本發(fā)明涉及一種配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測(cè)量方法和裝置。

技術(shù)背景:

10kV配電變壓器中性點(diǎn)接地極受有害物質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)，銹蝕嚴(yán)重造成接地電阻增大。長(zhǎng)期通過(guò)系統(tǒng)不平衡電流，產(chǎn)生的熱量造成周邊土壤干燥，造成變壓器中性點(diǎn)接地線與大地之間產(chǎn)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(tǒng)的有功功率損耗越大。接地電阻值增大，造成避雷器動(dòng)作電壓升高，不能按設(shè)定值釋放雷電過(guò)壓，引發(fā)配電變壓器燒毀。變壓器中性點(diǎn)電阻增大,造成配電系統(tǒng)安裝的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)失靈拒動(dòng)。

常規(guī)的接地電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)量出來(lái)的是線性的直流電阻值，直流電阻值不能用于電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中各項(xiàng)參數(shù)分析與計(jì)算。常規(guī)的接地電阻測(cè)量?jī)x，測(cè)量的直流電阻值，同樣不能用于變壓器實(shí)際運(yùn)行中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分析與計(jì)算。

采集低壓380V配電系統(tǒng)運(yùn)行中三相負(fù)荷不平衡，在變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生的電流值、采集變壓器中性點(diǎn)對(duì)8米以外大地之間的電壓值，計(jì)算出來(lái)的是非線性阻抗值、電流值計(jì)算出來(lái)功率損耗，才能與系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相匹配。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的就在于提供一種配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測(cè)量方法和裝置。通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置，測(cè)量計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)接地極銹蝕電阻增大的阻抗值，計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)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(cè)量出變壓器高壓側(cè)避雷器的泄漏電流，防止雷電擊穿燒毀配電變壓器；進(jìn)而依此制定出配電變壓器中性點(diǎn)接地線故障的反事故措施，提高配電系統(tǒng)供電電壓合格率，防止三相電壓不平衡，造成的電器設(shè)備燒毀，減小系統(tǒng)有功功率損耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

本發(fā)明一種配電變壓器接地阻抗、功率損耗的測(cè)量方法，其測(cè)量方法步驟為：

（1）在配電變壓器中性點(diǎn)接地線8米以外遠(yuǎn)的大地上，做一接地良好、可靠的接地極；并測(cè)量運(yùn)行中配電變壓器中性線對(duì)8米以外大地之間的電壓值；

（2）利用開(kāi)口電流互感器，測(cè)量配電變壓器中性點(diǎn)接地線中的電流值；

（3）依據(jù)變壓器中性線對(duì)8米以外的大地之間的電壓值U，和變壓器中性線產(chǎn)生的電流值I，計(jì)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(jì)算配電變壓器中性線接地極產(chǎn)生的有功功率損耗P，P＝UI,損失電量W=P×t ；根據(jù)電量損失，計(jì)算出單位時(shí)間的電費(fèi)經(jīng)濟(jì)損失；

（5）把上述測(cè)量變壓器中性點(diǎn)的電壓、電流、接地電阻、中性點(diǎn)消耗的功率、測(cè)量時(shí)間，年、月、日、時(shí)、分，累計(jì)消耗功率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)，或上傳到區(qū)域網(wǎng)中；

根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的接地線不平衡電流，調(diào)整變壓器三相負(fù)荷分配，檢修、更換中性點(diǎn)接地極，降低配電變壓器中性點(diǎn)接地電阻，提高配電系統(tǒng)供電電壓合格率，保持三相電壓平衡運(yùn)行。減小系統(tǒng)有功電量損耗。測(cè)量變壓器高壓側(cè)避雷器接地線的泄漏電流，制定反事故措施，防止避雷器故障，失去釋放過(guò)電壓的功能。

本發(fā)明還可以利用開(kāi)口電流互感器，測(cè)量配電變壓器高壓側(cè)避雷器接地線中的泄漏電流值，能夠判斷避雷器的好壞，有泄漏電流產(chǎn)生的就說(shuō)明避雷器損壞，沒(méi)有泄漏電流產(chǎn)生就說(shuō)明避雷器完好。

