CN203572881U - 一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：至少包括激励源、电流拾取单元、被测等电位单元、参考电缆、信号处理单元，被测等电位单元和参考电缆上端接第一接线端子，下端接第二接线端子；被测等电位单元和参考电缆套接有电流拾取单元，被测等电位单元和参考电缆并联连接，激励源通过第一接线端子分流到被测等电位单元电流回路和参考电缆电流回路后到第二接线端子；第一接线端子和第二接线端子分别与信号处理单元6A/D输入端电连接，电流拾取单元与信号处理单元的A/D输入端电连接。本实用新型具有使用方便、操作简单快捷、检测精度高、可免拆装等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电子测量、信号转换领域，具体的说是一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路。
技术背景
近年来储油罐雷电破坏事故时有发生，不仅带来经济损失和生态影响，而且造成恶劣的社会影响。据国际媒体报道每年发生的储罐火灾事故中有31%因雷电破坏引起。而据国外有关资料分析，外浮顶储罐雷击着火的主要原因是浮盘与罐壁间的挥发性油气混合物因直击雷或感应雷的放电而引起火灾。对于金属罐，国内外标准均将确保浮盘与罐壁等电位连接作为最重要的防雷措施之一，并且对等电位连接装置布局方式和低阻抗电气连接都做了严格要求。国际标准API-RP-545-2009规定，浮盘和罐壁之间需要适当数量的旁路导体做直接的电气连接，即采用所谓的等电位装置方式，要求等电位装置两端的最大电阻为0.03Ω，旁路的等电位装置的平行间距不得大于30米，沿储罐圆周最少需要两处。因此等电位连接装置的可靠性对储罐的防火安全尤为重要。
等电位装置现场使用时，随着时间的推移，特别是两端金属连接点的氧化锈蚀，低阻值性能会有大大降低，如果不被及时发现就会埋下巨大的安全隐患。
等电位装置电阻测量为低电阻测量范畴，对于低电阻的测量有许多方法，但都不能满足要求：一是一般等电位装置中的导体截面比较大，要求不小于50m㎡，装置也比较笨重，电阻要求<30毫欧，两端连接的接触电阻不能忽略，因此不能对原有的等电位装置进行拆装测试，拆装下测试合格的装置但不能保证恢复安装后连接点的接触性能对装置的影响。二是对于多个旁路的等电位装置，在不拆装的情况下，采用普通方法只能检测其等效电阻，而无法检测某一个等电位体的阻值；三是现场等电位装置空间跨度大，有几十米的跨度，环境对测量误差的影响已无法忽略，采用普通测试方法同样不能满足。
因此等电位装置的电阻测量在国内尚无先例，属于国内空白。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种使用方便、操作简单快捷、检测精度高的可免拆装的等电位装置低电阻值检测电路的设计方法。
本实用新型的目的是这样实现的，一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：至少包括激励源、电流拾取单元、被测等电位单元、参考电缆、信号处理单元，被测等电位单元和参考电缆上端接第一接线端子，下端接第二接线端子；被测等电位单元和参考电缆套接有电流拾取单元，被测等电位单元和参考电缆并联连接，激励源通过第一接线端子分流到被测等电位单元电流回路和参考电缆电流回路后到第二接线端子；第一接线端子和第二接线端子分别与信号处理单元6A/D输入端电连接，电流拾取单元与信号处理单元的A/D输入端电连接。
所述的参考电缆上并行分布有温度补偿单元，温度补偿单元中的多点温度传感器附着在参考电缆上。
所述激励源为电流源或电压源。
所述的温度补偿单元为多点温度传感器，多点温度信号接至温度转换单元后与处理器电连接。
所述电流拾取单元由两个电流传感器组成，两个电流传感器分别测试被测等电位单元回路和参考电缆回路的电流，把被测回路的电流转换为电压信号。
所述电流传感器采用非接触式电流传感器，电流传感器采用钳形电流传感器，以方便现场使用。
所述第一接线端子以金属浮顶为连接体，第二接线端子以金属罐体为连接体，金属浮顶连接体和金属罐体连接体分别有四个连接点，四个连接点分别与参考电缆与被测等电位单元、激励源和电压信号输出信号的一端相连，信号输出的另一端与参考电缆的末端相连。
所述的第一接线端子在金属浮顶上有4个导电连接点，分别对应A1、B1、C1、D1，第二接线端子在金属罐体上有4个导电连接点，分别对应A2、B2、C2、D2，被测等电位单元一端连接于B1点，另一端连接下端对应的B2点；参考电缆连接于C1点，下端对应C2点；激励源上端连接于A1点，下端对应A2点；信号输出点的拾取位置分别取至连接体的D1点，下端为D2点，参考电缆包括一个与信号处理单元电连接的上连接点E1点和下连接点E2。
本实用新型的优点是：
1. 在不拆装原有等电位装置连接情况下即可测试包括等电位体接头接触电阻和等电位体本身的电阻总和；
