配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測量裝置的製作方法

2023-05-13 03:09:36 2

本實用新型涉及一種配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測量方法和裝置。

背景技術：

10kV配電變壓器中性點接地極受有害物質電化學反應，鏽蝕嚴重造成接地電阻增大。長期通過系統不平衡電流，產生的熱量造成周邊土壤乾燥，造成變壓器中性點接地線與大地之間產生電壓差，造成電量損耗。接地電阻和不平衡電流越大，造成低壓配電系統的有功功率損耗越大。接地電阻值增大，造成避雷器動作電壓升高，不能按設定值釋放雷電過壓，引發配電變壓器燒毀。變壓器中性點電阻增大,造成配電系統安裝的漏電保護開關失靈拒動。

常規的接地電阻測量儀，測量出來的是線性的直流電阻值，直流電阻值不能用於電力系統正常運行中各項參數分析與計算。常規的接地電阻測量儀，測量的直流電阻值，同樣不能用於變壓器實際運行中各項數據的分析與計算。

採集低壓380V配電系統運行中三相負荷不平衡，在變壓器中性點產生的電流值、採集變壓器中性點對8米以外大地之間的電壓值，計算出來的是非線性阻抗值、電流值計算出來功率損耗，才能與系統各項運行數據相匹配。

技術實現要素：

本實用新型的實用新型目的就在於提供一種配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測量裝置。通過本實用新型，能夠測量計算出變壓器中性點接地極鏽蝕電阻增大的阻抗值，計算出變壓器中性點接地阻抗增大，造成380V低壓配電線路所造成的有功電量損失，還可以測量出變壓器高壓側避雷器的洩漏電流，防止雷電擊穿燒毀配電變壓器；進而依此制定出配電變壓器中性點接地線故障的反事故措施，提高配電系統供電電壓合格率，防止三相電壓不平衡，造成的電器設備燒毀，減小系統有功功率損耗。

本實用新型的技術方案為：

本實用新型配電變壓器接地阻抗功率損耗測量裝置包括：

220V/6V電源降壓整流模塊，電池充電穩壓模塊,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊, ADC模數轉換模塊一，中央數據處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊，ADC模數轉換模塊二，數據存儲模塊，顯示模塊，通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊通過電池充電穩壓模塊連接中央數據處理器模塊（簡稱CPU）為CPU供電；變壓器中性線電壓模擬量處理模塊通過ADC模數轉換模塊一，連接中央數據處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊通過ADC模數轉換模塊二，連接中央數據處理模塊；中央數據處理器模塊，它的輸出分別連接數據存儲模塊、數據顯示模塊、以及通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊可採用整流橋充電保護鋰電池，電池充電穩壓模塊可採用MP1482電源晶片,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊可採用LM-7012模擬量晶片,中央數據處理模塊可採用STM32F4中央數據處理器，變壓器中性線電流模擬量處理模塊可採用LM-7012模擬量晶片，ADC模數轉換模塊一、二可採用7606ADC模數轉換器，數據存儲模塊可採用AT24C數據存儲器，顯示模塊可採用普通觸摸顯示屏，通訊模塊採用普通的RS485通訊模塊即可；

所述顯示屏顯示實時測量數據，中央數據處理器的數據，經485驅動器發送到485通訊接口，連結計算機存儲歷史測量數據，最後通過手機卡定時發送實時、存儲數據到區域網；

本實用新型裝置在面板上分別設有，開口電流互感器電流測量數據輸入埠，測量中性點對大地電壓N、L輸入端子，數據顯示屏、鋰電池充電接口，485數據轉存接口等。

使用時利用開口電流互感器測量變壓器中性點不平衡電流，電壓測量線測量變壓器中性點接地線，對8米以外大地間的電壓值。利用變壓器的不平衡電流和變壓器中性點對8米以外的電壓值，計算出變壓器的中性點接地極的接地電阻；

通過中性點接地極通過的系統不平衡電流值、對大地的之間的電壓值，計算出配電變壓器中性點接地極有功功率損耗。調整三相負荷分配。依據中性點接地電阻值，電壓值計算對避雷器動作的電壓影響。測量避雷器接地線電流測量出避雷器的安全質量。

本實用新型的有益效果為：

通過本實用新型裝置，能夠測量計算出變壓器中性點接地極鏽蝕電阻增大的阻抗值，計算出變壓器中性點接地阻抗增大，造成380V低壓配電線路所造成的有功電量損失，還可以測量出變壓器高壓側避雷器的洩漏電流，防止雷電擊穿燒毀配電變壓器。依此制定出配電變壓器中性點接地線故障的反事故措施，提高配電系統供電電壓合格率，防止三相電壓不平衡，造成的電器設備燒毀，減小系統有功功率損耗。