本發(fā)明方法中所述開(kāi)口電流互感器可采用HG系列 Q50型 開(kāi)口鉗形電流互感器。

本發(fā)明所述配電變壓器接地阻抗功率損耗測(cè)量裝置包括：

2220V/6V電源降壓整流模塊，電池充電穩(wěn)壓模塊,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊, ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一，中央數(shù)據(jù)處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊二，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，顯示模塊，通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊通過(guò)電池充電穩(wěn)壓模塊連接中央數(shù)據(jù)處理器模塊（簡(jiǎn)稱CPU）為CPU供電；變壓器中性線電壓模擬量處理模塊通過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一，連接中央數(shù)據(jù)處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊通過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊二，連接中央數(shù)據(jù)處理模塊；中央數(shù)據(jù)處理器模塊，它的輸出分別連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、以及通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊可采用整流橋充電保護(hù)鋰電池，電池充電穩(wěn)壓模塊可采用MP1482電源芯片,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊可采用LM-7012模擬量芯片,中央數(shù)據(jù)處理模塊可采用STM32F4中央數(shù)據(jù)處理器，變壓器中性線電流模擬量處理模塊可采用LM-7012模擬量芯片，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一、二可采用7606ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可采用AT24C數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，顯示模塊可采用普通觸摸顯示屏，通訊模塊可采用一般的RS485通訊模塊；

所述顯示屏顯示實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，中央數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)，經(jīng)485驅(qū)動(dòng)器發(fā)送到485通訊接口，鏈接計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，最后通過(guò)手機(jī)卡定時(shí)發(fā)送實(shí)時(shí)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)到局域網(wǎng)；

本發(fā)明裝置在面板上分別設(shè)有，開(kāi)口電流互感器電流測(cè)量數(shù)據(jù)輸入端口，測(cè)量中性點(diǎn)對(duì)大地電壓N、L輸入端子，數(shù)據(jù)顯示屏、鋰電池充電接口，485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存接口等。

使用時(shí)利用開(kāi)口電流互感器測(cè)量變壓器中性點(diǎn)不平衡電流，電壓測(cè)量線測(cè)量變壓器中性點(diǎn)接地線，對(duì)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(diǎn)對(duì)8米以外的電壓值，計(jì)算出變壓器的中性點(diǎn)接地極的接地電阻；

通過(guò)中性點(diǎn)接地極通過(guò)的系統(tǒng)不平衡電流值、對(duì)大地的之間的電壓值，計(jì)算出配電變壓器中性點(diǎn)接地極有功功率損耗。調(diào)整三相負(fù)荷分配。依據(jù)中性點(diǎn)接地電阻值，電壓值計(jì)算對(duì)避雷器動(dòng)作的電壓影響。測(cè)量避雷器接地線電流測(cè)量出避雷器的安全質(zhì)量。

本發(fā)明的有益效果為：

通過(guò)本發(fā)明的方法和裝置，能夠測(cè)量計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)接地極銹蝕電阻增大的阻抗值，計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)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(cè)量出變壓器高壓側(cè)避雷器的泄漏電流，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(diǎn)接地線故障的反事故措施，提高配電系統(tǒng)供電電壓合格率，防止三相電壓不平衡，造成的電器設(shè)備燒毀，減小系統(tǒng)有功功率損耗。

目前電力系統(tǒng)、工廠電工，常規(guī)使用的都是利用接地?fù)u表和鉗形接地電阻測(cè)量?jī)x，進(jìn)行測(cè)量，這些設(shè)備都只能測(cè)量接地線的直流電阻。測(cè)量出的電阻值不能用于運(yùn)行中交流電路的計(jì)算。無(wú)法測(cè)量出交流變壓器中性點(diǎn)、低壓配電線路重復(fù)接地線中的電流和對(duì)地電壓值，無(wú)法計(jì)算變壓器接地線，所造成的電量損失。

在同等條件下測(cè)量的直流電阻值不等于交流阻抗值。

本發(fā)明新型變壓器接地阻抗測(cè)量?jī)x，可準(zhǔn)確測(cè)量出運(yùn)行中各種設(shè)備保護(hù)接地線中的電流值，對(duì)8米以外大地之間的電壓值。準(zhǔn)確測(cè)量出設(shè)備接地線、變壓器中性點(diǎn)接地線中的電流值、對(duì)8米以外大地電壓值，接地阻抗值。計(jì)算出變壓器接地極產(chǎn)生的接地阻抗、造成的有功功率損耗，和電量、電費(fèi)損失，這些可同時(shí)全部顯示在屏幕上。并把歷史測(cè)量?jī)?chǔ)存到存儲(chǔ)器芯片。發(fā)送到區(qū)域網(wǎng)或轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)。為管理層提供設(shè)備管理依據(jù)。

本發(fā)明方法已經(jīng)在實(shí)際中經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，測(cè)量某市某小區(qū)10kV配電變壓器100kVA,中性點(diǎn)接地線中的不平衡電流為5安培，對(duì)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(shí)×30天＝86.4元人民幣

該小區(qū)變壓器中性點(diǎn)接地阻抗為8歐姆，中性點(diǎn)電阻所耗有功功率200瓦，每天24小時(shí)，每月30天，合計(jì)每月?lián)p失144度電，損失電費(fèi)86.4元人民幣。

