鉗型地線電阻測試儀在高鐵電特性測試中的運(yùn)用

桓建棟 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段

1 高鐵綜合接地系統(tǒng)接地電阻測量現(xiàn)狀

高鐵綜合接地系統(tǒng)接地電阻的測量方法，目前蘇州北高鐵車間都采用ZC一8型接地電阻測量儀（以下簡稱搖表）進(jìn)行測量。2019年下發(fā)了新型的UT270型鉗型接地電阻測量儀（以下簡稱鉗型表），目前車間在落實(shí)高鐵綜合接地系統(tǒng)2020年上、下半年平推檢測工作中進(jìn)行了運(yùn)用與測量?，F(xiàn)對兩種型號的儀表使用進(jìn)行分析

2 接地電阻測量方法及原理

2.1 搖表測量方法

搖表測量方法見圖1，測量時搖表的E端連接一條與設(shè)備的接地引下線，P和C端與電流及電位探針相連。設(shè)計要求P端連接于垂直線路方向2.5倍設(shè)備接地射線長的電位探針，C端連接于垂直線路方向4倍設(shè)備接地射線長的電流探針。如果P和C端連接線少于設(shè)計要求值，那么測量的電阻值就會比實(shí)際值小，測量值不準(zhǔn)確。

圖1 搖表測量方法示意圖

2.2 測量原理

搖表測量是通過手搖發(fā)電機(jī)以每分鐘120轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生一個交流電流，此電流從發(fā)電機(jī)經(jīng)過電流互感器一次繞組、設(shè)備接地引下線、大地和電流探針返回到發(fā)電機(jī)形成回路，在電流互感器二次繞組上產(chǎn)生一個電流，通過可調(diào)電阻，感應(yīng)電流帶動指針偏轉(zhuǎn)，使其達(dá)到平衡，從而測出一個電阻值。此電阻值為設(shè)備接地網(wǎng)的接地電阻值、探針連接線的電阻值、地網(wǎng)與大地的接觸電阻值三者之和。由于探針連接線是采用大于1.5 mm2的多股軟銅線，其電阻值小于1Ω，地網(wǎng)與大地的接觸電阻值通常也是小于Ω，所以搖表測量出的電阻值可以近似認(rèn)為就是設(shè)備的接地電阻值。

3 鉗型表測量方法及原理

3.1 測量原理

鉗型地線電阻測試儀測量接地電阻的基本原理是測量回路電阻，如圖2所示。鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成，電壓線圈提供激勵信號并在被測回路上感應(yīng)一個電勢E，在電勢E的作用下被測回路將產(chǎn)生電流I，鉗型地線電阻測試儀對E及I進(jìn)行測量，即可得到被測電阻R（R=E／I）。

圖2 鉗型地線電阻測試儀測量原理圖

鉗型地線電阻測試儀測試特點(diǎn)：①必須形成回路，不能直接測量單點(diǎn)接地系統(tǒng)或懸空的地線；②直接測量結(jié)果為接地體電阻和接地引線電阻的綜合值，即環(huán)路上所有接地體和接地引線的電阻值之和。

3.2 測量方法

對信號機(jī)械室、室外連接貫通地線的設(shè)備阻值進(jìn)行測量時，用鉗形表測量接地電阻值，可通過輔助點(diǎn)拉輔助線構(gòu)成一個回路或多個回路進(jìn)行測量，即：二點(diǎn)測量法和三點(diǎn)測量法。

3.2.1 二點(diǎn)測量法

二點(diǎn)測量法就是通過在單點(diǎn)附近找到另一輔助點(diǎn)，如圖3所示，假設(shè)將圖中的RA作為地線母線排，RB為需測試的接地設(shè)備。

圖3 二點(diǎn)測量法示意圖

當(dāng)用地阻測試線將2個點(diǎn)連接起來時，用鉗型表測得的值就是地線母排至UPS機(jī)柜的兩點(diǎn)串聯(lián)阻值。此方法不能直接測量出單點(diǎn)阻值，但是如果測量出的數(shù)值小于地阻測試值要求，那么這個單點(diǎn)接地體就是合格的。