目前電力系統、工廠電工，常規使用的都是利用接地搖表和鉗形接地電阻測量儀，進行測量，這些設備都只能測量接地線的直流電阻。測量出的電阻值不能用於運行中交流電路的計算。無法測量出交流變壓器中性點、低壓配電線路重複接地線中的電流和對地電壓值，無法計算變壓器接地線，所造成的電量損失。

在同等條件下測量的直流電阻值不等於交流阻抗值。

本實用新型新型變壓器接地阻抗測量儀，可準確測量出運行中各種設備保護接地線中的電流值，對8米以外大地之間的電壓值。準確測量出設備接地線、變壓器中性點接地線中的電流值、對8米以外大地電壓值，接地阻抗值。計算出變壓器接地極產生的接地阻抗、造成的有功功率損耗，和電量、電費損失，這些可同時全部顯示在屏幕上。並把歷史測量儲存到存儲器晶片。發送到區域網或轉存到計算機。為管理層提供設備管理依據。

本實用新型方法已經在實際中經過試驗，測量某市某小區10kV配電變壓器100kVA,中性點接地線中的不平衡電流為5安培，對8米以外大地的電壓為40伏。

40伏÷5安培＝8歐姆、 40伏×5安培＝200瓦＝0.2千瓦

0.6元×0.2千瓦×24小時×30天＝86.4元人民幣

該小區變壓器中性點接地阻抗為8歐姆，中性點電阻所耗有功功率200瓦，每天24小時，每月30天，合計每月損失144度電，損失電費86.4元人民幣。

1、小區變壓器中性點接地電阻超標，採取降低接地電阻措施、

2、小區用電三相負荷分配不平均，應調整負荷分配、

3、採取措施以上2項措施以後，每月可節省電費86.4元人民幣。

某些工廠、商場的變壓器容量大都在200-500kVA左右，因變壓器中性點接地極接地電阻值超標，造成的電量經濟損失都很大。目前供電單位、用電大戶很少有人關注、測量這項數值。造成配電系統電損增大。測量檢查配電變壓器中性點接地極阻抗，降低變壓器接地極接地阻抗，提高三相電壓平衡度，提高安全供電可靠性。有效降低配電線路電量損耗。提高社會經濟效益。

附圖說明

圖1為本實用新型所述配電變壓器接地阻抗功率損耗測量方法實施例的接線原理示意圖；

圖2為本實用新型配電變壓器接地阻抗功率損耗測量裝置實施例的電路原理框圖。

圖1中：①配電變壓器、②避雷器、③變壓器中性點接地線、④開口電流互感器、⑤變壓器中性點、防雷接地極、⑥變壓器接地電阻功率損耗測量裝置、⑦臨時測量接地極。

具體實施方式

如附圖1所示：為本實用新型已實施例在10kV配電變壓器高壓側避雷器接地阻抗、變壓器380V低壓配電系統中性點接地阻抗、有功功率損耗的測量方法，其方法步驟為：

（1）在配電變壓器中性點接地線8米以外遠的大地上，做一接地良好、可靠的接地極；並測量運行中配電變壓器中性線對8米以外大地之間的電壓值；

（2）利用開口電流互感器，測量配電變壓器中性點接地線中的電流值；

（3）依據變壓器中性線對8米以外的大地之間的電壓值U，和變壓器中性線產生的電流值I，計算出變壓器中性線接地極的接地電阻R；

（4）利用配電變壓器接地極的電阻值R和中性線上的電流值I，計算配電變壓器中性線接地極產生的有功功率損耗P，P＝UI,損失電量W=P×t ；根據電量損失，計算出單位時間的電費經濟損失；

（5）把上述測量變壓器中性點的電壓、電流、接地電阻、中性點消耗的功率、測量時間，年、月、日、時、分，累計消耗功率數據轉存到計算機，或上傳到區域網中；

根據變壓器中性點的接地線不平衡電流，調整變壓器三相負荷分配，檢修、更換中性點接地極，降低配電變壓器中性點接地電阻，提高配電系統供電電壓合格率，保持三相電壓平衡運行。減小系統有功電量損耗。測量變壓器高壓側避雷器接地線的洩漏電流，制定反事故措施，防止避雷器故障，失去釋放過電壓的功能。

本實用新型還可以利用開口電流互感器，測量配電變壓器高壓側避雷器接地線中的洩漏電流值，能夠判斷避雷器的好壞，有洩漏電流產生的就說明避雷器損壞，沒有洩漏電流產生就說明避雷器完好。

