接地電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)方法探討

王長(zhǎng)振 李 浩

(中國(guó)人民解放軍91315部隊(duì)，大連旅順 116041)

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接地電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)方法探討

王長(zhǎng)振 李 浩

(中國(guó)人民解放軍91315部隊(duì)，大連旅順 116041)

近幾年來(lái)，隨著電氣設(shè)備安全問(wèn)題越來(lái)越來(lái)受到重視，推動(dòng)了接地電阻測(cè)試儀的發(fā)展，如何對(duì)其開(kāi)展校準(zhǔn)工作是對(duì)計(jì)量人員提出的新要求。針對(duì)這種情況，本文在介紹模擬、數(shù)字、鉗形接地電阻測(cè)試儀工作原理的基礎(chǔ)上，提出了不同類(lèi)型、不同結(jié)構(gòu)、不同測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施校準(zhǔn)過(guò)程中的接線(xiàn)方法和注意事項(xiàng)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用取得了良好效果，并具有很高的參考借鑒價(jià)值。

接地電阻測(cè)試儀；基本原理；校準(zhǔn)方法

0 引言

接地電阻測(cè)試儀是一種常用的測(cè)量?jī)x器，是對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行安全檢查，排除安全隱患，確保安全生產(chǎn)必不可少的工具之一。它在電力、通信、建筑、部隊(duì)及工礦企業(yè)等重要部門(mén)的機(jī)房、大樓、機(jī)站和實(shí)驗(yàn)室有著大量的應(yīng)用。特別是隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，使用電子、電器設(shè)備的行業(yè)越來(lái)越多，電氣設(shè)備安全問(wèn)題引發(fā)的事故的代價(jià)越來(lái)越高，安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視。因此，國(guó)家將該類(lèi)儀器列為安全防護(hù)方面強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，如何正確理解模擬、數(shù)字、鉗形接地電阻測(cè)試儀的工作原理和校準(zhǔn)方法，對(duì)有效的開(kāi)展校準(zhǔn)工作保證安全生產(chǎn)意義重大?，F(xiàn)結(jié)合各種接地電阻測(cè)試儀，談一談對(duì)其開(kāi)展校準(zhǔn)工作的一些體會(huì)。

1 接地電阻測(cè)試儀的發(fā)展進(jìn)程

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，接地電阻測(cè)試儀的測(cè)量方法也在不斷進(jìn)步，到現(xiàn)階段主要有以下三種形式：

1)模擬接地電阻測(cè)試儀：模擬接地電阻測(cè)試儀是比較傳統(tǒng)的測(cè)試儀，如ZC-8接地電阻測(cè)試儀，它的基本原理是常用的三點(diǎn)式電壓落差法，測(cè)量方法是在被測(cè)地級(jí)的同一側(cè)地上打入兩根輔助測(cè)試極，三者在同一直線(xiàn)上，輔助測(cè)試極與被測(cè)地級(jí)的距離分別為20m和40m左右，按一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，使電阻測(cè)試儀內(nèi)部的電機(jī)產(chǎn)生電能，在兩端的電極之間產(chǎn)生電流，形成回路，從而在被測(cè)電極和輔助電極之間產(chǎn)生一個(gè)電壓，進(jìn)而計(jì)算出被測(cè)接地極的電阻。它的缺點(diǎn)是采用手搖式轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度難以穩(wěn)定，造成輸出電壓不穩(wěn)，測(cè)量準(zhǔn)確度較低。

2)數(shù)字接地電阻測(cè)試儀：具有代表性的是METRELR K-2124B接地電阻測(cè)試儀，其實(shí)物如圖1所示，它的測(cè)量方法有兩線(xiàn)法、三線(xiàn)法和四線(xiàn)法。三線(xiàn)法的接線(xiàn)方法與模擬接地電阻表相同，但其穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于前者。兩線(xiàn)法測(cè)量不需要打輔助接地樁，可以把水管、交流電插座的零線(xiàn)等作為輔助接地。四線(xiàn)法是在三線(xiàn)法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，在低值測(cè)量和接地對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大的情況下，可以有效消除誤差，提高測(cè)量精度。