3.2.2 三點(diǎn)測量法

如圖4所示，假設(shè)R1點(diǎn)為地線母線排，R2點(diǎn)為接地設(shè)備1，R3點(diǎn)為接地設(shè)備2。如果要求精準(zhǔn)測得R1點(diǎn)的阻值，或者因二點(diǎn)測量法測出的R1值大于標(biāo)準(zhǔn)值而需要重新測量時，可以利用三點(diǎn)測量法進(jìn)行測試。分別連接2個接地點(diǎn)，并用鉗形表測量出串聯(lián)數(shù)，即測量R1至R2間的R①值，R2至R3間的R②值，R1至R3間R③的值。通過串聯(lián)數(shù)據(jù)，使其組成為三角形的閉環(huán)回路，就可以算出每個點(diǎn)的單獨(dú)接地電阻值。因此，R①的值就是R1+R2，R②的值就是R2+R3，R③的值就是R3+R1。則R1=(R①+R③一R②)/2?？梢院喴爬橛帽粶y點(diǎn)分別至2個輔助點(diǎn)的值和，減去2個輔助點(diǎn)之間的值再除以2，可以得出被測點(diǎn)的值。

圖4 三點(diǎn)測量法示意圖

4 實(shí)際測量和分析

2020年蘇州北車間在落實(shí)高鐵綜合接地系統(tǒng)2020年上、下半年平推檢測工作中取得了實(shí)際的效果。以蘇州北站為例，2個待測試設(shè)備之間拉一根7×0.52的測試軟線，以圖3的二點(diǎn)測量法進(jìn)行測試，實(shí)際測試軟線一般在0.3Ω~0.8Ω之間，除于2后可近似為單點(diǎn)接地阻值，符合高鐵綜合接地電阻小于1Ω的要求?；旧?個人一個天窗就能完成站內(nèi)設(shè)備測試工作，大大提高了測試效率和完成的質(zhì)量。區(qū)間設(shè)備測試方法一樣，但區(qū)間測試設(shè)備較少，但跑路時間較長，按高鐵240min夜間天窗計算，一個天窗基本只能測試2個通道6 km。而使用搖表測量，1個區(qū)間天窗3 km都測試完成不了。室內(nèi)機(jī)房測試，因?yàn)楦哞F與車站站房是一體的統(tǒng)一站房，造成搖表測試的探針根本無法與大地連接，所有無法測試。但使用鉗型表就不存在此問題了。

對兩種測試結(jié)果分析，測量接地電阻存在：

（1）搖表測量的特點(diǎn)是測量方法煩瑣，工作量大且勞動強(qiáng)度高，測量值與測試人員技能水平有關(guān)。同時，對無砟高鐵運(yùn)用難度較大。但精度較高。

（2）用鉗型表測量設(shè)備接地電阻，測量時用鉗型表鉗口卡住設(shè)備與接地線的短接探針就可以從表的顯示屏上直接讀出接地電阻值，操作方便快捷，測量讀數(shù)直觀，效率高。具體分析如表1。

表1 鉗型表和搖表測量過程及效果比較表

5 結(jié)論

在對信號機(jī)械室和室外接地設(shè)備進(jìn)行檢修、施工作業(yè)期間，可以考慮先使用鉗型表二點(diǎn)測量法對該機(jī)房的接地網(wǎng)和室外設(shè)備進(jìn)行測試，若數(shù)值≤1Ω，則說明接地點(diǎn)電阻良好。如果該機(jī)房的接地點(diǎn)阻值不合格，使用三點(diǎn)測量法對該機(jī)房的接地網(wǎng)進(jìn)行測試，得出具體電阻值。但在實(shí)際使用中，考慮到測試的精度和準(zhǔn)確值，還需要進(jìn)行0.1Ω或1Ω的校核檢查，保證鉗型表在使用時性能良好。

因此為在各站地線測試工作中得到廣泛的推廣，建議每站配備1塊，適用高鐵維修新模式的發(fā)展。