CN106707030B - 配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电变压器接地阻抗功率损耗的测量方法和装置；方法1在配电变压器中性点接地线做接地极测对大地的电压值；2利用开口电流互感器测配电变压器接地线中电流值3依据电压U电流I计算接地电阻R；4利用电阻值R和电流值I，计算配电变压器中性线接地极有功功率损耗P＝UI,损失电量W=P×t计算电费损失；5把测量的各项数据存到计算机或域网中；6调整三相负荷分配，检修更换接地极，减小有功电量损耗制定措施。装置包括220V/6V降压整流模块，电池充电模块,中性线电压模拟量处理模块,ADC模数转换模块一，中央数据处理模块，中性线电流模拟量处理模块，ADC模数转换模块二，数据存储模块，显示模块，通讯模块。本发明是填补国内空白的创新技术。

Description

配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法和装置

技术领域:

本发明涉及一种配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法和装置。

技术背景:

10kV配电变压器中性点接地极受有害物质电化学反应，锈蚀严重造成接地电阻增大。长期通过系统不平衡电流，产生的热量造成周边土壤干燥，造成变压器中性点接地线与大地之间产生电压差，造成电量损耗。接地电阻和不平衡电流越大，造成低压配电系统的有功功率损耗越大。接地电阻值增大，造成避雷器动作电压升高，不能按设定值释放雷电过压，引发配电变压器烧毁。变压器中性点电阻增大,造成配电系统安装的漏电保护开关失灵拒动。

常规的接地电阻测量仪，测量出来的是线性的直流电阻值，直流电阻值不能用于电力系统正常运行中各项参数分析与计算。常规的接地电阻测量仪，测量的直流电阻值，同样不能用于变压器实际运行中各项数据的分析与计算。

采集低压380V配电系统运行中三相负荷不平衡，在变压器中性点产生的电流值、采集变压器中性点对8米以外大地之间的电压值，计算出来的是非线性阻抗值、电流值计算出来功率损耗，才能与系统各项运行数据相匹配。

发明内容

本发明的发明目的就在于提供一种配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法和装置。通过本发明的方法和装置，测量计算出变压器中性点接地极锈蚀电阻增大的阻抗值，计算出变压器中性点接地阻抗增大，造成380V低压配电线路所造成的有功电量损失，还可以测量出变压器高压侧避雷器的泄漏电流，防止雷电击穿烧毁配电变压器；进而依此制定出配电变压器中性点接地线故障的反事故措施，提高配电系统供电电压合格率，防止三相电压不平衡，造成的电器设备烧毁，减小系统有功功率损耗。

本发明的技术方案为：

本发明一种配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法，其测量方法步骤为：

（1）在配电变压器中性点接地线8米以外远的大地上，做一接地良好、可靠的接地极；并测量运行中配电变压器中性线对8米以外大地之间的电压值；

（2）利用开口电流互感器，测量配电变压器中性点接地线中的电流值；

（3）依据变压器中性线对8米以外的大地之间的电压值U，和变压器中性线产生的电流值I，计算出变压器中性线接地极的接地电阻R；

（4）利用配电变压器接地极的电阻值R和中性线上的电流值I，计算配电变压器中性线接地极产生的有功功率损耗P，P＝UI,损失电量W=P×t ；根据电量损失，计算出单位时间的电费经济损失；

（5）把上述测量变压器中性点的电压、电流、接地电阻、中性点消耗的功率、测量时间，年、月、日、时、分，累计消耗功率数据转存到计算机，或上传到区域网中；

根据变压器中性点的接地线不平衡电流，调整变压器三相负荷分配，检修、更换中性点接地极，降低配电变压器中性点接地电阻，提高配电系统供电电压合格率，保持三相电压平衡运行。减小系统有功电量损耗。测量变压器高压侧避雷器接地线的泄漏电流，制定反事故措施，防止避雷器故障，失去释放过电压的功能。

本发明还可以利用开口电流互感器，测量配电变压器高压侧避雷器接地线中的泄漏电流值，能够判断避雷器的好坏，有泄漏电流产生的就说明避雷器损坏，没有泄漏电流产生就说明避雷器完好。

本发明方法中所述开口电流互感器可采用HG系列 Q50型 开口钳形电流互感器。

本发明所述配电变压器接地阻抗功率损耗测量装置包括：

2220V/6V电源降压整流模块，电池充电稳压模块,变压器中性线电压模拟量处理模块, ADC模数转换模块一，中央数据处理模块，变压器中性线电流模拟量处理模块，ADC模数转换模块二，数据存储模块，显示模块，通讯模块；

