一种测量地面及地下两点间工频电压的方法与流程

本发明是一种测量地面及地下两点间工频电压的方法。

背景技术：

当工频电源接地有电流注入大地时，电流从接地点向远处扩散，在接地点附近的地面和地下的两点间会产生一个电压。

能方便准确地测出地面或地下两点间的工频电压，对工频电源的接地研究，以及对地埋电力线路漏电故障探测有着极其重要的作用。

但是，地电非常复杂，对测量仪表有极强的干扰作用甚至会使测量仪表完全失灵。因此，用电压表直接测量大地中的工频电压是不可能实现的。

目前，还没有一种电压表或多用表具有测量地面或地下两点间工频电压的能力。这一现状，成为工频电源接地研究和地埋电力线路漏电故障探测的巨大障碍。

技术实现要素：

本发明是一种测量地面及地下两点间工频电压的方法。这种测量方法的特点是：从地面或地下两点A、B上拾取的工频电压信号，不直接送给电压表进行测量，而是经过耦合变压器耦合，再经过电容滤波后才送给电压表进行测量。这种方法简称变压器耦合法。

地面或地下被测A、B两点的工频电压信号用两根金属探棒拾取，通过导线输入给耦合变压器原边绕组。耦合变压器副边绕组跟电容器并联。经耦合、滤波后的工频电压信号从电容两段输出，送给电压表显示数值。如图1所示。

因为工频电源频率较低，耦合变压器应选择低频耦合变压器。耦合变压器的电感量一般选择在2H到5H之间。

音响电器设备的电路中使用的音频耦合变压器，具有良好的低频特性，完全可以用来作地面及地下工频电压测量的耦合变压器。

电容应选用无极性电容。

选定耦合变压器后，要根据工频电源频率和耦合变压器的电感量计算出电容的数值大小。电容大小是根据公式 计算的。（式中的f是工频电源的频率，L是耦合变压器的电感量，C是电容器的电容量。）计算得到的电容数值是理想数值，电容与耦合变压器构成工频耦合谐振电路。

实际应用中，电容量可小于计算值。用1uF的电容也会取得良好效果。只要电路足以虑除干扰信号，能够满足测量要求，即使不谐振于工频也是完全可以的。因此，电容的大小可根据实际电路的情况在1—3uF之间选择。

为防止来自空中的干扰，耦合变压器应加屏蔽罩作电磁屏蔽。从电容两段输出的工频电压信号也应使用屏蔽导线输送给交流电压表或交流电压表头。

交流电压表或交流电压表头，可根据测量的精度要求选用不同的类型和型号。

变压器耦合法测量地面或地下两点间的工频电压，能有效地滤除大地中的杂电干扰，并把大地中的工频电压信号选择出来，使测量仪表准确地显示出工频电压的数值。

附图说明

图1是变压器耦合法测量地面及地下两点间工频电压的原理图。

图1中，A是地面或地下的一点；B是地面或地下的一点；1是耦合变压器；2是电容；3是交流电压表或交流电压表头。

图2是利用变压器耦合法再连接差分放大器，制成探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表的原理图。

图2中，A是地面或地下的一点；B是地面或地下的一点；1是耦合变压器；2是电容；3是交流电压表头；4和5是联动双联开关；6是9千欧姆的电阻；7是1千欧姆的电阻；8是1000倍差分放大器。

具体实施方式

一、利用变压器耦合法可制成测量地面或地下两点间工频电压的专用仪表。

地面或地下被测两点A、B上的工频电压信号，通过导线输入给耦合变压器原边绕组。耦合变压器副边绕组跟电容器并联。经耦合、滤波后的工频电压信号从电容两段输出，送给交流电压表头。原理图同图1。

交流电压表头，要用数字显示式的。应具有0.01毫伏的分辨能力，和200毫伏的量程。用五位数数字显示表头较为理想。

耦合变压器在理论上应使用变比为1：1的低频耦合变压器。但是，由于工频电压信号经变压器耦合后会有一定量的衰减，为了补偿，耦合变压器应根据实际电路情况，使用变比为1:1.1（10:11）或1:1.2 (10:12) 的专用低频耦合变压器。