1、小區(qū)變壓器中性點(diǎn)接地電阻超標(biāo)，采取降低接地電阻措施、

2、小區(qū)用電三相負(fù)荷分配不平均，應(yīng)調(diào)整負(fù)荷分配、

3、采取措施以上2項(xiàng)措施以后，每月可節(jié)省電費(fèi)86.4元人民幣。

某些工廠、商場(chǎng)的變壓器容量大都在200-500kVA左右，因變壓器中性點(diǎn)接地極接地電阻值超標(biāo)，造成的電量經(jīng)濟(jì)損失都很大。目前供電單位、用電大戶很少有人關(guān)注、測(cè)量這項(xiàng)數(shù)值。造成配電系統(tǒng)電損增大。測(cè)量檢查配電變壓器中性點(diǎn)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明所述配電變壓器接地阻抗功率損耗測(cè)量方法實(shí)施例的接線原理示意圖；

圖2為本發(fā)明配電變壓器接地阻抗功率損耗測(cè)量裝置實(shí)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(diǎn)接地線、④開(kāi)口電流互感器、⑤變壓器中性點(diǎn)、防雷接地極、⑥變壓器接地電阻功率損耗測(cè)量裝置、⑦臨時(shí)測(cè)量接地極。

具體實(shí)施方式

如附圖1所示：為本發(fā)明已實(shí)施例在10kV配電變壓器高壓側(cè)避雷器接地阻抗、變壓器380V低壓配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地阻抗、有功功率損耗的測(cè)量方法，其方法步驟為：

（1）在配電變壓器中性點(diǎn)接地線8米以外遠(yuǎn)的大地上，做一接地良好、可靠的接地極；并測(cè)量運(yùn)行中配電變壓器中性線對(duì)8米以外大地之間的電壓值；

（2）利用開(kāi)口電流互感器，測(cè)量配電變壓器中性點(diǎn)接地線中的電流值；

（3）依據(jù)變壓器中性線對(duì)8米以外的大地之間的電壓值U，和變壓器中性線產(chǎn)生的電流值I，計(jì)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(jì)算配電變壓器中性線接地極產(chǎn)生的有功功率損耗P，P＝UI,損失電量W=P×t ；根據(jù)電量損失，計(jì)算出單位時(shí)間的電費(fèi)經(jīng)濟(jì)損失；

（5）把上述測(cè)量變壓器中性點(diǎn)的電壓、電流、接地電阻、中性點(diǎn)消耗的功率、測(cè)量時(shí)間，年、月、日、時(shí)、分，累計(jì)消耗功率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計(jì)算機(jī)，或上傳到區(qū)域網(wǎng)中；

根據(jù)變壓器中性點(diǎn)的接地線不平衡電流，調(diào)整變壓器三相負(fù)荷分配，檢修、更換中性點(diǎn)接地極，降低配電變壓器中性點(diǎn)接地電阻，提高配電系統(tǒng)供電電壓合格率，保持三相電壓平衡運(yùn)行。減小系統(tǒng)有功電量損耗。測(cè)量變壓器高壓側(cè)避雷器接地線的泄漏電流，制定反事故措施，防止避雷器故障，失去釋放過(guò)電壓的功能。

本發(fā)明還可以利用開(kāi)口電流互感器，測(cè)量配電變壓器高壓側(cè)避雷器接地線中的泄漏電流值，能夠判斷避雷器的好壞，有泄漏電流產(chǎn)生的就說(shuō)明避雷器損壞，沒(méi)有泄漏電流產(chǎn)生就說(shuō)明避雷器完好。

本發(fā)明方法中所述開(kāi)口電流互感器可采用HG系列 Q50型 開(kāi)口鉗形電流互感器。

本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于：利用采集設(shè)備接地線中的交流電流值，采集接地線對(duì)大地的電壓值，計(jì)算接地線的功率損耗。計(jì)算出交流阻抗的方法。

采集運(yùn)行中的長(zhǎng)距離信號(hào)電纜屏蔽層對(duì)地電壓、采集屏蔽線產(chǎn)生的電流、計(jì)算信號(hào)電纜受外界電磁場(chǎng)干擾強(qiáng)度的方法。

本發(fā)明測(cè)量裝置（見(jiàn)附圖2）包括：

220V/6V電源降壓整流模塊，電池充電穩(wěn)壓模塊,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一，中央數(shù)據(jù)處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊二，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，顯示模塊，通訊模塊；