所述220V/6V电源降压整流模块通过电池充电稳压模块连接中央数据处理器模块（简称CPU）为CPU供电；变压器中性线电压模拟量处理模块通过ADC模数转换模块一，连接中央数据处理模块，变压器中性线电流模拟量处理模块通过ADC模数转换模块二，连接中央数据处理模块；中央数据处理器模块，它的输出分别连接数据存储模块、数据显示模块、以及通讯模块；

所述220V/6V电源降压整流模块可采用整流桥充电保护锂电池，电池充电稳压模块可采用MP1482电源芯片,变压器中性线电压模拟量处理模块可采用LM-7012模拟量芯片,中央数据处理模块可采用STM32F4中央数据处理器，变压器中性线电流模拟量处理模块可采用LM-7012模拟量芯片，ADC模数转换模块一、二可采用7606ADC模数转换器，数据存储模块可采用AT24C数据存储器，显示模块可采用普通触摸显示屏，通讯模块可采用一般的RS485通讯模块；

所述显示屏显示实时测量数据，中央数据处理器的数据，经485驱动器发送到485通讯接口，链接计算机存储历史测量数据，最后通过手机卡定时发送实时、存储数据到局域网；

本发明装置在面板上分别设有，开口电流互感器电流测量数据输入端口，测量中性点对大地电压N、L输入端子，数据显示屏、锂电池充电接口，485数据转存接口等。

使用时利用开口电流互感器测量变压器中性点不平衡电流，电压测量线测量变压器中性点接地线，对8米以外大地间的电压值。利用变压器的不平衡电流和变压器中性点对8米以外的电压值，计算出变压器的中性点接地极的接地电阻；

通过中性点接地极通过的系统不平衡电流值、对大地的之间的电压值，计算出配电变压器中性点接地极有功功率损耗。调整三相负荷分配。依据中性点接地电阻值，电压值计算对避雷器动作的电压影响。测量避雷器接地线电流测量出避雷器的安全质量。

本发明的有益效果为：

通过本发明的方法和装置，能够测量计算出变压器中性点接地极锈蚀电阻增大的阻抗值，计算出变压器中性点接地阻抗增大，造成380V低压配电线路所造成的有功电量损失，还可以测量出变压器高压侧避雷器的泄漏电流，防止雷电击穿烧毁配电变压器。依此制定出配电变压器中性点接地线故障的反事故措施，提高配电系统供电电压合格率，防止三相电压不平衡，造成的电器设备烧毁，减小系统有功功率损耗。

目前电力系统、工厂电工，常规使用的都是利用接地摇表和钳形接地电阻测量仪，进行测量，这些设备都只能测量接地线的直流电阻。测量出的电阻值不能用于运行中交流电路的计算。无法测量出交流变压器中性点、低压配电线路重复接地线中的电流和对地电压值，无法计算变压器接地线，所造成的电量损失。

在同等条件下测量的直流电阻值不等于交流阻抗值。

本发明新型变压器接地阻抗测量仪，可准确测量出运行中各种设备保护接地线中的电流值，对8米以外大地之间的电压值。准确测量出设备接地线、变压器中性点接地线中的电流值、对8米以外大地电压值，接地阻抗值。计算出变压器接地极产生的接地阻抗、造成的有功功率损耗，和电量、电费损失，这些可同时全部显示在屏幕上。并把历史测量储存到存储器芯片。发送到区域网或转存到计算机。为管理层提供设备管理依据。

本发明方法已经在实际中经过试验，测量某市某小区10kV配电变压器100kVA,中性点接地线中的不平衡电流为5安培，对8米以外大地的电压为40伏。

40伏÷5安培＝8欧姆、40伏×5安培＝200瓦＝0.2千瓦

0.6元×0.2千瓦×24小时×30天＝86.4元人民币

该小区变压器中性点接地阻抗为8欧姆，中性点电阻所耗有功功率200瓦，每天24小时，每月30天，合计每月损失144度电，损失电费86.4元人民币。

1、小区变压器中性点接地电阻超标，采取降低接地电阻措施、

2、小区用电三相负荷分配不平均，应调整负荷分配、

3、采取措施以上2项措施以后，每月可节省电费86.4元人民币。

某些工厂、商场的变压器容量大都在200-500kVA左右，因变压器中性点接地极接地电阻值超标，造成的电量经济损失都很大。目前供电单位、用电大户很少有人关注、测量这项数值。造成配电系统电损增大。测量检查配电变压器中性点接地极阻抗，降低变压器接地极接地阻抗，提高三相电压平衡度，提高安全供电可靠性。有效降低配电线路电量损耗。提高社会经济效益。

