CN110118893A - 一种高压电网单相接地电容电流测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电网单相接地电容电流测试装置,目的是提供一种造价低、结构紧凑、维护方便、便于携带、便于现场使用,用于高压电网电容电流测试的一种仪器装置。本装置包括:电阻器、电流互感器、智能电流变送器、测试主机、智能电压变送器、电压互感器,高压电网三相线通过高压断路器与电阻器、电流互感器依次连接,电流互感器二次侧与智能电流变送器、测试主机依次连接;高压电网三相通过高压断路器与电压互感器连接,电压互感器二次侧连接有两个智能电压变送器,两个智能电压变送器将电压信号传送给测试主机,两个智能电压变送器所连接的二次侧分别为星形接线、三角形接线。
Description
技术领域
本发明涉及一种工矿企业电网单相接地电容电流测试仪器。
背景技术
目前,我国配电系统的电源中性点一般是不直接接地的,所以当线路单相接地时,流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。我国的电力规程规定当10kV和35kV系统电容电流分别大于 30A 和 10A 时 ,应装设消弧线圈以补偿电容电流。
煤矿安全规程要求:矿井6000V及以上高压电网,必须采取措施限制单相接地电容电流,生产矿井不超过20A,新建矿井不超过10A。
目前非常流行的电容电流测试方法为:异频信号注入法,此方法不和一次侧高压相接触,只是用仪器直接在电压互感器二次开口三角处进行测量,很安全,很方便,但是此方法有一定的局限性,不能测量经消弧线圈补偿后的电容电流。
发明内容
本发明目的是提供一种造价低、结构紧凑、维护方便、便于携带、便于现场使用,用于高压电网电容电流测试的一种仪器装置;使其测量范围宽,能够解决目前所广泛采用的异频信号注入测量法的不足,除了可以应用在中性点不接地系统外,还可以用在中性点经消弧线圈接地系统,及中性点经高阻接地系统等各种小接地电流系统之中。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
一种高压电网单相接地电容电流测试装置,本装置包括:电阻器、电流互感器、智能电流变送器、测试主机、智能电压变送器、电压互感器,高压电网三相线通过高压断路器与电阻器、电流互感器依次连接,电流互感器二次侧与智能电流变送器、测试主机依次连接;
高压电网三相通过高压断路器与电压互感器连接,电压互感器二次侧连接有两个智能电压变送器,两个智能电压变送器将电压信号传送给测试主机,两个智能电压变送器所连接的二次侧分别为星形接线、三角形接线;
测试主机采用ARM公司的通用单片机,配合电平转换芯片与两个智能电压变送器、一个智能电流变送器通讯,并将结果输出,实时显示在液晶显示屏上。
根据所述高压电网单相接地电容电流测试装置,所述高压断路器其采用KYN28-12型号的断路器,电阻器阻值为2000Ω,功率为6kW,耐压10kV。
根据所述高压电网单相接地电容电流测试装置,所述电流互感器采用精度0.5级,变比为10:1的LZZBJ9-12型互感器;智能电流变送器采用可采样范围是0-5A,精度为0.5级,通过485总线和主机进行通讯的MEICOM-MIDJI-5型号变送器。
根据所述高压电网单相接地电容电流测试装置,所述电压互感器采用DJZ-10型号互感器;智能电压变送器采用MEICON-MKIDJV-200型号变送器,通过485总线和主机进行通讯。
根据所述高压电网单相接地电容电流测试装置,所述测试主机采用ARM通用单片机STM32F103,自带RS-485总线接口,通过MAX485电平转换芯片与两个智能电压变送器、一个智能电流变送器通讯,单片机将结果实时显示在液晶显示屏上。
本发明技术方案具有以下特点:本装置优点如下:
1、本装置所需外围元器件不多,设计可靠其中:导线截面积按20A电流来选择;电流互感器1个,精度0.5级,变比为20:1;电压互感器2个,精度0.5级,变比为20:1;电阻R,阻值为2000Ω,功率为6kW,耐压10kV,用4个1.5kW,500Ω电阻串联来实现。
2、本装置主机自备充电电池,一次充电可以使用1个月;结构小巧,携带方便;维护保养简单,结构紧凑、造价低。
附图说明
图1为高压电网单相接地电容电流测试装置原理图。
图2为主机和各模块连接方框图。
图3 RS-485总线电路原理图。
图4单片机电路图。
图5 LED 显示器电路图。
附图中:1、电流互感器; 2、电阻器; 3、智能电压变送器1; 4、智能电压变送器2;5、智能电流变送器; 6、测试主机。
具体实施方式
本装置设计的理论依据分析如下:
测试装置所依据的公式为:
其中:
——电网单相接地电容电流,单位A;
——电网单相接地电流,单位A;
——电网经电阻R接地时电压互感器二次侧的线电压,单位V;
——电网经电阻R接地时电压互感器二次侧开口三角的电压,单位V;
——电网经电阻R接地时流经电阻R的电流,单位A。
对于矿井6~10kV单相接地电流以电容电流为主,绝缘电阻的影响很小,可采用上式进行简单计算。理论推导如下:在小电流接地系统:包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地。单相金属性接地时零序电压和接地电流的关系都满足下式:
(1)
其中: ——系统的等效零序阻抗,Ω;
——系统直接接地时系统的开口三角电压,V,一般为100V;
当经电阻R接地时则满足: (2)
令式(1)除以(2)可得: (3)
式(3)中:
——电网经电阻R接地时流经电阻R的电流,单位A;
——电网经电阻R接地时电压互感器二次侧开口三角的电压,单位V;
——电网直接接地时电压互感器二次侧开口三角的电压,该数值与电压互感器二次侧线电压的数值相同,一般为100V。
由于实际测量时电网不一定恰好在额定电压下运行,应考虑实际电压的波动情况,即采用电压互感器二次侧线电压的测量值,因此可用以下公式:
(4)
由上述分析可见:在本方法中电阻R不参与计算,因此其参数的变化对测量的精度基本无影响。以上就是本测量方法的理论依据。
本装置包括:电阻器、电流互感器、智能电流变送器、测试主机、两个智能电压变送器、电压互感器。高压电网(6000V及以上高压电网)中的三相线通过高压断路器与电阻器、电流互感器依次连接,电流互感器的二次侧与智能电流变送器、测试主机依次连接;高压电网的三相通过断路器与电压互感器连接,电压互感器二次侧连接有两个智能电压变送器,两个智能电压变送器将电压信号传送给测试主机。两个智能电压变送器所连接的二次侧分别为星形接线、三角形接线。
其中,高压断路器主要用于接通或断开电阻器,或者用来测试其它两相的电容电流,其采用KYN28-12型号的断路器,也可以采用额定电压不小于10KV的高压断路器,其额定电流不小于50A。
电阻器的阻值为2000Ω,功率为6kW,耐压10kV,用4个1.5kW,500Ω电阻串联来实现。电流互感器主要用于测试单相经电阻器接地的电流,优选采用LZZBJ9-12型互感器,其精度0.5级,变比为10:1;电压互感器2个,精度0.5级,变比为10000:100。
智能电流变送器用于实现将模拟电压信号转换成数字信号,优选采用MEICOM-MIDJI-5型号的变送器。智能电流变送器是通用型的电流变送器,可采样范围是0-5A,精度为0.5级,通过485总线和主机进行通讯。
一次侧的电阻器接地,电流互感器把大电流变换成小电流信号,由智能电流变送器转换成数字信号,再经485总线最后传送到测试主机。电网电压通过电阻器接地取得一个电流,此电流和电网实际对地电容电流成线性关系。
电压互感器用于取样测量高压电网的电压,采用DJZ-10型号互感器。
智能电压变送器用于将模拟电压信号转换为数字信号,然后传送给测试主机。智能电压变送器是通用型电压变送器,优选采用MEICON-MKIDJV-200型号变送器,可采样范围是0-200V,精度为0.5级,通过485总线和主机进行通讯。两个智能电压变送器为相同的功能模块。
