CN210071942U - 一种在线接地网络及在线接地电阻监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线接地网络及在线接地电阻监测装置，本实用新型的在线接地网络包括六个被监测设备导体等电位测试点的接地网络，具体分为三组，包括TN系统接地网络、TT系统接地网络和防雷接地系统接地网络，在线接地电阻监测装置通过等电位接线端子与三组接地网络均连接，且三组接地网络内的被监测设备上均设置有金属外壳。本实用新型的在线接地电阻监测装置，包括监测模块，所述监测模块包括依次连接的信号发生器、监测电路、运放电路、AD转换器和比较电路，信号发生器的输出信号PE通过接地极接入到上述的在线接地网络上，被监测设备的金属外壳连接监测电路，比较电路用于进行实际的电阻值与预先设置的接地电阻阈值进行比较。

Description

一种在线接地网络及在线接地电阻监测装置

技术领域

本实用新型涉及接地电阻监测技术领域，具体涉及一种在线接地网络及在线接地电阻监测装置。

背景技术

目前，接地电阻检测方法大致有电位降法、四极法、大电流法以及钳表法，分别应用在各个场所的接地保护检测。用于精确测量接地阻抗、接地电阻、接地电抗、接触电压、接触电位差、跨步电压、跨步电位差、转移电位、导通电阻、土壤电阻值、地网电流分布情况等参数；其中钳表法，在测量有回路的接地系统时，不需断开接地引下线，不需辅助电极，具有较好的实用价值。目前主要的方法仍然是人工定期现场检测。

在实验室建设中，一般重点是电源稳压，环境温度，湿度等问题。对电网的接地问题并未引起足够重视，认为现在很多电气设备和大型仪器都有一定的接地装置，可以避免设备由于发生击穿和漏电对人员安全造成威胁。但是接地装置不符合标准或由于土壤的腐蚀接地柱时而造成的隐患是无法保证整个实验室的正常安全性，因此必须要进行接地电阻检测，目的是测量在地下的接地装置电阻和土壤的散流电阻，这项检测是实验室电气安全的重要一项。目前的主要检测手段是携带接地电阻测试仪，只能独立测量各点，且受外部因素影响大，需要定期检测，使用起来很不方便。

在我国实验室低压配电系统中，TN系统的应用最为广泛。接地保护则作为TN系统安全用电的重要手段，中线点直接接地，电气装置的外露导电部分用PE线与接地点连接。在整个配电系统故障中，接地故障所导致的电击事故明显高于短路、过载故障造成人身间接电击等事故。因此，是否正确接地直接影响到配电系统的安全。在实际使用时，接地电阻测试仪只能做到事后处理和事前检测，运行过程中无法及时发现问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有实验室实际使用的接地电阻测试仪只能独立测量各点，且受外部因素影响大，需要定期检测，只能做到事后处理和事前检测，运行过程中无法及时发现问题。本实用新型提供了解决上述问题的一种在线接地网络及在线接地电阻监测装置，利用对配电系统的设备进行集中式监测，排查出配电系统中接地电阻值的变化，根据额定阈值报警提醒，起到对设备、设施的正常运行和人身安全保护作用，提高实验室安全用电的可靠性。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种在线接地网络，包括六个被监测设备导体等电位测试点的接地网络，具体分为三组，包括TN系统接地网络、TT系统接地网络和防雷接地系统接地网络，在线接地电阻监测装置通过等电位接线端子与三组接地网络均连接，且三组接地网络内的被监测设备上均设置有金属外壳。

进一步地，TN系统接地网络包括：第一被监测设备导体等电位测试点CH1设置于Y接法的TN系统三相用电设备上，Y接法的TN系统三相用电设备输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极进行接地；第二被监测设备导体等电位测试点CH2设置于△接法的TN系统三相用电设备上，△接法的TN系统三相用电设备输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极进行接地；第三被监测设备导体等电位测试点CH3设置于TN系统单相用电设备上，TN系统单相用电设备输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极进行接地；并且Y接法的TN系统三相用电设备、△接法的TN系统三相用电设备、TN系统单相用电设备的输出端设备外壳通过同一等电位接地线进行接地。

