鉗形地阻表電流測量功能校準(zhǔn)方法探討

房燕飛 陳 菲

(1.中國人民解放軍91315部隊，大連 116041；2.長春市計量檢定測試技術(shù)研究院，長春 130012)

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鉗形地阻表電流測量功能校準(zhǔn)方法探討

房燕飛1陳 菲2

(1.中國人民解放軍91315部隊，大連 116041；2.長春市計量檢定測試技術(shù)研究院，長春 130012)

針對目前市售產(chǎn)品和測量工作中已被大量使用的鉗形地電阻表，其鉗頭比鉗形電流表的鉗頭大許多，無法放進(jìn)Fluke 5500A/Coil中，不能有效對其電流測試功能開展校準(zhǔn)的問題，提出了等效安匝法校準(zhǔn)方法，經(jīng)校準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)表明，滿足鉗形地電阻表電流測量功能校準(zhǔn)要求，并具有很高的參考借鑒價值。

鉗形地電阻表；等效安匝法；校準(zhǔn)方法

0 引言

接地是為保證電器設(shè)備正常工作和人身安全采取的一種用電安全措施，它通過金屬導(dǎo)線與接地裝置連接實現(xiàn)。經(jīng)常遇到的接地有工作接地、保護(hù)接地、屏蔽接地、防靜電接地、防雷接地等，主要作用是把電器設(shè)備和其他設(shè)備上可能產(chǎn)生的漏電流、靜電荷及雷電流等引入地下。電流流經(jīng)接地電極時都會引起接地電極電位的升高，從而對設(shè)備和人身安全帶來安全隱患，特別是設(shè)備安全問題引發(fā)的事故代價越來越高，為此必須對接地電極的電位升高加以有效控制，即接地電阻進(jìn)行有效控制，由此接地電阻測量儀應(yīng)運(yùn)而生，并伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，鉗形地電阻表從單一測量接地電阻功能，擴(kuò)展到可以對交流電流的測量，并克服傳統(tǒng)接地電阻測量必須使用輔助接地棒，斷開接地裝置的接地螺栓連接，在測量空間狹小無法進(jìn)行測量的問題。但是由于鉗形地電阻表的鉗頭比鉗形電流表的鉗頭大許多，利用Fluke 5500A/Coil對其進(jìn)行交流電流測量功能校準(zhǔn)時，會發(fā)現(xiàn)鉗頭根本無法放進(jìn)去的問題，下面以IDEAL #61-920鉗形地電阻表為例，就利用等效安匝法對其開展校準(zhǔn)工作涉及到的有關(guān)問題進(jìn)行以下探討。

1 鉗形地電阻表電流測量校準(zhǔn)方法

由于鉗形地電阻表電流測量功能與鉗形電流表的工作原理是完全相同的，其校準(zhǔn)方法也完全雷同。目前校準(zhǔn)鉗形電流表一般常用以下兩種方法：1)標(biāo)準(zhǔn)電流法。即用一匝標(biāo)準(zhǔn)電流環(huán)穿過鉗形互感的窗口,在電流環(huán)兩端施加電流得到校準(zhǔn)的目的，如果被校表測量范圍大的話，需要大功率的電流源。由于制造高穩(wěn)定度、大功率電流源有較大難度，而且市面產(chǎn)品均直接采用市電升流產(chǎn)生大電流方法，這種方法往往是失真大，電流不穩(wěn)定，且直接受電網(wǎng)波動影響，其技術(shù)指標(biāo)難以滿足校準(zhǔn)要求；2)等效安匝法。即用多匝導(dǎo)線穿過鉗形互感器窗口，在多匝導(dǎo)線兩端施加電流得到校準(zhǔn)的目的，這種方法不需要大功率電流源，容易實現(xiàn)且滿足校準(zhǔn)要求。

2 IDEAL鉗形地電阻表技術(shù)性能指標(biāo)分析

IDEAL #61-920鉗形地電阻表交流電流測量功能技術(shù)性能指標(biāo)如表1所示，從表中可以得出若利用Fluke 5500A多功能校準(zhǔn)器作為電流源，采用標(biāo)準(zhǔn)電流法對100mA～11A的電流進(jìn)行校準(zhǔn)是沒有問題的，但是，由于Fluke 5500A最大輸出電流為11A，因此，難以滿足大于11A電流的校準(zhǔn)。而Fluke 5500A/Coil的最大校準(zhǔn)電流可達(dá)550A，且完全滿足校準(zhǔn)要求。但是，目前市售產(chǎn)品和測量工作中應(yīng)用的鉗形地電阻表，其鉗頭較大根本無法放進(jìn)Fluke 5500A/Coil中，因此不能有效開展校準(zhǔn)工作。

