接地電阻測量儀的製作方法
2023-07-23 00:13:16 2
專利名稱：接地電阻測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及高電壓技術領域，主要用於發電站的接地電阻測量。
隨著電力系統容量的迅速增長，短路電流愈來愈大，接地裝置對電力系統安全運行的影響愈來愈大，因此，對高壓電力系統中的發電站(廠)，變電站的接地電阻的測量，已成為保證電力系統安全運行的一項重要工作，目前，測量接地電阻的儀器，普遍採用ZC－8型接地電阻測量儀，這種儀器是由手搖發電機、被測值採樣、相敏整流濾波以及電流變換，平衡電壓和經相敏整流濾波後的被測值與平衡電壓比較，顯示幾個單元構成的，其中相敏整流濾波電路單元是採用三個晶體三極體和一個晶體三極體及電阻組成，本意是利用測量信號與幹擾信號的頻率不同，使測量信號通過，將幹擾信號濾掉來消除幹擾的影響，測量信號與幹擾信號的頻率雖然不同，但是兩個信號總有極性相同的時刻，這時幹擾信號就會隨測量信號一起通過，儘管通過的時間很短，但是由於幹擾信號比測量信號大很多(幹擾電流有時達十多安培，測量電流僅幾十毫安)，在測量結果顯示中就包含有幹擾信號，在投入運行中的發電站(廠)、變電站，因為電力系統三相不完全對稱，在中性點接地系統中，總有不平衡電流經發電站(廠)，變電站的接地裝置而成閉合迴路，所以在測量接地電阻時就形成了50HZ幹擾電流，因此說ZC－8型接地電阻測量儀抗幹擾能力低，不能用於運行中的發電站(廠)，變電站接地裝置接地電阻的測量；還可以採用「四極法」(即電流表、電壓表法)測量發電站(廠)、變電站的接地電阻，本領域工程技術人員熟知採用這種方法測量接地電阻所用的電源設備的容量大，造價高，攜帶運輸不方便，測量時所用的引線要通過50A的電流，電流引線截面要大於8mm2，且要耐受幾千伏的電壓，由於「四極法」存在著上述不足，故現場測量接地電阻很難採用。
本實用新型的目的在於採用電子技術解決抗幹擾信號的問題，滿足運行中的發電站(廠)、變電站測量接地裝置接地電阻的要求，便於攜帶，操作以及顯示讀值。
實現本實用新型任務的辦法是，採用電池或者整流電源做電源，利用電子元器件組成具有抗幹擾性能的接地電阻測量儀，包括有工頻電源整流單元1；振蕩單元2；功率放大單元3；基準值採樣單元4；被測值採樣單元5；校準、測量切換單元6；倍率切換單元7；選頻濾波消除幹擾單元8；讀值顯示單元9。
由電池或者經工頻整流單元1中的橋式整流、濾波、穩壓後的直流電源供給振蕩單元2、功率放大單元3和選頻濾波消除幹擾單元8中的運算放大器以及讀值顯示單元9中的數字電壓表。
振蕩單元2由運算放大器及RC串並聯振蕩器構成，將直流電振蕩輸出70～250HZ的正弦波信號，經由運算放大器及阻抗匹配變壓器構成的功率放大單元3輸出50～500mA電流，做為測量電流。功率放大單元3連接由一個精確阻值的標準電阻構成的基準值採樣單元4和由4個端子及被測接地裝置(外部電路)構成的被測值採樣單元5。基準值採樣單元4輸出基準電壓100mv，通過校準，測量切換單元6的「校準」檔，經倍率切換單元7，選頻濾波消除幹擾單元8，由讀值顯示單元9的數字電壓表顯示基準電壓，當顯示不是100mv時，調節功率放大單元3前、振蕩單元2輸出處的電位器，在測量電流50～500mA的範圍內選擇一適當值，使基準電壓保持在100mv，基準電壓的選擇以讀值顯示直觀、方便為原則。基準電壓校準後的測量電流經被測值採樣單元5(通過被測接地裝置－外部電流)的P2端子通過校準，測量切換單元6的「測量」檔，再經3組雙刀雙投琴鍵開關及倍率電阻構成的倍率切換單元7輸入給由對稱無源雙T、潛在雙T及有源雙T電路構成的選頻濾波消除幹擾單元8，使直流及50HZ等頻濾的幹擾信號濾掉，被測接地裝置的接地電阻真實值由讀值顯示單元9的數字電壓表顯示。讀值顯示單元9是由耦合電容、橋式整流電路、電容器分壓電阻及電位器和數字電壓表構成的。還可以在數字電壓表上連接一個電阻值為基準值採樣單元4中精確電阻R22的100倍倒數的倍率電阻使數字電壓表直接讀出被測接地電阻值。
