接地系统接地电阻在线监测系统、在线检测仪以及监测方法

摘要

本发明公开了接地系统接地电阻在线监测系统，包括依次连接形成一个回路的接地极、接地电阻监测仪和设于地面下1‑3m的永久性辅助极，其中：接地电阻监测仪，包括主控制器模块，和连接于其上的声光报警模块、数据输出模块、显示模块、数据处理模块及连接A端、连接B端，其中数据处理模块连接高频电势发生模块和高频电流拾取模块分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I。接地电阻监测仪与接地极和永久性辅助极直接分别通过一根5平方护套软铜线连接而成。高频电势发生模块产生频率1.5KHz，幅值60V脉冲电势U。本发明中设备可实时在线监测接地系统，具有存储、显示、远传、声光报警功能。安装调试完毕后可长期使用。

说明书

技术领域

本发明涉及技术领域，特别是涉及接地系统接地电阻在线监测仪。

背景技术

在石化、电力、建筑、工矿企业、通讯等众多行业之中为防止设备遭受雷击后雷电流将设备损坏或者爆炸性事故的发生，通过引下线将设备与在设备周围地下埋设的接地系统相连。接地系统是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称。接地系统接地电阻值越小，雷电流释放到大地中的速度越快，对设备的损坏几率越小。国标规定建筑物、石油库等设施接地系统防雷接地电阻值要小于10Ω，防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地系统，其接地电阻值不应大于4Ω。接地系统接地电阻：是电流由接地系统流入大地再经大地流向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻值体现电气装置与“地”接触的良好程度和反映接地网的规模。

工频接地电阻：工频或直流电流流过接地系统时的电阻,通常叫做工频（或直流）接地电阻。

冲击接地电阻：雷电冲击电流流过接地系统时接地系统呈现的电阻,叫做冲击接地电阻。

接地系统规模有大有小，为达到符合国标的接地电阻值往往采用多根接地极并联的方式。接地极多采用镀锌角钢，接地极之间通过金属导线连接，接地系统一经施工完毕，它的变化将不在人们的视线下，随着时间的推移，土壤电阻率在变化，接地极被土壤的含酸成分或微生物分解后的化学成分等所慢慢腐蚀，接地系统的接地电阻值会逐渐变大。当阻值超过安全值时设备及人身安全得不到保护，因此需要实时监测接地系统的接地阻值。

目前接地系统接地阻值测量原理是电压降法，测量方式采用2D法或三角形法（图1、2）.这种测量原理是通过地网E与辅助电流极C、辅助电压极P（接地系统零电位参考点）三点按一直线（三角）布置，D是被测试接地系统最大对角线的距离，d12是接地系统与电压极P的距离，d13是接地系统与电流极C的距离。测试仪发出的110HZ左右的工频交流电沿着接地系统、大地向电流极移动，E、P之间的电压差值除以电流值就为接地系统的接地电阻值：R=U/I。

电压降法需要将两个辅助极P、C插入地下，同时d12=D，d13=2D。一般的接地系统地表会采用水泥硬化或钢结构硬化导致两个辅助极无法插入地下；一般大型接地系统的最大对角线长达几百米甚至上千米，采用电压降法就需要测试线的长度需要更长，现场条件是难以实现的，因此测量的精度难以保证；大型接地系统的主要作用是防雷，通过增加接地极的数量使接地系统接地电阻值最大化降低，这样雷电流才能迅速释放到大地中。冲击接地电阻能准确的表现防雷接地系统的优良性。雷电流的能量主要集总在1—10Khz的10/350uS的雷电波之间，雷电流流经接地系统的电阻值称为冲击接地电阻，冲击接地电阻一般小于工频接地电阻。电压降法的电流频率110HZ，远小于雷电流的频率，测得的接地电阻值为工频接地电阻，不是需要的冲击接地电阻值。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了本发明中产品能够实时准确测量对角线距离大、地表硬化后的接地系统，通过设立一个永久性辅助接地极就可长期可靠的监测接地系统接地阻值的变化，通过模拟雷电流的频率检测接地系统的冲击接地电阻，为防雷安全提供有价值的参数。

本发明所采用的技术方案是： 接地系统接地电阻在线监测系统，包括依次连接形成一个回路的接地极、接地电阻监测仪和设于地面下1-3m的永久性辅助极，其中：接地电阻监测仪，包括主控制器模块，和连接于其上的声光报警模块、数据输出模块、显示模块、数据处理模块及连接A端、连接B端，其中数据处理模块连接高频电势发生模块和高频电流拾取模块分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I。