所述220V/6V電源降壓整流模塊，通過(guò)電池充電穩(wěn)壓模塊連接中央數(shù)據(jù)處理模塊（簡(jiǎn)稱CPU）為CPU供電；變壓器中性線電壓模擬量處理模塊通過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一，連接中央數(shù)據(jù)處理模塊，變壓器中性線電流模擬量處理模塊通過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊二連接中央數(shù)據(jù)處理模塊；中央數(shù)據(jù)處理模塊他的輸出分別連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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采用整流橋充電保護(hù)鋰電池，電池充電穩(wěn)壓模塊可采用MP1482電源芯片,變壓器中性線電壓模擬量處理模塊可采用LM-7012模擬量芯片,中央數(shù)據(jù)處理模塊可采用STM32F4中央數(shù)據(jù)處理器，變壓器中性線電流模擬量處理模塊可采用LM-7012模擬量芯片，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一、二可采用7606ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可采用AT24C數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，顯示模塊可采用普通顯示屏，通訊模塊采用通訊模塊采用一般的RS485通訊模塊即可，比如MR-AI08L RS485通訊模塊；

所述顯示屏顯示實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，中央數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)，經(jīng)485驅(qū)動(dòng)器發(fā)送到485通訊接口，鏈接計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，最后通過(guò)手機(jī)卡定時(shí)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到局域網(wǎng)；

本發(fā)明裝置在面板上分別設(shè)有開(kāi)口電流互感器電流測(cè)量數(shù)據(jù)輸入端口，測(cè)量中性點(diǎn)對(duì)大地電壓N、L輸入端子，數(shù)據(jù)顯示屏、鋰電池充電接口，485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存接口等。

使用時(shí)利用開(kāi)口電流互感器測(cè)量變壓器中性點(diǎn)不平衡電流，電壓測(cè)量線測(cè)量變壓器中性點(diǎn)對(duì)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(diǎn)對(duì)8米以外的電壓值，計(jì)算出變壓器的中性點(diǎn)接地極的接地電阻；

進(jìn)一步運(yùn)用中性點(diǎn)接地極通過(guò)的電流值、對(duì)大地的之間的電壓值，計(jì)算出配電變壓器中性點(diǎn)接地極有功功率損耗。還可以依據(jù)中性點(diǎn)接地電阻值，計(jì)算對(duì)避雷器動(dòng)作的電壓影響。

本發(fā)明在實(shí)施時(shí)可手持或可以固定安裝在配電變壓器控制柜內(nèi)，通過(guò)測(cè)量配電變壓器中性點(diǎn)接不平衡電流和對(duì)8米以外大地之間的電壓值，計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)接地電阻。依據(jù)中性點(diǎn)接地電阻值和對(duì)8米以外大地之間電壓值，計(jì)算變壓器接地電阻所造成的有功功率損耗。

依據(jù)變壓器的不平衡電流和對(duì)大地之間的電壓變化曲線，每隔1小時(shí)抽測(cè)一次變壓器不平衡電流和對(duì)大地之間的電壓值，通過(guò)手機(jī)卡把變壓器中性點(diǎn)接地電阻、產(chǎn)生的有功功率損耗，每時(shí)、每日、每月的有功電量、電費(fèi)損失發(fā)送到局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理中心，

手持流動(dòng)檢測(cè)配電變壓器有功功率損耗裝置：測(cè)量變壓器中性點(diǎn)接地線不平衡電流，和對(duì)8米以外大地的電壓值，計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)的接地電阻，依據(jù)測(cè)量的電壓、電流、接地電阻值，計(jì)算出變壓器中性點(diǎn)接地極產(chǎn)生的有功電量損失。

通過(guò)本發(fā)明測(cè)量的接地電阻值，計(jì)算三相負(fù)荷平衡度，計(jì)算變壓器接地極功率損耗， 計(jì)算對(duì)避雷器動(dòng)作電壓的影響。制定改進(jìn)變壓器中性點(diǎn)接地極接地電阻的具體措施。

本發(fā)明方法已經(jīng)在實(shí)際中經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，測(cè)量某市某小區(qū)10kV配電變壓器100kVA,中性點(diǎn)接地線中的不平衡電流為5安培，對(duì)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(shí)×30天＝86.4元人民幣

該小區(qū)變壓器中性點(diǎn)接地阻抗為8歐姆，中性點(diǎn)電阻所耗有功功率200瓦，每天24小時(shí)，每月30天，合計(jì)每月?lián)p失144度電，損失電費(fèi)86.4元人民幣。

1、小區(qū)變壓器中性點(diǎn)接地電阻超標(biāo)，采取降低接地電阻措施、

2、小區(qū)用電三相負(fù)荷分配不平均，應(yīng)調(diào)整負(fù)荷分配、

3、采取措施以上2項(xiàng)措施以后，每月可節(jié)省電費(fèi)86.4元人民幣。