耦合变压器要加屏蔽罩，输送给交流电压表头的导线也要用屏蔽线。

这种仪表，在工频电源对地漏电电流5毫安时，能准确测出离漏电点10米以外的相距1米的两点之间的工频电压。

虽说是测地面或地下两点间工频电压的专用仪表，用它来探测地埋电力线路的漏电故障也是完全能够胜任的，并且优于现有的漏电故障探测仪器。

二、利用变压器耦合法可制成探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表。

地面或地下被测两点A、B上的工频电压信号，通过导线输入给耦合变压器原边绕组。耦合变压器副边绕组跟电容器并联。经耦合、滤波后的工频电压信号从电容两段输出，送给交流电压表头。原理图同图1。

探测地埋电力线路漏电故障，不需要测出地面或地下两点间确切的工频电压值，只要能灵敏地反应出地面或地下两点间工频电压的大小变化即可。为提高灵敏度，可采用变比为1:2或变比为1:4的耦合变压器。

交流电压表头，要用数字显示式的。表头要有0.01毫伏或0.1毫伏的分别能力和200毫伏的量程。五位数或四位数的数字显示表头均可。

耦合变压器要加屏蔽罩，输送给交流电压表头的导线也要用屏蔽线。

这种探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表，在漏电电流5毫安时，能在距离漏电故障点15米以外，在相距1米的两点上检测到漏电故障信号。运用正确的探测方法能精确确定地下深处的漏电故障点的位置。

三、利用变压器耦合法再连接差分放大器，制成探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表。

地面或地下被测两点A、B上的工频电压信号，通过导线输入给耦合变压器原边绕组。耦合变压器副边绕组跟电容器并联。经耦合、滤波后的工频电压信号从电容两段输出，送给差分放大器。经放大的工频电压信号，送给交流电压表头。

由于电路中加接了放大器，交流电压表头不再需要高分辨率的了。交流电压表头应根据放大电路的参数选用。一般选用分辨率为0.1伏，量程为10伏的数字显示表头或指针式表头。

探测地埋电力线路的漏电故障，从远离故障点到接近故障点，信号大小跨度较大。放大电路应有两档放大。一档要使信号放大1000倍左右，用来发现漏电信号。二档要使信号放大100倍，用来确定漏电故障点位置。

信号放大倍数的分档，可用信号分压的方法实现。一档：工频电压信号直接送1000倍放大器放大。二档：把工频电压信号经9千欧电阻跟1千欧电阻串联分压后，从1千欧电阻两端输出，送给1000倍放大器放大。一、二档的转换，是用联动双联开关控制的。如图2所示。

图2是利用变压器耦合法再连接差分放大器，制成探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表的原理图。

图中，A是地面或地下的一点；B是地面或地下的一点；1是耦合变压器；2是电容；3是交流电压表头；4和5是联动双联开关；6是9千欧姆的电阻；7是1千欧姆的电阻；8是1000倍差分放大器。

耦合变压器要加屏蔽罩，输送给差分放大器的导线也要用屏蔽线。

这种探测地埋电力线路漏电故障的专用仪表，在漏电电流5毫安时，能在距离漏电故障点15米以外，在相距1米的两点上检测到漏电故障信号。

四、数字显示的多用表（万用表）加接耦合变压器拓展多用表的功能。

数字显示的多用表连接耦合变压器至多用表的交流电压测量电路，就会跟前面介绍的两种专用仪表一样，具有了测量地面或地下两点间工频电压和探测地埋电力线路漏电故障的功能。

地面或地下被测两点的工频电压信号，通过导线输入给耦合变压器原边绕组。耦合变压器副边绕组经转换开关连接多用表的交流测量电路。

数字显示多用表的交流测量电路中有较大的电容。因此在多用表的交流测量电路中只加接合适的耦合变压器即可，无需再并接电容。

至于多用表中使用怎样变比的耦合变压器要根据用途来决定。