测试主机采用ARM公司的通用单片机,型号为STM32F103,自带RS-485总线接口,配合MAX485电平转换芯片与两个智能电压变送器、一个智能电流变送器通讯,按照公式计算方法自动计算,并将结果实时显示在LED上。上述测试主机电路,采用常规的测试电路方案。
如图2所示,测试主机包括电源模块、锂电池、RS-485总线接口、LED显示屏(液晶显示屏)。市电经过电源模块转换为低压直流电源,用于为仪器内置锂电池充电和各模块供电。当没有市电供电时候,锂电池直接向单片机模块、液晶显示屏、各个变送器等各模块供电。单片机模块和LED显示屏(液晶显示屏)连接,将测试结果输出至显示屏。
本发明技术方案具有以下特点:
1、本发明提供一种造价低、结构紧凑、维护方便、便于携带、便于现场使用,用于高压电网电容电流测试的一种仪器装置。
2、本装置主机自备充电电池,一次充电可以使用1星期左右,结构小巧,携带方便;维护保养简单,结构紧凑、造价低。
3、本装置所需外围元器件不多,设计可靠,其中各连接导线截面积按20A电流来选择;电流互感器1个,精度0.5级,变比为10:1;电阻R阻值为2000Ω,功率为6kW,耐压10kV,用4个1.5kW,500Ω电阻串联来实现。
该装置的使用方法如下。
1、了解被测试电网的运行情况,做好前期的安全准备和安全技术措施,最好是在电网进行过电气预防性试验后进行。
2、检查仪器设备,正确连接测试仪器的测试线路。
3、将备用高压开关的一相经专用测试电阻接地,中间串接智能电流变送器,然后连接到主机。
4、将电压互感器二次侧电压经智能电压变送器连接到测试主机。
5、将电压互感器开口三角电压经智能电压变送器连接到测试主机。
6、各项准备结束后,开始测试,等数据稳定后即可结束测试,非常方便。
Claims (5)
1.一种高压电网单相接地电容电流测试装置,其特征在于:
本装置包括:电阻器、电流互感器、智能电流变送器、测试主机、智能电压变送器、电压互感器,高压电网三相线通过高压断路器与电阻器、电流互感器依次连接,电流互感器二次侧与智能电流变送器、测试主机依次连接;
高压电网三相通过高压断路器与电压互感器连接,电压互感器二次侧连接有两个智能电压变送器,两个智能电压变送器将电压信号传送给测试主机,两个智能电压变送器所连接的二次侧分别为星形接线、三角形接线;
测试主机采用ARM公司的通用单片机,配合电平转换芯片与两个智能电压变送器、一个智能电流变送器通讯,并将结果输出,实时显示在液晶显示屏上。
2.根据权利要求1所述高压电网单相接地电容电流测试装置,其特征在于:所述高压断路器其采用KYN28-12型号的断路器,电阻器阻值为2000Ω,功率为6kW,耐压10kV。
3.根据权利要求1所述高压电网单相接地电容电流测试装置,其特征在于:所述电流互感器采用精度0.5级,变比为10:1的LZZBJ9-12型互感器;智能电流变送器采用可采样范围是0-5A,精度为0.5级,通过485总线和主机进行通讯的MEICOM-MIDJI-5型号变送器。
4.根据权利要求1所述高压电网单相接地电容电流测试装置,其特征在于:所述电压互感器采用DJZ-10型号互感器;智能电压变送器采用MEICON-MKIDJV-200型号变送器,通过485总线和测试主机进行通讯。
5.根据权利要求1所述高压电网单相接地电容电流测试装置,其特征在于:所述测试主机采用ARM通用单片机STM32F103,自带RS-485总线接口,通过MAX485电平转换芯片与两个智能电压变送器、一个智能电流变送器通讯,单片机将结果实时显示在液晶显示屏上。
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GR01 | Patent grant | ||
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