本發(fā)明是一種測(cè)量地面及地下兩點(diǎn)間工頻電壓的方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)工頻電源接地有電流注入大地時(shí)，電流從接地點(diǎn)向遠(yuǎn)處擴(kuò)散，在接地點(diǎn)附近的地面和地下的兩點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓。

能方便準(zhǔn)確地測(cè)出地面或地下兩點(diǎn)間的工頻電壓，對(duì)工頻電源的接地研究，以及對(duì)地埋電力線路漏電故障探測(cè)有著極其重要的作用。

但是，地電非常復(fù)雜，對(duì)測(cè)量?jī)x表有極強(qiáng)的干擾作用甚至?xí)箿y(cè)量?jī)x表完全失靈。因此，用電壓表直接測(cè)量大地中的工頻電壓是不可能實(shí)現(xiàn)的。

目前，還沒有一種電壓表或多用表具有測(cè)量地面或地下兩點(diǎn)間工頻電壓的能力。這一現(xiàn)狀，成為工頻電源接地研究和地埋電力線路漏電故障探測(cè)的巨大障礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是一種測(cè)量地面及地下兩點(diǎn)間工頻電壓的方法。這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是：從地面或地下兩點(diǎn)A、B上拾取的工頻電壓信號(hào)，不直接送給電壓表進(jìn)行測(cè)量，而是經(jīng)過耦合變壓器耦合，再經(jīng)過電容濾波后才送給電壓表進(jìn)行測(cè)量。這種方法簡(jiǎn)稱變壓器耦合法。

地面或地下被測(cè)A、B兩點(diǎn)的工頻電壓信號(hào)用兩根金屬探棒拾取，通過導(dǎo)線輸入給耦合變壓器原邊繞組。耦合變壓器副邊繞組跟電容器并聯(lián)。經(jīng)耦合、濾波后的工頻電壓信號(hào)從電容兩段輸出，送給電壓表顯示數(shù)值。如圖1所示。

因?yàn)楣ゎl電源頻率較低，耦合變壓器應(yīng)選擇低頻耦合變壓器。耦合變壓器的電感量一般選擇在2H到5H之間。

音響電器設(shè)備的電路中使用的音頻耦合變壓器，具有良好的低頻特性，完全可以用來作地面及地下工頻電壓測(cè)量的耦合變壓器。

電容應(yīng)選用無極性電容。

選定耦合變壓器后，要根據(jù)工頻電源頻率和耦合變壓器的電感量計(jì)算出電容的數(shù)值大小。電容大小是根據(jù)公式 計(jì)算的。（式中的f是工頻電源的頻率，L是耦合變壓器的電感量，C是電容器的電容量。）計(jì)算得到的電容數(shù)值是理想數(shù)值，電容與耦合變壓器構(gòu)成工頻耦合諧振電路。

實(shí)際應(yīng)用中，電容量可小于計(jì)算值。用1uF的電容也會(huì)取得良好效果。只要電路足以慮除干擾信號(hào)，能夠滿足測(cè)量要求，即使不諧振于工頻也是完全可以的。因此，電容的大小可根據(jù)實(shí)際電路的情況在1—3uF之間選擇。

為防止來自空中的干擾，耦合變壓器應(yīng)加屏蔽罩作電磁屏蔽。從電容兩段輸出的工頻電壓信號(hào)也應(yīng)使用屏蔽導(dǎo)線輸送給交流電壓表或交流電壓表頭。

交流電壓表或交流電壓表頭，可根據(jù)測(cè)量的精度要求選用不同的類型和型號(hào)。

變壓器耦合法測(cè)量地面或地下兩點(diǎn)間的工頻電壓，能有效地濾除大地中的雜電干擾，并把大地中的工頻電壓信號(hào)選擇出來，使測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確地顯示出工頻電壓的數(shù)值。

附圖說明

圖1是變壓器耦合法測(cè)量地面及地下兩點(diǎn)間工頻電壓的原理圖。

圖1中，A是地面或地下的一點(diǎn)；B是地面或地下的一點(diǎn)；1是耦合變壓器；2是電容；3是交流電壓表或交流電壓表頭。

圖2是利用變壓器耦合法再連接差分放大器，制成探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表的原理圖。

圖2中，A是地面或地下的一點(diǎn)；B是地面或地下的一點(diǎn)；1是耦合變壓器；2是電容；3是交流電壓表頭；4和5是聯(lián)動(dòng)雙聯(lián)開關(guān)；6是9千歐姆的電阻；7是1千歐姆的電阻；8是1000倍差分放大器。

具體實(shí)施方式

一、利用變壓器耦合法可制成測(cè)量地面或地下兩點(diǎn)間工頻電壓的專用儀表。

地面或地下被測(cè)兩點(diǎn)A、B上的工頻電壓信號(hào)，通過導(dǎo)線輸入給耦合變壓器原邊繞組。耦合變壓器副邊繞組跟電容器并聯(lián)。經(jīng)耦合、濾波后的工頻電壓信號(hào)從電容兩段輸出，送給交流電壓表頭。原理圖同圖1。

交流電壓表頭，要用數(shù)字顯示式的。應(yīng)具有0.01毫伏的分辨能力，和200毫伏的量程。用五位數(shù)數(shù)字顯示表頭較為理想。

耦合變壓器在理論上應(yīng)使用變比為1：1的低頻耦合變壓器。但是，由于工頻電壓信號(hào)經(jīng)變壓器耦合后會(huì)有一定量的衰減，為了補(bǔ)償，耦合變壓器應(yīng)根據(jù)實(shí)際電路情況，使用變比為1:1.1（10:11）或1:1.2 (10:12) 的專用低頻耦合變壓器。

