CN1971293A - 大电流便携式接地电阻的测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大电流接地电阻的测量方法，直接在厂用变压器或所用变压器的二次侧出线端装一个空气开关，把电压极、电流极和辅助电极设置好，合上空气开关，测量得到接地网与电压极之间的电压值U₁₂、接地网与辅助电极之间的电压值U₁₄、电压极与辅助电极之间的电压值U₂₄以及流入接地网的试验电流值I，将上述各值代入下式中得到接地电阻R_g：R_g=1/2U₁₄I(U² ₁₂+U² ₁₄-U² ₂₄)。本发明的装置包括电压极、电流极、辅助电极、空气开关，接地网与电压极之间、接地网与辅助电极之间以及电压极与辅助电极之间均设有的电压表，接地网与空气开关之间设有的电流表，以及所有电压表和电流表均与之相连的测量单元。本发明操作简便、适用范围广、测量精度高、整体测量装置便携性好。

Description

大电流便携式接地电阻的测量方法及其装置

技术领域

本发明主要涉及到高电压技术领域，特指一种大电流接地电阻的测量方法及其装置。

背景技术

发电厂或变电站中接地网的接地电阻值是发电厂、变电站接地系统的重要技术指标，是衡量接地系统有效性、安全性以及鉴定该系统是否符合要求的重要参数。然而，接地电阻的测量是一个相当复杂的问题，受到多方面因素的影响，它不仅与接地体的大小、形状、地电阻率有关，还受到周围电磁场、土壤中的金属物质、地电阻率的均匀性的影响。如何简便、正确地测量发电厂、变电站接地网的接地电阻是长期困扰电力工作者的一大难题，解决这一难题对于正确估计发电厂、变电站的安全性、确保电力系统的安全可靠运行和发电厂、变电站工作人员的人身安全具有十分重要的意义。

目前，对大型接地装置如110kV及以上变电站接地网，或地网对角线D≥60m的地网测量接地电阻时常采用电压、电流表法，且施加的电流要达到一定值，DL475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》要求不宜小于30A。

采用电压、电流法测量接地电阻的试验接线如附图1所示。图中1为接地网，2为电压极，3为电流极，T1为隔离变压器，T2为调压器。施加电源后，同时读取电流表和电压表值，按下式计算出接地网的接地电阻，即

$R_g=\frac{U}{I}$

式中：R_g——接地电阻，Ω；U——实测电压，V；I——实测电流，A。

这种测量方法和装置的缺点在于：隔离变压器特别笨重，造价高，而且调压器升流困难，很难升到30A，现场测试不易实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种操作简便、适用范围广、测量精度高、整体测量装置便携性好的大电流接地电阻的测量方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：电压极、电流极和辅助电极设置好，测量前，对厂用变压器或所用变压器的接线以及整个测量回路的电阻进行调整，合上装设于变压器二次侧出线端的空气开关，测量得到接地网与电压极之间的电压值U₁₂、接地网与辅助电极之间的电压值U₁₄、电压极与辅助电极之间的电压值U₂₄以及流入接地网的试验电流值I，将上述各值代入下式中得到接地电阻R_g： $R_g=\frac{1}{{2U}_{14}I}(U_{12}^2+U_{14}^2-U_{24}^2).$

所述测量过程开始前，先断开空气开关，对厂用变压器或所用变压器的接线进行调整，并调整整个测量回路的电阻值使经过接地网的测试电流I≥30A。

一种大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：它包括电压极、电流极、辅助电极，装设于厂用变压器或所用变压器二次侧出线端的空气开关，辅助电极设于电压极和接地网之间，所述接地网与电压极之间设有的第一电压表，接地网与辅助电极之间设有的第二电压表，电压极与辅助电极之间设有的第三电压表，接地网与空气开关之间设有的第一电流表，第一电压表、第二电压表、第三电压表和第一电流表与之相连的测量单元。

所述测量单元包括电源单元、接口电路单元、主控制器单元以及显示单元，第一电压表、第二电压表、第三电压表和第一电流表与接口电路单元相连，主控制器单元的输出端与显示单元相连。

所述主控制器单元的输出端与一报警单元相连。

所述主控制器单元的输入端与一复位电路单元相连。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的大电流接地电阻的测量方法，操作简便、过程简捷、适合于现场测试操作，同时能够效提高测量的信噪比，降低测量中杂散电流的干扰，降低了测量误差，提高了测量精度。