进一步地，TT系统接地网络包括：第四被监测设备导体等电位测试点CH4设置于TT系统单相用电设备上，TT系统单相用电设备输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极进行接地；第五被监测设备导体等电位测试点CH5设置于TT系统三相用电设备上，TT系统三相用电设备输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极进行接地；并且TT系统单相用电设备、TT系统三相用电设备的输出端设备外壳通过同一等电位接地线进行接地。

进一步地，防雷接地系统接地网络包括：第六被监测设备导体等电位测试点CH6设置于避雷针接地引下线上，避雷针输入端用于接收外界雷电信号，输出端设备外壳通过接地极进行接地。

一种在线接地电阻监测装置，包括监测模块，所述监测模块包括信号发生器、监测电路、运放电路、AD转换器和比较电路，信号发生器的输出信号PE通过接地极接入到上述的一种在线接地网络上，被监测设备的金属外壳连接监测电路，监测电路连接运放电路，运放电路连接AD转换器，AD转换器连接比较电路，比较电路用于进行实际的电阻值与预先设置的接地电阻阈值进行比较，判断接地等电位线是否与设备金属外壳接触良好。

进一步地，还包括电源电路，电源电路用于为各模块提供工作需要的±5V、±12V、24V的电源。

进一步地，还包括报警装置，报警装置连接监测模块，报警装置采用蜂鸣器。

进一步地，还包括以太网扩展模块，远程访问通过以太网扩展模块进行报警数据上传至服务器，并通过手机APP访问。

进一步地，还包括自检电路，自检电路用于为该装置的供电电压和信号发生器的输出信号PE进行自检。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的接地网络通过金属外壳接等电位接地线，当监测装置设备内部对金属外壳漏电时，漏电流经过电阻更小的等电位接地线泄放掉漏电流，避免漏电流从触碰金属外壳的人体流过发生电击伤害；

2、本实用新型的在线接地电阻监测装置，在运行过程中能够连续性实时在线测量不同绝缘阻抗，且不对电力系统造成干扰，当电网接地保护地线脱落或接地电阻变高时，能够及时报警，便于维护人员处理，确保接地保护的正常运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的在线接地网络结构图。

图2为本实用新型的在线接地电阻监测装置结构图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-接地极，2-接地引下线，3-避雷针，4-TT系统三相用电设备，5-TT系统单相用电设备，6-金属外壳，7-人体，8-等电位接线端子，9-TN系统单相用电设备，11-等电位接地线，12-△接法的TN系统三相用电设备，13-Y接法的TN系统三相用电设备，14-监测模块，141-信号发生器，142-监测电路，143-运放电路，144-AD转换器，145-比较电路，15-电源电路，16-报警装置，17-以太网扩展模块，18-自检电路，19-PE。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，一种在线接地网络，包括六个被监测设备导体等电位测试点的接地网络，具体分为三组，包括TN系统接地网络、TT系统接地网络和防雷接地系统接地网络，在线接地电阻监测装置通过等电位接线端子8与三组接地网络均连接，且三组接地网络内的被监测设备上均设置有金属外壳6。

其中，TN系统接地网络包括：第一被监测设备导体等电位测试点CH1设置于Y接法的TN系统三相用电设备13上，Y接法的TN系统三相用电设备13输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极1进行接地；第二被监测设备导体等电位测试点CH2设置于△接法的TN系统三相用电设备12上，△接法的TN系统三相用电设备12输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极1进行接地；第三被监测设备导体等电位测试点CH3设置于TN系统单相用电设备9上，TN系统单相用电设备9输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极1进行接地；并且Y接法的TN系统三相用电设备13、△接法的TN系统三相用电设备12、TN系统单相用电设备9的输出端设备外壳通过同一等电位接地线11进行接地；TN系统单相用电设备9还通过设备金属外壳6连接人体7。