表1 交流電流(50Hz)

3 等效安匝法校準(zhǔn)

為了實現(xiàn)對IDEAL #61-920鉗形地電阻表電流測量功能開展有效的校準(zhǔn)，圖1所示是利用等效安匝法對其開展校準(zhǔn)的情況，即用多匝導(dǎo)線穿過鉗形互感器窗口，標(biāo)準(zhǔn)電流源加入導(dǎo)線的兩端，從而按I2=I1×N對其進(jìn)行校驗，式中I1為線圈所加標(biāo)準(zhǔn)電流(即5500A輸出頻率為50Hz交流電流)，N為線圈匝數(shù)，I2為鉗形地電阻表二次電流測量值。分別利用線圈匝數(shù)為1、2、5圈時得到的測量值見表2，從其中測量數(shù)據(jù)可以明顯的看出，采用等效安匝法對鉗形地電阻表電流測量功能進(jìn)行校準(zhǔn)是可行的。在對表2校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測量時反復(fù)改變線圈的位置，發(fā)現(xiàn)線圈的位置改變并未影響到測量數(shù)據(jù)的改變。

圖1 等效安匝法校準(zhǔn)接線

關(guān)于利用等效安匝法校準(zhǔn)的不確定度分析，可以參考有關(guān)文章，由于篇幅問題不再繁述。

表2 等效安匝法校準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)

4 注意事項

鉗形地阻表具有測量接地電阻和測量交流電流功能，使用似乎是很簡單，其實不然。在使用中應(yīng)注意以下幾點：

4.1 鉗形地阻表使用局限性

由于鉗形地阻表的工作原理是基于多極并聯(lián)接地電阻的測量原理，因此不能夠直接對單點接地系統(tǒng)測量，在單點接地系統(tǒng)中應(yīng)慎用鉗形地阻表。

4.2 干擾處理

接地電阻值測量時，若地中存在雜散電流或接地中存在電網(wǎng)的漏電流時，會給測量帶來誤差。測量接地極電阻前，首先要檢查接地極中是否存在干擾源，測量時若讀數(shù)不穩(wěn)定要查明原因。如果接地棒超過3A或30V，鉗口圖標(biāo)和 NOISE(噪音)字樣將在顯示屏上閃爍，且鉗形地阻表發(fā)出蜂鳴聲，說明存在噪音，鉗形地阻表的讀數(shù)無效。

4.3 接地漏電流測量方法

執(zhí)行接地漏電流測量的過程是(圖2為測量連接示意圖)：1)打開電源開關(guān)，啟動鉗表，旋轉(zhuǎn)功能開關(guān)轉(zhuǎn)至～A功能檔；2)張開鉗口(確保鉗口閉合面完全配合緊密，且無任何灰塵、污物或異物)；3)將鉗表夾住待測電極或接地棒；4)讀取顯示屏上的漏電流值。

圖2 接地漏電流測量連接

5 結(jié)束語

上述介紹的IDEAL #61-920鉗形地電阻表技術(shù)性能指標(biāo)和鉗頭結(jié)構(gòu)并不是個例，F(xiàn)luke 1630及其他型號產(chǎn)品與其完全雷同。因此，該校準(zhǔn)方法完全適用于其他型號鉗形地電阻表電流測量方法的校準(zhǔn)。同時由于鉗形地電阻表與鉗形電流表工作原理完全相同，本文探討的校準(zhǔn)方法也完全適用于鉗形電流表的校準(zhǔn)。

[1] Fluke 1630 Earth Ground Clamp Calibration Information

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

[3] IDEAL #61-920 Ground Clamp Resistance Meter Instruction Manual [4] JJF 1054—2009鉗形接地電阻儀檢定規(guī)程

[5] JJG 366—2004接地電阻表檢定規(guī)程

[6] JJF 1075—2001鉗形電流表校準(zhǔn)規(guī)范

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.05.17