2、本发明的大电流接地电阻的测量装置，结构简单、操作简便、测量设备成本低廉、便携性好、有效降低了试验人员的劳动强度、提高了测量精度。

附图说明

图1是现有技术中电压电流法测接地电阻的接线结构示意图；

图2是本发明接地电阻测量方法的接线结构示意图；

图3是本发明中测量单元的原理框架示意图；

图4是图3中测量单元具体实施例的电路原理示意图。

图例说明

1、接地网    2、电压极

3、电流极    4、辅助电极

5、厂用变压器或所用变压器  6、隔离变压器

7、调压器                  8、电压表

9、电流表                  10、空气开关

11、第一电压表             12、第二电压表

13、第三电压表             14、第一电流表

15、测量单元               16、主控制器单元

17、显示单元               18、电源单元

19、报警单元               20、复位电路单元

21、接口电路单元

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图2所示，本发明提出一种大电流接地电阻的测量方法，不用隔离变压器6和调压器7，直接在厂用变压器或所用变压器5的二次侧出线端装一个空气开关10，把电压2极、电流极3和辅助电极4设置好，测量前，对厂用变压器或所用变压器5的接线以及整个测量回路的电阻进行调整，合上装设于变压器二次侧出线端的空气开关10，测量得到接地网1与电压极2之间的电压值U₁₂、接地网1与辅助电极4之间的电压值U₁₄、电压极2与辅助电极4之间的电压值U₂₄以及流入接地网1的试验电流值I，将上述各值代入下式中得到接地电阻R_g：

$R_g=\frac{1}{2U_{14}I}(U_{12}^2+U_{14}^2-U_{24}^2)$ ①。

参见图2所示，本发明提出一种大电流接地电阻的测量装置，它包括电压极2、电流极3、辅助电极4，装设于变压器二次侧出线端的空气开关10，辅助电极4设于电压极2和接地网1之间，接地网1与电压极2之间设有的第一电压表11，接地网1与辅助电极4之间设有的第二电压表12，电压极2与辅助电极4之间设有的第三电压表13，接地网1与三相电输入5之间设有的第一电流表14，以及第一电压表11、第二电压表12、第三电压表13和第一电流表14均与之相连的测量单元15。各电压表要求准确级不低于1.0级，电压表的输入阻抗不小于100kΩ，最好用的分辨率不大于1％的数字电压表(满量程约为50V)，电流表准确级不低于1.0级。辅助电极4离被测接地网1边缘的距离d₁₄＝30-100m，用高输入阻抗电压表测量U₁₂、U₁₄和U₂₄。参见图3所示，测量单元15包括电源单元18、接口电路单元21、主控制器单元16和显示单元17，接口电路单元21的开入端子与第一电压表11、第二电压表12、第三电压表13和第一电流表14相连，主控制器单元16的输出端与显示单元17相连，主控制器单元16内设定有运算式①的程序，还可进一步设有接地电阻的参考值。第一电压表11、第二电压表12、第三电压表13和第一电流表14测量到的值经过模数转换电路单元后输入到主控制器单元16中，经主控制器单元16执行运算后，将最后得出的接地电阻的值在显示单元17上显示出来。还可以进一步将测得的接地电阻的数值打印出来。在较佳实施例中，主控制器单元16的输入端与一复位电路单元20相连，该复位电路单元20用来对主控制器单元16进行重置、复位。主控制器单元16的输出端与一报警单元19相连，当整个测试回路的回路电阻超过主控制器单元16中的预设值后，报警单元19的红灯将会亮起来，以便试验人员及时调整测试回路的回路电阻。参见图4所示，为本发明测量单元15的实施例，电源单元用于向别的模块提供电压，模数转换电路单元为U3，U3采用ADC0809芯片；主控制器单元16为U2，U2采用8051芯片。将第一电压表11、第二电压表12、第三电压表13和第一电流表14测到的三路电压信号和一路电流信号采集到接口电路单元的开入端子上，开入端子和模数转换电路单元的输入端IN-0～IN-3相连，模数转换电路单元的IN-4～IN-7接低电位，U3的输出口2-1～2-8分别与U2的并行输入口P10～P17连接，U3的参考电压输入线ref(-)接低电平，ref(+)接稳压电路，U3的转换完成输出线EOC与U2的I/O口P23相连，U3的多路开关地址选择线ADD-A、ADD-B、ADD-C分别U3的I/O口P26、P25、P24相连，U3的地址锁存有效输入线ALE和启动转换输入线START与U3的