其中，TT系统接地网络包括：第四被监测设备导体等电位测试点CH4设置于TT系统单相用电设备5上，TT系统单相用电设备5输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极1进行接地；第五被监测设备导体等电位测试点CH5设置于TT系统三相用电设备4上，TT系统三相用电设备4输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极1进行接地；并且TT系统单相用电设备5、TT系统三相用电设备4的输出端设备外壳通过同一等电位接地线11进行接地。

其中，防雷接地系统接地网络包括：第六被监测设备导体等电位测试点CH6设置于避雷针3的接地引下线2上，避雷针3输入端用于接收外界雷电信号，输出端设备外壳通过接地极1进行接地。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种在线接地电阻监测装置，包括监测模块14、电源电路15、报警装置16、以太网扩展模块17、自检电路18和通讯模块，所述监测模块14包括信号发生器141、监测电路142、运放电路143、AD转换器144和比较电路145，信号发生器141的输出信号PE19通过接地极1接入到上述的一种在线接地网络上，被监测设备的金属外壳6连接监测电路142，监测电路142连接运放电路143，运放电路143连接AD转换器144，AD转换器144连接比较电路145，比较电路145用于进行实际的电阻值与预先设置的接地电阻阈值进行比较，判断接地等电位线是否与设备金属外壳6接触良好；电源电路15用于为各模块提供工作需要的±5V、±12V、24V的电源；报警装置16连接监测模块14，报警装置16采用蜂鸣器；远程访问通过以太网扩展模块17进行报警数据上传至服务器，并通过手机APP访问；自检电路18连接监测模块14，用于为该装置的供电电压和信号发生器141的输出信号PE19进行自检；通讯模块采用串口通信。

本发明的一种在线接地网络的工作原理如下：

监测装置供电230V、50HZ，监测装置通过可靠等电位接线端子8与TN系统、TT系统、防雷接地系统的接地极1可靠连接，从Y接法的TN系统三相用电设备13、△接法的TN系统三相用电设备12、TN系统单相用电设备9、TT系统单相用电设备5、TT系统三相用电设备4的金属外壳6以及避雷针3的防雷接地的接地引下线2分段处分别引监测线至监测装置的六个被监测设备导体等电位测试点；

监测装置实时从可靠接地端子8注入恒压源5V、10KHZ测试信号至接地极1，从被监测设备导体等电位测试点检验测试信号的强弱，判断TN系统单相用电设备9的金属外壳6和其他设备金属外壳6均可靠接地且接地电阻值满足设定的要求，不大于4Ω或10Ω。当接地电阻大于设定值时，监测装置通过蜂鸣器设置设定的声音进行就地报警，同时也可以通过串口接口与上位机进行通信记录并提示工作人员进行操作，也可以通过以太网RJ45与远端服务器通信，记录并通知手机APP客户端进行及时处理，避免触电事故的发生。

本发明的在线接地网络通过金属外壳6接等电位接地线11，当监测装置设备内部对金属外壳6漏电时，漏电流经过电阻更小的等电位接地线11泄放掉漏电流，避免漏电流从触碰金属外壳6的人体7流过发生电击伤害。

本发明的一种在线接地电阻监测装置的工作原理如下：

本发明的在线接地电阻监测装置接入市电230V、50HZ电源后，电源电路15上的整流单元整流成开关电源单端反激电路的输入，通过调制芯片，得到设备工作需要的±5V、±12V、24V的电源。首先，在线接地电阻监测装置通过自检电路18对设备的供电电压、信号发生器141的输出信号PE19进行自检，如果设备自检不正常，设备不会进入下一步的工作过程，并通过蜂鸣器报警，并通过信号指示灯status的颜色标识设备故障。其次，如果正常，设备进入工作模式，信号发生器141的输出信号PE19通过接地极1注入到在线接地网络，并通过被监测对象的金属外壳6接入监测电路142，通过运放处理及AD转换器144得到实际的电阻值，并通过比较电路145与预先设置的接地电阻阈值进行比较，判断接地等电位线是否与设备金属外壳6接触良好。如果出现监测接电电阻值偏高的情况，通过蜂鸣器就地报警。