附图说明：

图1为本发明所述配电变压器接地阻抗功率损耗测量方法实施例的接线原理示意图；

图2为本发明配电变压器接地阻抗功率损耗测量装置实施例的电路原理框图。

图1中：①配电变压器、②避雷器、③变压器中性点接地线、④开口电流互感器、⑤变压器中性点、防雷接地极、⑥变压器接地电阻功率损耗测量装置、⑦临时测量接地极。

具体实施方式

如附图1所示：为本发明已实施例在10kV配电变压器高压侧避雷器接地阻抗、变压器380V低压配电系统中性点接地阻抗、有功功率损耗的测量方法，其方法步骤为：

（1）在配电变压器中性点接地线8米以外远的大地上，做一接地良好、可靠的接地极；并测量运行中配电变压器中性线对8米以外大地之间的电压值；

（2）利用开口电流互感器，测量配电变压器中性点接地线中的电流值；

（3）依据变压器中性线对8米以外的大地之间的电压值U，和变压器中性线产生的电流值I，计算出变压器中性线接地极的接地电阻R；

（4）利用配电变压器接地极的电阻值R和中性线上的电流值I，计算配电变压器中性线接地极产生的有功功率损耗P，P＝UI,损失电量W=P×t ；根据电量损失，计算出单位时间的电费经济损失；

（5）把上述测量变压器中性点的电压、电流、接地电阻、中性点消耗的功率、测量时间，年、月、日、时、分，累计消耗功率数据转存到计算机，或上传到区域网中；

根据变压器中性点的接地线不平衡电流，调整变压器三相负荷分配，检修、更换中性点接地极，降低配电变压器中性点接地电阻，提高配电系统供电电压合格率，保持三相电压平衡运行。减小系统有功电量损耗。测量变压器高压侧避雷器接地线的泄漏电流，制定反事故措施，防止避雷器故障，失去释放过电压的功能。

本发明还可以利用开口电流互感器，测量配电变压器高压侧避雷器接地线中的泄漏电流值，能够判断避雷器的好坏，有泄漏电流产生的就说明避雷器损坏，没有泄漏电流产生就说明避雷器完好。

本发明方法中所述开口电流互感器可采用HG系列 Q50型 开口钳形电流互感器。

本发明的发明点在于：利用采集设备接地线中的交流电流值，采集接地线对大地的电压值，计算接地线的功率损耗。计算出交流阻抗的方法。

采集运行中的长距离信号电缆屏蔽层对地电压、采集屏蔽线产生的电流、计算信号电缆受外界电磁场干扰强度的方法。

本发明测量装置（见附图2）包括：

220V/6V电源降压整流模块，电池充电稳压模块,变压器中性线电压模拟量处理模块，ADC模数转换模块一，中央数据处理模块，变压器中性线电流模拟量处理模块，ADC模数转换模块二，数据存储模块，显示模块，通讯模块；

所述220V/6V电源降压整流模块，通过电池充电稳压模块连接中央数据处理模块（简称CPU）为CPU供电；变压器中性线电压模拟量处理模块通过ADC模数转换模块一，连接中央数据处理模块，变压器中性线电流模拟量处理模块通过ADC模数转换模块二连接中央数据处理模块；中央数据处理模块他的输出分别连接数据存储模块、触摸显示屏模块、以及通讯模块；

所述220V/6V电源降压整流模块可采用整流桥充电保护锂电池，电池充电稳压模块可采用MP1482电源芯片,变压器中性线电压模拟量处理模块可采用LM-7012模拟量芯片,中央数据处理模块可采用STM32F4中央数据处理器，变压器中性线电流模拟量处理模块可采用LM-7012模拟量芯片，ADC模数转换模块一、二可采用7606ADC模数转换器，数据存储模块可采用AT24C数据存储器，显示模块可采用普通显示屏，通讯模块采用通讯模块采用一般的RS485通讯模块即可，比如MR-AI08L RS485通讯模块；