本實用新型所述方法中開口電流互感器可採用HG系列 Q50型 開口鉗形電流互感器。

本實用新型的實用新型點在於：利用採集設備接地線中的交流電流值，採集接地線對大地的電壓值，計算接地線的功率損耗。計算出交流阻抗的方法。

採集運行中的長距離信號電纜屏蔽層對地電壓、採集屏蔽線產生的電流、計算信號電纜受外界電磁場幹擾強度的方法。

本實用新型測量裝置（見附圖2）包括：

220V/6V電源降壓整流模塊，電池充電穩壓模塊,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊，ADC模數轉換模塊一，中央數據處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊，ADC模數轉換模塊二，數據存儲模塊，顯示模塊，通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊，通過電池充電穩壓模塊連接中央數據處理模塊（簡稱CPU）為CPU供電；變壓器中性線電壓模擬量處理模塊通過ADC模數轉換模塊一，連接中央數據處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊通過ADC模數轉換模塊二連接中央數據處理模塊；中央數據處理模塊他的輸出分別連接數據存儲模塊、觸摸顯示屏模塊、以及通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊可採用整流橋充電保護鋰電池，電池充電穩壓模塊可採用MP1482電源晶片,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊可採用LM-7012模擬量晶片,中央數據處理模塊可採用STM32F4中央數據處理器，變壓器中性線電流模擬量處理模塊可採用LM-7012模擬量晶片，ADC模數轉換模塊一、二可採用7606ADC模數轉換器，數據存儲模塊可採用AT24C數據存儲器，顯示模塊可採用普通顯示屏，通訊模塊採用一般的RS485通訊模塊即可，比如MR-AI08L RS485通訊模塊；

所述顯示屏顯示實時測量數據，中央數據處理器的數據，經485驅動器發送到485通訊接口，連結計算機存儲歷史測量數據，最後通過手機卡定時發送實時數據到區域網；

本實用新型裝置在面板上分別設有開口電流互感器電流測量數據輸入埠，測量中性點對大地電壓N、L輸入端子，數據顯示屏、鋰電池充電接口，485數據轉存接口等。

使用時利用開口電流互感器測量變壓器中性點不平衡電流，電壓測量線測量變壓器中性點對8米以外大地間的電壓值。利用變壓器的不平衡電流和變壓器中性點對8米以外的電壓值，計算出變壓器的中性點接地極的接地電阻；

進一步運用中性點接地極通過的電流值、對大地的之間的電壓值，計算出配電變壓器中性點接地極有功功率損耗。還可以依據中性點接地電阻值，計算對避雷器動作的電壓影響。

本實用新型在實施時可手持或可以固定安裝在配電變壓器控制櫃內，通過測量配電變壓器中性點接不平衡電流和對8米以外大地之間的電壓值，計算出變壓器中性點接地電阻。依據中性點接地電阻值和對8米以外大地之間電壓值，計算變壓器接地電阻所造成的有功功率損耗。

依據變壓器的不平衡電流和對大地之間的電壓變化曲線，每隔1小時抽測一次變壓器不平衡電流和對大地之間的電壓值，通過手機卡把變壓器中性點接地電阻、產生的有功功率損耗，每時、每日、每月的有功電量、電費損失發送到區域網的數據管理中心，

手持流動檢測配電變壓器有功功率損耗裝置：測量變壓器中性點接地線不平衡電流，和對8米以外大地的電壓值，計算出變壓器中性點的接地電阻，依據測量的電壓、電流、接地電阻值，計算出變壓器中性點接地極產生的有功電量損失。

通過本實用新型測量的接地電阻值，計算三相負荷平衡度，計算變壓器接地極功率損耗，計算對避雷器動作電壓的影響。制定改進變壓器中性點接地極接地電阻的具體措施。

本實用新型方法已經在實際中經過試驗，測量某市某小區10kV配電變壓器100kVA,中性點接地線中的不平衡電流為5安培，對8米以外大地的電壓為40伏。

40伏÷5安培＝8歐姆、 40伏×5安培＝200瓦＝0.2千瓦

0.6元×0.2千瓦×24小時×30天＝86.4元人民幣

該小區變壓器中性點接地阻抗為8歐姆，中性點電阻所耗有功功率200瓦，每天24小時，每月30天，合計每月損失144度電，損失電費86.4元人民幣。

1、小區變壓器中性點接地電阻超標，採取降低接地電阻措施、

2、小區用電三相負荷分配不平均，應調整負荷分配、

3、採取措施以上2項措施以後，每月可節省電費86.4元人民幣。