对于需要扩展人机界面的情况，可以通过串口通信与触摸屏进行组态，读取相应通道报警寄存器地址即可。

如需远程访问可以通过以太网扩展块进行报警数据的上传，可以上传至服务器然后通过手机APP访问。

在运行过程中能够连续性实时在线测量不同绝缘阻抗，且不对电力系统造成干扰，当电网接地保护地线脱落或接地电阻变高时，能够及时报警，便于维护人员处理，确保接地保护的正常运行。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在线接地网络，其特征在于，包括六个被监测设备导体等电位测试点的接地网络，具体分为三组，包括TN系统接地网络、TT系统接地网络和防雷接地系统接地网络，在线接地电阻监测装置通过等电位接线端子(8)与三组接地网络均连接，且三组接地网络内的被监测设备上均设置有金属外壳(6)。

2.根据权利要求1所述的一种在线接地网络，其特征在于，TN系统接地网络包括：第一被监测设备导体等电位测试点CH1设置于Y接法的TN系统三相用电设备(13)上，Y接法的TN系统三相用电设备(13)输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地；第二被监测设备导体等电位测试点CH2设置于△接法的TN系统三相用电设备(12)上，△接法的TN系统三相用电设备(12)输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地；第三被监测设备导体等电位测试点CH3设置于TN系统单相用电设备(9)上，TN系统单相用电设备(9)输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地；并且Y接法的TN系统三相用电设备(13)、△接法的TN系统三相用电设备(12)、TN系统单相用电设备(9)的输出端设备外壳通过同一等电位接地线(11)进行接地。

3.根据权利要求1所述的一种在线接地网络，其特征在于，TT系统接地网络包括：第四被监测设备导体等电位测试点CH4设置于TT系统单相用电设备(5)上，TT系统单相用电设备(5)输入端连接于三相四线变压器的L1、N上，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地；第五被监测设备导体等电位测试点CH5设置于TT系统三相用电设备(4)上，TT系统三相用电设备(4)输入端连接于三相四线变压器的L1、L2、L3上，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地；并且TT系统单相用电设备(5)、TT系统三相用电设备(4)的输出端设备外壳通过同一等电位接地线(11)进行接地。

4.根据权利要求1所述的一种在线接地网络，其特征在于，防雷接地系统接地网络包括：第六被监测设备导体等电位测试点CH6设置于避雷针(3)的接地引下线(2)上，避雷针(3)输入端用于接收外界雷电信号，输出端设备外壳通过接地极(1)进行接地。

5.一种在线接地电阻监测装置，其特征在于，包括监测模块(14)，所述监测模块(14)包括信号发生器(141)、监测电路(142)、运放电路(143)、AD转换器(144)和比较电路(145)，信号发生器(141)的输出信号PE(19)通过接地极(1)接入到如权利要求1至4中任意一项所述的一种在线接地网络上，被监测设备的金属外壳(6)连接监测电路(142)，监测电路(142)连接运放电路(143)，运放电路(143)连接AD转换器(144)，AD转换器(144)连接比较电路(145)，比较电路(145)用于进行实际的电阻值与预先设置的接地电阻阈值进行比较。

6.根据权利要求5所述的一种在线接地电阻监测装置，其特征在于，还包括电源电路(15)，电源电路(15)用于为各模块提供工作需要的电源。

7.根据权利要求5所述的一种在线接地电阻监测装置，其特征在于，还包括报警装置(16)，报警装置(16)连接监测模块(14)，报警装置(16)采用蜂鸣器。

8.根据权利要求5所述的一种在线接地电阻监测装置，其特征在于，还包括以太网扩展模块(17)，远程访问通过以太网扩展模块(17)进行报警数据上传至服务器，并通过手机APP访问。

9.根据权利要求5所述的一种在线接地电阻监测装置，其特征在于，还包括自检电路(18)，自检电路(18)用于为该装置的供电电压和信号发生器(141)的输出信号PE(19)进行自检。

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