2. 可检测具有多旁路等电位装置同时工作的某一路等电位体的阻值，可检查在实际中多路等电位装置免拆装情况下的局部问题，克服了检测等电位体电阻时需要拆装的弊端；
3. 有实时的温度补偿算法，检测精度高；
4. 可以推广到其他领域中的低阻值检测。
附图说明
下面将结合实例对本实用新型做进一步说明：
图1 是本实用新型实施例1检测电路等效电路模型图；
图2 是本实用新型实施例2检测电路等效电路模型图；
图中：1、激励源，2、第一接线端子，3、电流拾取单元，4、被测等电位单元，5、参考电缆，6、信号处理单元，7、AD转换单元，8、处理器，9、温度补偿单元，10、温度转换单元；11、第二接线端子。
Rca:激励电流源正端A1接入点与金属罐体间的接触电阻
Rgb1:激励电流源正端A1接入点到参考电缆上C1接入点间的金属罐体电阻
Rgb2:激励电流源正端A1接入点到被测等电位体上B1接入点间的金属罐体电阻
Ra:参考电缆上端C1接入点与金属罐体间的接触电阻
Rga：参考电缆上端C1接入点与信号输出D1接点之间的金属罐体电阻
Rcb:激励电流源负端A2接入点与金属浮顶间的接触电阻
Rf1:激励电流源负端A2接入点到参考电缆上C2接入点间的金属浮顶电阻
Rf2:激励电流源负端A2接入点到被测等电位体上B2接入点间的金属浮顶电阻
Rb:参考电缆下端C2接入点与金属浮顶间的接触电阻
Rfb：参考电缆下端C2接入点与信号输出点D2之间的金属罐体电阻。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，至少包括激励源1、电流拾取单元3、被测等电位单元4、参考电缆5、信号处理单元6，被测等电位单元4和参考电缆5上端接第一接线端子2，下端接第二接线端子11；被测等电位单元4和参考电缆5套接有电流拾取单元3，被测等电位单元4和参考电缆5并联连接，激励源1通过第一接线端子2分流到被测等电位单元4电流回路和参考电缆5电流回路后到第二接线端子11；第一接线端子2和第二接线端子11分别与信号处理单元6A/D输入端电连接，电流拾取单元3与信号处理单元6的A/D输入端电连接。
工作时，激励源1向激励参考电缆5和被测等电位单元4分别提供恒流电流，电流拾取单元3输出端与信号处理单元6电连接，使得被测等电位单元4和参考电缆5两路被电流拾取单元3拾取的电压信号送到信号处理单元6；同时被测等电位单元4与参考电缆5两端的信号被第一接线端子2、第二接线端子11送到信号处理单元6；信号处理单元6将得到的被测等电位单元4和参考电缆5信号以及第一接线端子2、第二接线端子11信号处理后，传送到AD转换单元7进行转换成数字信号送至处理器8计算处理，由处理器8得到被测等电位单元4的电阻值。
参考电缆5上并行分布有温度补偿单元9，温度补偿单元9中的多点温度传感器附着在参考电缆5上，其反映参考电缆的温度分布，温度补偿单元9与温度转换单元10电连接，温度补偿单元9的信号经过温度转换单元10后再给处理器8进行修正计算，从而得到被测等电位单元4电阻在不同环境温度下的电位值。
所述激励源1为电流源或电压源。
所述的温度补偿单元9为多点温度传感器，多点温度传感器附着在参考电缆5上，反映参考电缆5的温度分布；多点温度信号接至温度转换单元10后给处理器8补偿使用。
所述电流拾取单元3由两个电流传感器组成，两个电流传感器分别测试被测等电位单元回路和参考电缆回路的电流，把被测回路的电流转换为电压信号。
所述电流传感器采用非接触式电流传感器，电流传感器采用钳形电流传感器，以方便现场使用。
所述第一接线端子2以金属浮顶为连接体，第二接线端子11以金属罐体为连接体，金属浮顶连接体和金属罐体连接体分别有四个连接点，四个连接点分别与参考电缆5与被测等电位单元4、激励源1和电压信号输出信号的一端相连，信号输出的另一端与参考电缆5的末端相连。
第一接线端子2在金属浮顶上有4个导电连接点，分别对应A1、B1、C1、D1，第二接线端子11在金属罐体上有4个导电连接点，分别对应A2、B2、C2、D2，被测等电位单元4一端连接于B1点，另一端连接下端对应的B2点；参考电缆5连接于C1点，下端对应C2点；激励源1上端连接于A1点，下端对应A2点；信号输出点的拾取位置分别取至连接体的D1点，下端为D2点，参考电缆5包括一个与信号处理单元6电连接的上连接点E1点和下连接点E2。
为了计算方便，设定：Rx为被测等电位单元4的电阻，R0为参考电缆5的电阻，参考电缆连接点C1和E1点之间分布有电阻Ra，参考电缆连接点C2和E2点之间分布有电阻Rb，电阻Ra和Rb分别为连接点的接触电阻。同时，在金属浮顶上引入两个并联支路上端点M和下端点N，并有，C1点到D1点的电阻设定为Rga，C1点到M点的电阻设定为Rgb1，C1点到E1点的电阻设定为Ra，M点到B1点的电阻设定为Rgb2，M点到A1点的电阻设定为Rca；C2点到D2点的电阻设定为Rfb，C2点到N点的电阻设定为Rf2，C2点到E2点的电阻设定为Rb，N点到B2点的电阻设定为Rf1，N点到A2点的电阻设定为Rcb；