所述显示屏显示实时测量数据，中央数据处理器的数据，经485驱动器发送到485通讯接口，链接计算机存储历史测量数据，最后通过手机卡定时发送实时数据到局域网；

本发明装置在面板上分别设有开口电流互感器电流测量数据输入端口，测量中性点对大地电压N、L输入端子，数据显示屏、锂电池充电接口，485数据转存接口等。

使用时利用开口电流互感器测量变压器中性点不平衡电流，电压测量线测量变压器中性点对8米以外大地间的电压值。利用变压器的不平衡电流和变压器中性点对8米以外的电压值，计算出变压器的中性点接地极的接地电阻；

进一步运用中性点接地极通过的电流值、对大地的之间的电压值，计算出配电变压器中性点接地极有功功率损耗。还可以依据中性点接地电阻值，计算对避雷器动作的电压影响。

本发明在实施时可手持或可以固定安装在配电变压器控制柜内，通过测量配电变压器中性点接不平衡电流和对8米以外大地之间的电压值，计算出变压器中性点接地电阻。依据中性点接地电阻值和对8米以外大地之间电压值，计算变压器接地电阻所造成的有功功率损耗。

依据变压器的不平衡电流和对大地之间的电压变化曲线，每隔1小时抽测一次变压器不平衡电流和对大地之间的电压值，通过手机卡把变压器中性点接地电阻、产生的有功功率损耗，每时、每日、每月的有功电量、电费损失发送到局域网的数据管理中心，

手持流动检测配电变压器有功功率损耗装置：测量变压器中性点接地线不平衡电流，和对8米以外大地的电压值，计算出变压器中性点的接地电阻，依据测量的电压、电流、接地电阻值，计算出变压器中性点接地极产生的有功电量损失。

通过本发明测量的接地电阻值，计算三相负荷平衡度，计算变压器接地极功率损耗， 计算对避雷器动作电压的影响。制定改进变压器中性点接地极接地电阻的具体措施。

本发明方法已经在实际中经过试验，测量某市某小区10kV配电变压器100kVA,中性点接地线中的不平衡电流为5安培，对8米以外大地的电压为40伏。

40伏÷5安培＝8欧姆、40伏×5安培＝200瓦＝0.2千瓦

0.6元×0.2千瓦×24小时×30天＝86.4元人民币

该小区变压器中性点接地阻抗为8欧姆，中性点电阻所耗有功功率200瓦，每天24小时，每月30天，合计每月损失144度电，损失电费86.4元人民币。

1、小区变压器中性点接地电阻超标，采取降低接地电阻措施、

2、小区用电三相负荷分配不平均，应调整负荷分配、

3、采取措施以上2项措施以后，每月可节省电费86.4元人民币。

Claims (3)

1.配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法，其特征在于：该测量方法的步骤为：

（1）在配电变压器中性点接地线8米以外远的大地上，做一接地良好、可靠的接地极；并测量运行中配电变压器中性线对8米以外大地之间的电压值；

（2）利用开口电流互感器，测量配电变压器中性点接地线中的电流值；

（3）依据变压器中性线对8米以外的大地之间的电压值U，和变压器中性线产生的电流值I，计算出变压器中性线接地极的接地电阻R；

（4）利用配电变压器接地极的电阻值R和中性线上的电流值I，计算配电变压器中性线接地极产生的有功功率损耗P，P＝UI,损失电量W=P×t ；根据电量损失，计算出单位时间的电费经济损失；

（5）把上述测量变压器中性点的电压、电流、接地电阻、中性点消耗的功率、测量时间，年、月、日、时、分，累计消耗功率数据转存到计算机，或上传到区域网中；

（6）根据变压器中性点的接地线不平衡电流，调整变压器三相负荷分配，检修、更换中性点接地极，降低配电变压器中性点接地电阻，提高配电系统供电电压合格率，保持三相电压平衡运行；减小系统有功电量损耗；测量变压器高压侧避雷器接地线的泄漏电流，制定反事故措施，失去释放过电压的功能。

2.根据权利要求1所述的配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法，其特征在于：该方法能够利用开口电流互感器，测量配电变压器高压侧避雷器接地线中的泄漏电流值，能够判断避雷器的好坏，有泄漏电流产生的就说明避雷器损坏，没有泄漏电流产生就说明避雷器完好，从而防止避雷器故障。

3.根据权利要求1、2所述的配电变压器接地阻抗、功率损耗的测量方法，其特征在于：所述开口电流互感器采用HG系列 Q50型开口钳形电流互感器。

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