенных в районах с высоким удельным сопротивлением грунта. Измерительные комплексы с генератором импульсов тока на индуктивном накопителе, кроме выполнения прикладной задачи измерения стационарного сопротивления заземления опор линий электропередачи без отсоединения грозозащитного троса, могут быть использованы для решения более общих задач грозозащиты, в частности для определения параметров простейшей схемы замещения одиночного заземляющего устройства. Рассмотрены два варианта построения схемы выходного каскада генератора: 1) на основе импульсного трансформатора и IGBT-ключа; 2) накопительного дросселя и MOSFET-ключей. Приведены экспериментальные осииддограммы импульсов тока. Анализ данных осциллограмм свидетельствует о том, что схема генератора с накопительным дросселем обладает лучшими характеристиками для решения поставленной задачи. Ключевые слова: заземляющие устройства, стационарное сопротивление, опорылиний электропередачи, грозозащитный трос, генератор импульсов тока, индуктивный накопитель энергии, повышающий трансформатор, дроссель, размыкатель тока. Введение Импульсное воздействие является одним из методов, с помощью которого определяется сопротивление заземляющих устройств (ЗУ) опор воздушных линий электропередачи (ВЛ), соединенных грозозащитным тросом (без его отключения). Большинство существующих измерителей устанавливают так называемое импульсное сопротивление R P заземляющих устройств, численно равное отношению максимума падения напряжения на ЗУ относительно удаленной земли к максимуму вводимого в ЗУ тока [1-3]. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования [3; 4], измеренное значение R P в общем случае не совпадает со стаиионарным сопротивлением ЗУ R f , определенным с использованием низкочастотных методов. Соотношение между R P и R f зависит от многих факторов: формы испытательного импульса; конфигураиии и размеров элементов ЗУ; удельного сопротивления грунта и т. д. Однако в существующих нормативных документах по грозозащите приводятся допустимые значения именно стаиионарного сопротивления ЗУ. Таким образом, разработка импульсных измерительных комплексов, позволяющих определять стаиионарное сопротивление ЗУ опор ВЛ, находящихся под грозотросом, является актуальной задачей по совершенствованию грозовой защиты воздушных линий электропередачи. Эта задача может быть решена с помощью измерительных комплексов, определяющих на интервале измерения, ограниченном временем растекания токов в ближней зоне ЗУ, кривую мгновенного сопротивления (переходного импеданса ЗУ, transient grounding impedance) Z G (t) 1 [1; 4], полученную на основе временных зависимостей падения напряжения на ЗУ относительно удаленной земли U G (t) и импульсного тока I G (t) через ЗУ: Z G (t) = U G (t)/I G (t). В различных источниках зависимость Z G (t) обозначается "surge impedance", "dynamic impulse impedance" и др. [2]. В измерительных устройствах, определяющих переходный импеданс ЗУ, могут использоваться генераторы импульсов напряжения (ГИН), аналогичные генераторам, применяемым в измерителях импульсного сопротивления ЗУ, которые формируют стандартные испытательные импульсы грозовой формы. Так, в прототипе портативного измерителя импеданса ЗУ [5] ГИН формирует импульсы двухэкспоненииальной формы с регулируемыми амплитудой и временем нарастания и спада. 1 IEEE 81-2012. IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System. New York, 2012. 86 p. 596