本實用新型採用電子技術代替了現有技術的手搖發電機，電流互感器；採用有源雙T、無源雙T、潛在雙T及集成運算放大器構成的選頻濾波消除幹擾單元代替了現有技術中的相敏整流濾波單元；採用被測電壓值與基準電壓值比較，直接在數字電壓表讀出被測接地電阻值的方法代替了現有技術中利用電流互感器二次側可調電阻調整節與一次側被測電壓相同的平衡電壓，通過電壓表監視再由可調電阻讀值的方法。解決了現有技術由於抗幹擾能力低，不能在運行中的發電站(廠)，變電站使用以及讀值，操作不方便的問題。本實用新型具有重量輕、體積小，並且由於測量電流可調範圍寬而使得測量靈敏度高，由於可用外附電池供電，在無交流電源處仍可使用，不受環境條件限制，測量時使用一般膠質電線即可，適用範圍廣，耗能小，使用本實用新型測量運行中的發電站(廠)，變電站接地裝置的接地電阻，徹底改變了現有技術的測量方法，避免了不應有的人力、物力，資金的損失。
以下結合附圖對本實用新型做一步說明
圖1、接地電阻測量儀原理框圖；圖2、接地電阻測量儀原理結構圖；圖3、接地電阻測量儀元件結線及布置圖；圖4、接地電阻測量儀殼體面板示意圖。
見圖1和圖2所示的接地電阻測量儀是由電池(虛框)或者工頻電源(實框)做電源，經工頻整流單元1中的整流橋(D2到D5為0、5A／25V)、濾波(電解電容C24到C27為1000μF／25V)、穩壓(三端穩壓器Y1為7818型、Y2到Y4為7809型，連結Y2到Y4的三個電容C1到C3分別為1μF／25V後的直流電源供給振蕩單元2、功率放大單元3和選頻濾波消除幹擾單元8中的運算放大器(分別為U2、U3、U1)以及讀值顯示單元9中的數字電壓表。
振蕩單元2由運算放大器U2(LM741)及RC串並聯振蕩器(其中R12為15KΩ、R1321KΩ、R14100KΩ、R15330K；電解電容C17、C18為100μF／25V)構成，將直流電振蕩輸出70～250HZ的正弦波信號，經由運算放大器U3(LA4265)及阻抗匹配變壓器構成的功率放大單元(3)其中(電阻R17為3、3KΩ、R18為45KΩ、電解電容C19為470μF／25V、聚氯乙烯電容C20為0、1μF／63V、電解電容C21為1μF／25V，C22為47μF／25V，C23為470μF／25V、變壓器的匝數比為120匝／450匝，5W輸出50～500mA電流，做為測量電流。功率放大單元3連結由一個精確阻值的標準電阻(R22為1Ω構成的基準值採樣單元4和由4個端子(C1、P1、P2、C2)及被測接地裝置(外部電路)構成的被測值採樣單元5。基準值採樣單元4輸出基準電壓100mV，通過由單刀雙投撥動開關構成的校準、測量單元6的「校準」檔，經倍率切換單元7，選頻濾波消除幹擾單元8，由讀值顯示單元9的數字電壓表顯示。基準電壓校準後的測量電流經被測值採樣單元5(通過被測接地裝置－外部電路)的P2端子，通過由單刀雙投撥動開關構成的校準，測量單元6的「測量」檔，再經3組雙刀雙投琴鍵開關及倍率電阻(R19為495KΩ、R20為5KΩ、R21為45KΩ)構成的倍率切換單元7輸入給由對稱無源雙T電路聚氯乙烯電容C7為0.22μF／63V、C8為0.022μF／63V、C11為0.242μF／63V，電阻R4為15KΩ、R5為150KΩ、R6為13KΩ)、潛在雙T電路(聚氯乙烯電容C9、C10、為0、022μF／63V、C12為0.044μF／63V、電解電容C13為1μF／25V，R7為100KΩ、R8為120KΩ、R9為75KΩ、R10為10KΩ)及有源雙T電路(運算放大器U1為LM741、聚氯乙烯電容C4、C5、為0、022μF／63V、C6為0.022μF／63V、R1為70KΩ、R2為6KΩ、R3為5.4KΩ構成的選頻濾波消除幹擾單元8，使直流及50HZ等頻率的幹擾信號濾掉，被測接地裝置的接地電阻真實值由讀值顯示單元9的數字電壓表顯示。讀值顯示單元9是由耦合電容(聚氯乙烯電容0.22μF／63V)橋式整流電路(整流橋D1為1A／25V)、電容器(聚氯乙烯電容C15、C16分別為0、022μF／63V、330PF／63V)、分壓電阻(R11為41KΩ)及電位器(W1為10KΩ、0.25W，W2為1KΩ、0.25W)和數字電壓表(G為UP316)構成的。
