王長振 李 浩

(中國人民解放軍91315部隊(duì)，大連旅順 116041)

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接地電阻測試儀校準(zhǔn)方法探討

王長振 李 浩

(中國人民解放軍91315部隊(duì)，大連旅順 116041)

近幾年來，隨著電氣設(shè)備安全問題越來越來受到重視，推動(dòng)了接地電阻測試儀的發(fā)展，如何對其開展校準(zhǔn)工作是對計(jì)量人員提出的新要求。針對這種情況，本文在介紹模擬、數(shù)字、鉗形接地電阻測試儀工作原理的基礎(chǔ)上，提出了不同類型、不同結(jié)構(gòu)、不同測量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施校準(zhǔn)過程中的接線方法和注意事項(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。

接地電阻測試儀；基本原理；校準(zhǔn)方法

0 引言

接地電阻測試儀是一種常用的測量儀器，是對電氣設(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。特別是隨著社會的飛速發(fā)展，使用電子、電器設(shè)備的行業(yè)越來越多，電氣設(shè)備安全問題引發(fā)的事故的代價(jià)越來越高，安全問題越來越受到重視。因此，國家將該類儀器列為安全防護(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、鉗形接地電阻測試儀的工作原理和校準(zhǔn)方法，對有效的開展校準(zhǔn)工作保證安全生產(chǎn)意義重大?，F(xiàn)結(jié)合各種接地電阻測試儀，談一談對其開展校準(zhǔn)工作的一些體會。

1 接地電阻測試儀的發(fā)展進(jìn)程

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

1)模擬接地電阻測試儀：模擬接地電阻測試儀是比較傳統(tǒng)的測試儀，如ZC-8接地電阻測試儀，它的基本原理是常用的三點(diǎn)式電壓落差法，測量方法是在被測地級的同一側(cè)地上打入兩根輔助測試極，三者在同一直線上，輔助測試極與被測地級的距離分別為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)，測量準(zhǔn)確度較低。

2)數(shù)字接地電阻測試儀：具有代表性的是METRELR K-2124B接地電阻測試儀，其實(shí)物如圖1所示，它的測量方法有兩線法、三線法和四線法。三線法的接線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。兩線法測量不需要打輔助接地樁，可以把水管、交流電插座的零線等作為輔助接地。四線法是在三線法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來的，在低值測量和接地對測量結(jié)果影響較大的情況下，可以有效消除誤差，提高測量精度。

圖1 數(shù)字接地電阻測試儀

3)鉗形接地電阻測試儀：Fluke1630是鉗形接地電阻測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圈，電壓線圈提供激勵(lì)信號，在被測回路上感應(yīng)電勢E，在E作用下在被測回路產(chǎn)生電流I，對E和I進(jìn)行測量，并通過公式R=E/I得到被測電阻。測量時(shí)只需要往測地線上一夾，就可以得出測量結(jié)果，特別適合在空間范圍有限的區(qū)域內(nèi)使用，無需輔助接地極，更不需要切斷電源或斷開地線，測量簡捷。但它也存在局限性，其測量值實(shí)際上是包含被測試接地電阻在內(nèi)的整個(gè)環(huán)路電阻，且易受外界電磁場干擾，無法測量土壤的電阻率，不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)接地電阻表測量單個(gè)接地體的接地電阻。

圖2 鉗形接地電阻測試儀

2 接地電阻測試儀校準(zhǔn)

2.1 模擬接地電阻表

模擬接地測試儀以ZC-8型接地電阻表具有代表性，它有三線端鈕和四線端鈕兩種不同型號的產(chǎn)品，如圖3和圖4所示。三線端鈕量程擋位開關(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。四線端鈕量程擋位開關(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，即相當(dāng)三個(gè)接線端鈕“E”端。

圖3 ZC-8三接線端鈕校準(zhǔn)接線

圖4 ZC-8四接線端鈕校準(zhǔn)接線

對ZC-8接地電阻表進(jìn)行校準(zhǔn)的接線如圖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)際測量值。

2.2 數(shù)字接地電阻測試儀

根據(jù)數(shù)字接地電阻測試儀，具有二線法、三線法和四線法測量方法的功能，對其進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)也應(yīng)分二線、三線和四線方式分別實(shí)施。

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

圖5 K-2124B四接線端鈕校準(zhǔn)接線

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

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

圖7是利用Fluke 5320A多功能電氣測試儀校準(zhǔn)器校準(zhǔn)Fluke1653A多功能安裝測試儀接線圖，其執(zhí)行校準(zhǔn)過程是：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，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。如果沒有顯示，則請按MODE功能鍵并按照上面第3步中的說明，選擇Resistance 4-Wire(4線電阻)；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)算即得到測量誤差。

圖7 5320A校準(zhǔn)1653A接線

2.3 鉗形接地電阻測試儀

鉗形接地電阻測試儀校準(zhǔn)方法與一般的接地電阻測試儀采用直接跟標(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，連接導(dǎo)線應(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鉗形接地電阻測試儀示意接線圖。將JDB-2的E輸出端用一條盡量粗的多股銅導(dǎo)線與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)接地回路電阻測量功能的目的。

圖8 鉗形接地電阻測試儀接線圖

3 結(jié)束語

1)對于接地鉗表開機(jī)時(shí)鉗中不許鉗任何東西，否則它的自校準(zhǔn)過程將無法進(jìn)行。任何時(shí)候都要保護(hù)鉗口鐵芯接觸面的清潔，被污染的鉗口會降低儀表的測量準(zhǔn)確度。測試時(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)品接線端表示符號存在很大的差別，這就要求校準(zhǔn)人員在實(shí)際校準(zhǔn)過程中需要根據(jù)被校測試儀的實(shí)際情況，正確的選擇校準(zhǔn)接線方法是筆者浪費(fèi)筆墨的初衷，接線多樣化是不同企業(yè)競爭的產(chǎn)物，雖然給使用帶來些不便，但帶來的將是測量精度的不斷提高。

3)接地電阻儀測試的校準(zhǔn)過程中的標(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多功能安裝測試儀使用說明書

[7] JDB-2接地電阻表檢定裝置使用說明書

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.09.19