相连，U3的ENABLE引脚与U2的

相连。U2的I/O口P00～P07分别与显示单元17的引脚7～14相连，U2的I/O口P20～P22分别与显示单元17的引脚4～6相连，显示单元17的引脚1、2分别接低电平和高电平。滑动变阻器R0分别与显示单元17的引脚1、2、3相连，U2的复位输入线RESET和复位电路单元20相连，U2的T0口接报警单元19。

工作原理：当通过接地网1的测试电流较大(I≥30A)时，不用隔离变压器6和调压器7，直接使用厂用变压器或者所用变压器5，并对厂用变压器或所用变压器5的接线进行调整，在厂用变压器或所用变压器5二次侧出线端接空气开关10，实验时把厂用变压器或所用变压器5二次侧的中性点和接地解开，专作提供试验电源用；辅助电极4用来消除互感引起的测量误差，对其进行补偿；试验前先断开空气开关10，调整测试回路中的电阻，为使回路电阻满足DL475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》中规定“通过接地装置的测试电流大，接地装置中零序电流和干扰电压对测量结果的影响下，同一分辨率的电压表的可测电流场的范围大，即工频接地电阻的实测值误差小。为了减小工频接地电阻实测值的误差，通过接地网1的测试电流不宜小于30A”的要求，把电流极3的电阻降到7Ω，然后合上空气开关10进行测量，利用测量单元15对三路电压量和一路电流量进行取值、计算，测量数据可以在测量单元15上显示出来，并还可将测得的符合DL475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》要求的接地电阻值打印出来，同时该测量装置还可以把杂散电流测出来。

Claims (7)

1、一种大电流接地电阻的测量方法，其特征在于：首先将电压极、电流极和辅助电极设置好，然后合上装设于厂用变压器或所用变压器二次侧出线端的空气开关，测量得到接地网与电压极之间的电压值U₁₂、接地网与辅助电极之间的电压值U₁₄、电压极与辅助电极之间的电压值U₂₄以及流入接地网的试验电流值I，将上述各值代入下式中得到接地电阻R_g：

$R_g=\frac{1}{{2U}_{14}I}(U_{12}^2+U_{14}^2-U_{24}^2)。$

2、根据权利要求1所述大电流接地电阻的测量方法，其特征在于：所述测量过程开始前，先断开空气开关，对厂用变压器或所用变压器的接线以及整个测量回路的电阻值进行调整，使经过接地网的测试电流I≥30A。

3、一种大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：它包括电压极(2)、电流极(3)、辅助电极(4)以及装设于厂用变压器或所用变压器(5)二次侧出线端的空气开关(10)，辅助电极(4)设于电压极(2)和接地网(1)之间，所述接地网(1)与电压极(2)之间设有第一电压表(11)，接地网(1)与辅助电极(4)之间设有第二电压表(12)，电压极(2)与辅助电极(4)之间设有第三电压表(13)，接地网(1)与空气开关(10)之间设有第一电流表(14)，第一电压表(11)、第二电压表(12)、第三电压表(13)和第一电流表(14)与测量单元(15)相连。

4、根据权利要求3所述大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：所述测量单元(15)包括电源单元(18)、接口电路单元(21)、主控制器单元(16)以及显示单元(17)，主控制器单元(16)的输入端通过接口电路单元(21)与第一电压表(11)、第二电压表(12)、第三电压表(13)和第一电流表(14)相连，主控制器单元(16)的输出端与显示单元(17)相连。

5、根据权利要求3或4所述的大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：所述主控制器单元(16)的输出端与一报警单元(19)相连。

6、根据权利要求3或4所述的大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：所述主控制器单元(16)的输入端与一复位电路单元(20)相连。

7、根据权利要求5所述的大电流接地电阻的测量装置，其特征在于：所述主控制器单元(16)的输入端与一复位电路单元(20)相连。

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