圖1 數(shù)字接地電阻測(cè)試儀

3)鉗形接地電阻測(cè)試儀：Fluke1630是鉗形接地電阻測(cè)試儀具有代表性的產(chǎn)品，其實(shí)物如圖2所示，鉗形表的鉗口部分包含電壓和電流線(xiàn)圈，電壓線(xiàn)圈提供激勵(lì)信號(hào)，在被測(cè)回路上感應(yīng)電勢(shì)E，在E作用下在被測(cè)回路產(chǎn)生電流I，對(duì)E和I進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)公式R=E/I得到被測(cè)電阻。測(cè)量時(shí)只需要往測(cè)地線(xiàn)上一夾，就可以得出測(cè)量結(jié)果，特別適合在空間范圍有限的區(qū)域內(nèi)使用，無(wú)需輔助接地極，更不需要切斷電源或斷開(kāi)地線(xiàn)，測(cè)量簡(jiǎn)捷。但它也存在局限性，其測(cè)量值實(shí)際上是包含被測(cè)試接地電阻在內(nèi)的整個(gè)環(huán)路電阻，且易受外界電磁場(chǎng)干擾，無(wú)法測(cè)量土壤的電阻率，不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)接地電阻表測(cè)量單個(gè)接地體的接地電阻。

圖2 鉗形接地電阻測(cè)試儀

2 接地電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)

2.1 模擬接地電阻表

模擬接地測(cè)試儀以ZC-8型接地電阻表具有代表性，它有三線(xiàn)端鈕和四線(xiàn)端鈕兩種不同型號(hào)的產(chǎn)品，如圖3和圖4所示。三線(xiàn)端鈕量程擋位開(kāi)關(guān)的倍率分別為×1(0～10Ω)，×10(0～100Ω)，×100(0～1000Ω)，在×1擋時(shí)最小刻度值為0.1Ω。四線(xiàn)端鈕量程擋位開(kāi)關(guān)的倍率分別為×0.1(0～1Ω)，×1(0～10Ω)，×10(0～100Ω)，在×0.1擋時(shí)最小刻度值為0.01Ω，在實(shí)際應(yīng)用中，一般將P2、C2連接起來(lái)，即相當(dāng)三個(gè)接線(xiàn)端鈕“E”端。

圖3 ZC-8三接線(xiàn)端鈕校準(zhǔn)接線(xiàn)

圖4 ZC-8四接線(xiàn)端鈕校準(zhǔn)接線(xiàn)

對(duì)ZC-8接地電阻表進(jìn)行校準(zhǔn)的接線(xiàn)如圖3、圖4所示，圖中的JDB-2是接地電阻表檢定裝置。校準(zhǔn)時(shí)首先根據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置刻度盤(pán)數(shù)和倍率數(shù)，以120r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，調(diào)節(jié)JDB-2接地電阻表檢定裝置上的十進(jìn)制盤(pán)電阻，使被校接地電阻表上的檢流計(jì)指零，此時(shí)檢定裝置上的電阻示值即為被校接地電阻表的實(shí)際測(cè)量值。

2.2 數(shù)字接地電阻測(cè)試儀

根據(jù)數(shù)字接地電阻測(cè)試儀，具有二線(xiàn)法、三線(xiàn)法和四線(xiàn)法測(cè)量方法的功能，對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)也應(yīng)分二線(xiàn)、三線(xiàn)和四線(xiàn)方式分別實(shí)施。

圖5是對(duì)METRELRK-2124B型接地電阻測(cè)試儀進(jìn)行四線(xiàn)方式校準(zhǔn)時(shí)的接線(xiàn)圖，將圖中的E與ES連線(xiàn)斷開(kāi)，即變?yōu)槿€(xiàn)方式校準(zhǔn)時(shí)的接線(xiàn)圖，該儀器沒(méi)有二線(xiàn)法測(cè)量法。

圖5 K-2124B四接線(xiàn)端鈕校準(zhǔn)接線(xiàn)

圖6是英國(guó)LECOM公司推出GEO Xes型接地電阻測(cè)試儀四接線(xiàn)端鈕校準(zhǔn)接線(xiàn)圖，該儀器具有二線(xiàn)法、三線(xiàn)法和四線(xiàn)法測(cè)量方法。這里特別需要注意的是，它的接線(xiàn)端表示符號(hào)與其它公司的儀器存在很大的差別。

將圖中的P1E和P2P接線(xiàn)保持連接狀態(tài)，其它接線(xiàn)保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，即變?yōu)槎€(xiàn)校準(zhǔn)接線(xiàn)。將圖中的P1E、P2P和C2C接線(xiàn)保持連接狀態(tài)，其它接線(xiàn)保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，即變?yōu)槿€(xiàn)校準(zhǔn)接線(xiàn)。將圖中的P1E、P2P、C2C和C1E接線(xiàn)保持連接狀態(tài)，即變?yōu)樗木€(xiàn)校準(zhǔn)接線(xiàn)。