则有如下公式：
由于Rf1、Rf2、Rgb1、Rgb2为金属导体较近两点间的电阻，远远小于被测回路电阻，因此可以忽略不计。Rfb和Rga阻值很小且与检测输入阻抗串联可不计。所以上式可简化为：
VRx= Vra+ VRb+VR0
VRx=I1*Rx，VR0=I2*R0 其中，I1为等电位回路电流，I2为参考电缆回路电流；
因此I1*Rx= I2*R0+ Vra+ VRb即
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是，信号处理单元6包括电子开关电路、AD转换单元7和处理器8，处理器8控制电子开关电路分时接通过不同的模拟输入，通过AD转换单元7将模拟电压转换成数字信号，数字信号送到处理器8进行最后处理。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (8)
1.一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：至少包括激励源（1）、电流拾取单元（3）、被测等电位单元（4）、参考电缆（5）、信号处理单元（6），被测等电位单元（4）和参考电缆（5）上端接第一接线端子（2），下端接第二接线端子（11）；被测等电位单元（4）和参考电缆（5）套接有电流拾取单元（3），被测等电位单元（4）和参考电缆（5）并联连接，激励源（1）通过第一接线端子（2）分流到被测等电位单元（4）电流回路和参考电缆（5）电流回路后到第二接线端子（11）；第一接线端子（2）和第二接线端子（11）分别与信号处理单元6A/D输入端电连接，电流拾取单元（3）与信号处理单元（6）的A/D输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述的参考电缆（5）上并行分布有温度补偿单元（9），温度补偿单元（9）中的多点温度传感器附着在参考电缆（5）上。
3.根据权利要求1所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述激励源（1）为电流源或电压源。
4.根据权利要求2所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述的温度补偿单元（9）为多点温度传感器，多点温度信号接至温度转换单元（10）后与处理器（8）电连接。
5.根据权利要求1所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述电流拾取单元（3）由两个电流传感器组成，两个电流传感器分别测试被测等电位单元回路和参考电缆回路的电流，把被测回路的电流转换为电压信号。
6.根据权利要求5所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述电流传感器采用非接触式电流传感器，电流传感器采用钳形电流传感器，以方便现场使用。
7.根据权利要求1所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述第一接线端子（2）以金属浮顶为连接体，第二接线端子（11）以金属罐体为连接体，金属浮顶连接体和金属罐体连接体分别有四个连接点，四个连接点分别与参考电缆（5）与被测等电位单元（4）、激励源（1）和电压信号输出信号的一端相连，信号输出的另一端与参考电缆（5）的末端相连。
8.根据权利要求1所述的一种免拆装等电位装置的低电阻值检测电路，其特征是：所述的第一接线端子（2）在金属浮顶上有4个导电连接点，分别对应A1、B1、C1、D1，第二接线端子（11）在金属罐体上有4个导电连接点，分别对应A2、B2、C2、D2，被测等电位单元（4）一端连接于B1点，另一端连接下端对应的B2点；参考电缆（5）连接于C1点，下端对应C2点；激励源（1）上端连接于A1点，下端对应A2点；信号输出点的拾取位置分别取至连接体的D1点，下端为D2点，参考电缆（5）包括一个与信号处理单元（6）电连接的上连接点E1点和下连接点E2。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110333413A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-15 | 北京科易动力科技有限公司 | 多点电位均衡测试装置及测试方法 |
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2013
- 2013-10-17 CN CN201320641377.6U patent/CN203572881U/zh not_active Expired - Lifetime
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