进一步地，接地电阻监测仪与接地极和永久性辅助极直接分别通过一根5平方护套软铜线连接而成。

进一步地，高频电势发生模块产生频率1.5KHz，幅值60V脉冲电势U，从而在永久性辅助极、5平方护套软铜线、大地、接地极组成的回路上产生激励电流I。

进一步地，永久性辅助极为紫铜制成的等离子接地极，并且永久性辅助电极外部填充有强吸水负离子材料，内部填充有电离子化合物。

上述接地电阻在线监测系统中使用的接地电阻监测仪，包括主控制器模块，和连接于其上的声光报警模块、数据输出模块、显示模块、数据处理模块及连接A端、连接B端，其中数据处理模块连接高频电势发生模块和高频电流拾取模块分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I。

接地系统接地电阻在线监测系统的接地电阻的监测方法，设定大地电阻为R地，5平方护套软铜线电阻为R金，永久性辅助极为R辅，通过接地电阻监测仪的数据处理模块的高频电势发生模块和高频电流拾取模块分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I，然后根据计算公式R地=R回—R金—R辅计算出接地电阻阻值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用回路法测量接地系统接地阻值，不同于现有技术中电压降法。电压降法需要将辅助电压极P点远离接地系统，作为接地系统的零电位参考点，P点距里接地系统过远或过近都会使所测出的接地系统接地阻值偏大或偏小。同时作为防雷接地系统，现有电压降法的电流源是工频110HZ，远小于雷电流的频率，无法真正表现雷电流流经接地系统时系统所呈现出的冲击接地电阻值。

本发明中通过永久性辅助接地极的设立，使其与被监测接地系统构成一个回路，检测仪发出高频激励电势，在回路上产生回路电流。这样不受接地系统对角线长度、地表硬化处理的限制。

高频电势发生模块产生1.5KHz频率电势，在回路上产生高频电流，模拟雷电流中高能量波形雷电波流经接地系统时表现出的冲击接地电阻值，所测量的阻值更加真实。

在工业生产和生活中为保护设备、人身安全，需将设备接地将静电、雷电流等快速安全释放到大地中去，各种工况条件下的接地系统接地阻值国标中均有明确的阻值要求，本发明中设备可实时在线监测接地系统的接地电阻值，具有存储、显示、远传、声光报警功能。安装调试完毕后可长期使用。

附图说明

图1为现有的直线形电压降法接地系统；

图2为现有的三角形电压降法接地系统；

图3为接地系统接地电阻在线监测仪的一个实施例的结构图；

图4为本发明接地系统接地电阻在线监测系统的实施例的原理框图；

图5为本发明接地系统接地电阻在线监测系统的电路图；

其中：1-主控制器模块，2-声光报警模块，3-数据输出模块，4-显示模块，5-数据处理模块，6-高频电势发生模块，7-高频电流拾取模块，8-接地极，9-接地电阻监测仪，10-永久性辅助极，11-5平方护套软铜线，12-连接A端，13-连接B端，14-大地。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图4和图5所示，接地系统接地电阻在线监测系统，包括依次连接形成一个回路的接地极8、接地电阻监测仪9和设于地面下1-3m的永久性辅助极10，其中：接地电阻监测仪9，包括主控制器模块1，和连接于其上的声光报警模块2、数据输出模块3、显示模块4、数据处理模块5及连接A端12、连接B端13，其中数据处理模块5连接高频电势发生模块6和高频电流拾取模块7分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I。

在上述实施例中，接地电阻监测仪9与接地极8和永久性辅助极10直接分别通过一根5平方护套软铜线11连接而成。

在上述实施例中，高频电势发生模块6产生频率1.5KHz，幅值60V脉冲电势U，从而在永久性辅助极10、5平方护套软铜线11、大地14、接地极8组成的回路上产生激励电流I。

在上述实施例中，永久性辅助极10为紫铜制成的等离子接地极，并且永久性辅助电极10外部填充有强吸水负离子材料，内部填充有电离子化合物。

详见图3，上述接地电阻在线监测系统中使用的接地电阻监测仪，包括主控制器模块1，和连接于其上的声光报警模块2、数据输出模块3、显示模块4、数据处理模块5及连接A端12、连接B端13，其中数据处理模块5连接高频电势发生模块6和高频电流拾取模块7分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I。

如图5所示，接地系统接地电阻在线监测系统的接地电阻的监测方法，设定大地电阻为R地，5平方护套软铜线电阻为R金，永久性辅助极为R辅，通过接地电阻监测仪的数据处理模块5的高频电势发生模块6和高频电流拾取模块7分别获取电路中的电势U和激励电流I，进而计算出回路中的电阻值R=U/I，然后根据计算公式R地=R回—R金—R辅计算出接地电阻阻值。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。