耦合變壓器要加屏蔽罩，輸送給交流電壓表頭的導(dǎo)線也要用屏蔽線。

這種儀表，在工頻電源對(duì)地漏電電流5毫安時(shí)，能準(zhǔn)確測(cè)出離漏電點(diǎn)10米以外的相距1米的兩點(diǎn)之間的工頻電壓。

雖說是測(cè)地面或地下兩點(diǎn)間工頻電壓的專用儀表，用它來探測(cè)地埋電力線路的漏電故障也是完全能夠勝任的，并且優(yōu)于現(xiàn)有的漏電故障探測(cè)儀器。

二、利用變壓器耦合法可制成探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表。

地面或地下被測(cè)兩點(diǎn)A、B上的工頻電壓信號(hào)，通過導(dǎo)線輸入給耦合變壓器原邊繞組。耦合變壓器副邊繞組跟電容器并聯(lián)。經(jīng)耦合、濾波后的工頻電壓信號(hào)從電容兩段輸出，送給交流電壓表頭。原理圖同圖1。

探測(cè)地埋電力線路漏電故障，不需要測(cè)出地面或地下兩點(diǎn)間確切的工頻電壓值，只要能靈敏地反應(yīng)出地面或地下兩點(diǎn)間工頻電壓的大小變化即可。為提高靈敏度，可采用變比為1:2或變比為1:4的耦合變壓器。

交流電壓表頭，要用數(shù)字顯示式的。表頭要有0.01毫伏或0.1毫伏的分別能力和200毫伏的量程。五位數(shù)或四位數(shù)的數(shù)字顯示表頭均可。

耦合變壓器要加屏蔽罩，輸送給交流電壓表頭的導(dǎo)線也要用屏蔽線。

這種探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表，在漏電電流5毫安時(shí)，能在距離漏電故障點(diǎn)15米以外，在相距1米的兩點(diǎn)上檢測(cè)到漏電故障信號(hào)。運(yùn)用正確的探測(cè)方法能精確確定地下深處的漏電故障點(diǎn)的位置。

三、利用變壓器耦合法再連接差分放大器，制成探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表。

地面或地下被測(cè)兩點(diǎn)A、B上的工頻電壓信號(hào)，通過導(dǎo)線輸入給耦合變壓器原邊繞組。耦合變壓器副邊繞組跟電容器并聯(lián)。經(jīng)耦合、濾波后的工頻電壓信號(hào)從電容兩段輸出，送給差分放大器。經(jīng)放大的工頻電壓信號(hào)，送給交流電壓表頭。

由于電路中加接了放大器，交流電壓表頭不再需要高分辨率的了。交流電壓表頭應(yīng)根據(jù)放大電路的參數(shù)選用。一般選用分辨率為0.1伏，量程為10伏的數(shù)字顯示表頭或指針式表頭。

探測(cè)地埋電力線路的漏電故障，從遠(yuǎn)離故障點(diǎn)到接近故障點(diǎn)，信號(hào)大小跨度較大。放大電路應(yīng)有兩檔放大。一檔要使信號(hào)放大1000倍左右，用來發(fā)現(xiàn)漏電信號(hào)。二檔要使信號(hào)放大100倍，用來確定漏電故障點(diǎn)位置。

信號(hào)放大倍數(shù)的分檔，可用信號(hào)分壓的方法實(shí)現(xiàn)。一檔：工頻電壓信號(hào)直接送1000倍放大器放大。二檔：把工頻電壓信號(hào)經(jīng)9千歐電阻跟1千歐電阻串聯(lián)分壓后，從1千歐電阻兩端輸出，送給1000倍放大器放大。一、二檔的轉(zhuǎn)換，是用聯(lián)動(dòng)雙聯(lián)開關(guān)控制的。如圖2所示。

圖2是利用變壓器耦合法再連接差分放大器，制成探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表的原理圖。

圖中，A是地面或地下的一點(diǎn)；B是地面或地下的一點(diǎn)；1是耦合變壓器；2是電容；3是交流電壓表頭；4和5是聯(lián)動(dòng)雙聯(lián)開關(guān)；6是9千歐姆的電阻；7是1千歐姆的電阻；8是1000倍差分放大器。

耦合變壓器要加屏蔽罩，輸送給差分放大器的導(dǎo)線也要用屏蔽線。

這種探測(cè)地埋電力線路漏電故障的專用儀表，在漏電電流5毫安時(shí)，能在距離漏電故障點(diǎn)15米以外，在相距1米的兩點(diǎn)上檢測(cè)到漏電故障信號(hào)。

四、數(shù)字顯示的多用表（萬用表）加接耦合變壓器拓展多用表的功能。

數(shù)字顯示的多用表連接耦合變壓器至多用表的交流電壓測(cè)量電路，就會(huì)跟前面介紹的兩種專用儀表一樣，具有了測(cè)量地面或地下兩點(diǎn)間工頻電壓和探測(cè)地埋電力線路漏電故障的功能。

地面或地下被測(cè)兩點(diǎn)的工頻電壓信號(hào)，通過導(dǎo)線輸入給耦合變壓器原邊繞組。耦合變壓器副邊繞組經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)連接多用表的交流測(cè)量電路。

數(shù)字顯示多用表的交流測(cè)量電路中有較大的電容。因此在多用表的交流測(cè)量電路中只加接合適的耦合變壓器即可，無需再并接電容。

至于多用表中使用怎樣變比的耦合變壓器要根據(jù)用途來決定。