見圖3和圖4所示的接地電阻測量儀，圖3所示的是元件在印刷電路板上的位置，圖4為殼體面板示意圖，本實用新型的殼體尺寸為長170MM、寬100MM、高170MM，採用鋁合金框架，薄鐵板烤漆或者塑料噴塗，殼體板面為鋁板，10為工頻電源整流單元1中的電源開關(採用撥動開關)，1112分別為讀值顯示單元9中的校準粗調電位器W1和校準細調電位器W2。本實用新型均採用0.125W的電阻。
權利要求1.一種涉及高壓技術領域，主要用於發電站(廠)、變電站的接地電阻測量儀，包括有殼體、電池或者工頻電源整流單元1以及被測值採樣單元5，其特徵在於電池或者工頻電源整流單元1連接有振蕩單元2、功率放大單元3、選頻濾波消除幹擾單元8以及讀值顯示單元9。
2.根據權利要求1所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由運算放大器及RC串、並聯振蕩器構成的振蕩單元2，將電池或工頻電源整流單元1供給的直流電振蕩輸出70至250HZ的正弦波信號。
3.根據權利要求1所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由運算放大器及阻抗匹配變壓器構成的功率放大單元3，將振蕩單元2供給的正弦波信號放大處理後輸出50至500MA電流做為測量電流。
4.根據權利要求3所述的接地電阻測量儀，其特徵在於經功率放大單元3輸出端連接的，由一個精確阻值的標準電阻(R22)構成的基準值採樣單元4，通過調節功率放大單元3輸入端前的電 位器(W3)，在測量電流50至500MA中選擇一個適當值，使這一數值的測量電流通過電阻(R22)時，產生一個基準電壓值。
5.根據權利要求4所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由基準值採樣單元4和被測值採樣單元5連接的校準，測量切換單元6是由單刀雙投撥動開關構成的，當開關投到「校準」檔時，經基準值採樣單元5送來的基準電壓，通過倍率切換單元7以及選頻濾波消除幹擾單元8，由讀值顯示單元顯示
6.根據權利要求5所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由校準，測量切換單元6連接的倍率切換單元7是由3組雙刀雙投琴鍵開關及倍率電阻構成的，基準電壓校準後的測量電流經被測值採樣單元5的外部電路(即被測接地裝置)，通過倍率切換單元7及選頻濾波消除幹擾單元8，由讀值顯示單元9顯示。
7.根據權利要求1或者權利要求5所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由倍率切換單元7連接的選頻濾波消除幹擾單元8是由對稱無源雙T電路、潛在雙T電路及有源雙T電路構成的，被測信號通過選頻濾波消除幹擾單元8，將直流及50HZ頻率的幹擾信號濾掉，使70至250HZ的被測信號通過讀值顯示單元9顯示。
8.根據權利要求7所述的接地電阻測量儀，其特徵在於由耦合電容，橋式整流電路，電容器及分壓電阻和數字電壓表構成的讀值顯示單元9，通過被測電壓值與測量前「校準」的基準電壓值的比來顯示測量的接地電阻值。
9.根據權利要求8所述的接地電阻測量儀，其特徵在於讀值顯示單 元9中數字電壓表連接一個電阻值為基準值採樣單元4中精確電阻R22的100倍倒數的倍率電阻，使數字電壓表直接讀出被測接地電阻值。
專利摘要接地電阻測量儀涉及高壓技術領域，主要用於發電站(廠)變電站的接地電阻測量。採用電子技術代替了現有技術中的手搖發電機、電流互感器；採用選頻濾波消除幹擾單元代替了現有技術中的相敏整濾波單元；採用被測電壓值與基準電壓值比較，直接在數字電壓表讀出被測接地電阻值。解決了現有技術由於抗幹擾能力低，不能在運行中的發電站(廠)、變電站使用以及讀值，操作不方便的問題，具有重量輕、體積小、靈敏度高、適用範圍廣的特點。
文檔編號G01R27/20GK2121695SQ9220832
公開日1992年11月11日 申請日期1992年4月28日 優先權日1992年4月28日
發明者劉玄毅, 關宏策 申請人:東北電力學院