圖7是利用Fluke 5320A多功能電氣測(cè)試儀校準(zhǔn)器校準(zhǔn)Fluke1653A多功能安裝測(cè)試儀接線(xiàn)圖，其執(zhí)行校準(zhǔn)過(guò)程是：1)按圖7將Fluke1653A與 Fluke 5320A連接；2)按5320A上的LOΩ功能鍵；3)按Mode功能鍵，然后，用光標(biāo)鍵或旋鈕，使Resistance 4-wire突出地顯示出來(lái)，并按Select功能鍵或按入旋鈕將其選定；4)在顯示屏的輸出區(qū)，查明4-Wire已經(jīng)顯示。如果沒(méi)有顯示，則請(qǐng)按MODE功能鍵并按照上面第3步中的說(shuō)明，選擇Resistance 4-Wire(4線(xiàn)電阻)；5)調(diào)節(jié)輸出值到希望的電阻值；6)按OPER功能鍵，電阻被施加到輸出端子上，將1653A上的讀數(shù)與5320A顯示屏上的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算即得到測(cè)量誤差。

圖7 5320A校準(zhǔn)1653A接線(xiàn)

2.3 鉗形接地電阻測(cè)試儀

鉗形接地電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)方法與一般的接地電阻測(cè)試儀采用直接跟標(biāo)準(zhǔn)電阻器連接，直接比較的方法不同，必須用鉗住標(biāo)準(zhǔn)電阻器輸出端的連接導(dǎo)線(xiàn)，連接導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)置于鉗頭幾何中心位置，并與鉗圈垂直，根據(jù)選取的校準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻器的阻值，讀取鉗形接地電阻測(cè)試儀顯示數(shù)值，并與標(biāo)準(zhǔn)電阻器的輸出值進(jìn)行誤差處理。根據(jù)校準(zhǔn)要求，圖8是校準(zhǔn)Fluke 1630鉗形接地電阻測(cè)試儀示意接線(xiàn)圖。將JDB-2的E輸出端用一條盡量粗的多股銅導(dǎo)線(xiàn)與C(或P)輸出端相連，于此同時(shí)要求將模擬輔助接地電阻旋鈕置于0點(diǎn)，調(diào)節(jié)JDB-2輸出校準(zhǔn)點(diǎn)需要的電阻值， 從而實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)接地回路電阻測(cè)量功能的目的。

圖8 鉗形接地電阻測(cè)試儀接線(xiàn)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

1)對(duì)于接地鉗表開(kāi)機(jī)時(shí)鉗中不許鉗任何東西，否則它的自校準(zhǔn)過(guò)程將無(wú)法進(jìn)行。任何時(shí)候都要保護(hù)鉗口鐵芯接觸面的清潔，被污染的鉗口會(huì)降低儀表的測(cè)量準(zhǔn)確度。測(cè)試時(shí)要保持鉗口閉合良好，不可出現(xiàn)卡殼現(xiàn)象。

2)特別需要引起校準(zhǔn)人員注意的是，不同產(chǎn)品接線(xiàn)端表示符號(hào)存在很大的差別，這就要求校準(zhǔn)人員在實(shí)際校準(zhǔn)過(guò)程中需要根據(jù)被校測(cè)試儀的實(shí)際情況，正確的選擇校準(zhǔn)接線(xiàn)方法是筆者浪費(fèi)筆墨的初衷，接線(xiàn)多樣化是不同企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)物，雖然給使用帶來(lái)些不便，但帶來(lái)的將是測(cè)量精度的不斷提高。

3)接地電阻儀測(cè)試的校準(zhǔn)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，必須要求是實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)電阻，如標(biāo)準(zhǔn)電阻箱等，而利用5500A或5520A多功能校準(zhǔn)器的電阻輸出功能實(shí)施校準(zhǔn)是不行的，因?yàn)樗敵龅氖悄M電阻。

[1] JJF 1054—2009鉗形接地電阻儀檢定規(guī)程

[2] JJG 366—2004接地電阻表檢定規(guī)程

[3] Fluke 1630 Earth Ground Clamp User,s Guide

[4] Fluke 1630 Earth Ground Clamp Calibration Information

[5] Fluke 5320 Multifunction Electrical Tester Calibrator User,s Guide

[6] Fluke 1653A多功能安裝測(cè)試儀使用說(shuō)明書(shū)

[7] JDB-2接地電阻表檢定裝置使用說(shuō)明書(shū)

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.09.19