接地電阻測(cè)試儀的發(fā)展與選用

一、前言

接地電阻測(cè)試儀是檢驗(yàn)測(cè)量接地電阻的常用儀表，也是電氣安全檢查與接地工程竣工驗(yàn)收不可缺少的工具，近年來(lái)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，因此接地電阻測(cè)試儀也滲透了大量的微處理機(jī)技術(shù)，其測(cè)量功能，內(nèi)容與精度是一般儀器所不能相比的。目前先進(jìn)地電阻測(cè)試儀能滿足所有接地測(cè)量要求。運(yùn)用新式鉗口法，無(wú)需打樁放線進(jìn)行在線直接測(cè)量。一臺(tái)功能強(qiáng)大的地阻測(cè)試儀均由微處理器控制，可自動(dòng)檢測(cè)各接口連接狀況及地網(wǎng)的干擾電壓、干擾頻率，并具有數(shù)值保持及智能提示等獨(dú)特功能。

二、接地電阻測(cè)試與發(fā)展

最初人們對(duì)接地電阻的測(cè)量是用伏、安法，這種試驗(yàn)是非常原始的。圖1是用安培計(jì)、伏特計(jì)的測(cè)量方法。在測(cè)定電阻時(shí)須先估計(jì)電流的大小，選出適當(dāng)截面的絕緣導(dǎo)線，在預(yù)備試驗(yàn)時(shí)可利用可變電阻R調(diào)整電流，當(dāng)正式測(cè)定時(shí)，則將可變電阻短路，由安培計(jì)和伏特計(jì)所得的數(shù)值可以算出接地電阻。

R地=U接地體/I入地

式中U接地體──接地極電壓

I入地──入地電流

伏安法測(cè)量地阻有明顯不足之處，第一：麻煩、繁瑣、工作量大，試驗(yàn)時(shí)，接地棒距離地極為 20～50米，而輔助接地距離接地至少 40～100米。另外受外界干擾影響極大，在強(qiáng)電壓區(qū)域內(nèi)有時(shí)簡(jiǎn)直無(wú)法測(cè)量。

五六十年代蘇聯(lián)的E型搖表取而代之了伏安法，由攜帶方便，又是手搖發(fā)電機(jī)，因此工作量比伏安法簡(jiǎn)單。七十年代國(guó)產(chǎn)接地電阻儀問(wèn)世，如：ZC-28，ZC-29，無(wú)論在結(jié)構(gòu)、體積、重量、測(cè)量范圍、分度值、準(zhǔn)確性，都要?jiǎng)儆?ldquo;E”型搖表。因此，相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)接地電阻儀都以上海六表廠生產(chǎn)的 ZC 系列為代表的典型儀器。上述儀器由于手搖發(fā)電機(jī)的關(guān)系，精度也不高。

八十年代數(shù)字接地電阻儀的投入使用給接地電阻測(cè)試帶來(lái)了生機(jī)，雖然測(cè)試的接線方法同 ZC 系列沒(méi)什么兩樣，但是其穩(wěn)定性遠(yuǎn)比搖表指針式高得多。而真正接地電阻儀的一個(gè)創(chuàng)舉是在九十年代鉗口式地阻儀的誕生打破了傳統(tǒng)式測(cè)試方式。如法國(guó) CA 公司生產(chǎn)的 6411 鉗式接地電阻測(cè)試儀稱得上接地電阻測(cè)試的一大革命，鉗式接地電阻測(cè)試最大特點(diǎn)是不必打輔助地棒，只要鉗住接地線或接地棒就能測(cè)出其接地電阻。上述地阻測(cè)試儀是屬單鉗口形式的，具有它的快速測(cè)試、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著精度不高的問(wèn)題，特別是接地電阻在小于 0.7Ω 以下時(shí)，無(wú)法分辨。再說(shuō)單鉗口式地阻儀主要用于檢查在地面以上相連的多電極接地網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)環(huán)路地阻查詢各接地極接地情況，但不能替代整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工頻接地電阻測(cè)量。GEOX 雙鉗口接地電阻儀測(cè)量范圍和精度均有所提高，但由于鉗口法測(cè)量采用電磁感應(yīng)原理，易受干擾，測(cè)量誤差比較大，不能滿足高精度測(cè)量要求。最近引進(jìn)的意大利 HT 公司 234 數(shù)顯精密接地電阻儀比較完善地結(jié)合了傳統(tǒng)伏安法測(cè)量的特點(diǎn)與鉗口法新技術(shù)原理，再運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)儷成為當(dāng)代首屈一指的智能型接地電阻測(cè)量?jī)x。具有精度高，功能齊全，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電力電信系統(tǒng)，建筑大樓，機(jī)場(chǎng)，鐵路，油槽，避雷裝置，高壓鐵塔等接地電阻測(cè)量。目前在國(guó)內(nèi)郵電、電力、航空等行業(yè)都進(jìn)行了配置。

三、HT234接地電阻儀特性

1．儀表功能

*雙線、三線、四線地電阻測(cè)量

*測(cè)量電壓U

*導(dǎo)線電阻測(cè)量及自動(dòng)報(bào)零位校準(zhǔn)

*測(cè)量土壤電阻系數(shù)ρ

2．主要參數(shù)測(cè)量電壓：80Vρ

*測(cè)量電流：10mA

*測(cè)量頻率：125Hz

*范圍：0～1999Ω

*分辨率：0.01Ω

*精度：2％

3． 操作說(shuō)明與測(cè)量

（1）操作說(shuō)明（見(jiàn)下圖）

（2）測(cè)量（雙線地電阻測(cè)量）

雙線測(cè)量方法是很實(shí)用的，它具有簡(jiǎn)便快速的特點(diǎn)（下圖所示）

圖3 中一根水管已被用作相關(guān)的接地，一般來(lái)說(shuō)它的接地電阻是很小的，這樣就不必放線打樁了，測(cè)量步驟如下：

*短接測(cè)試線

*按 SAVE 鍵顯示字母K

*按 START 鍵，首先顯示測(cè)試導(dǎo)線阻值，然后顯示 0.00 表儀器已被校準(zhǔn)了，現(xiàn)在可進(jìn)行正常測(cè)量

*按 START 鍵進(jìn)行測(cè)量

*按 SAVE 鍵貯存測(cè)量值

*按 RCL 讀出所貯存值

國(guó)內(nèi)的低壓供電系統(tǒng)大部分采用 TT 方式，對(duì) TT 系統(tǒng)，HT234 地阻儀可十分方便地測(cè)量其接地電阻。圖4 為從供電插座測(cè)量接地電阻的接線圖，操作步驟同上。由于零線中一般存在電壓和電流，HT235 在電壓＜20V 時(shí)自動(dòng)抗干擾，電壓＞20V 時(shí)儀器自動(dòng)報(bào)警、保護(hù)、停止測(cè)量，所以即使誤操作接到相線上進(jìn)行測(cè)量也不會(huì)損壞儀器。
　
三線、四線地阻測(cè)量類似于二線測(cè)量方法，下面分別是它們的測(cè)試圖。

四、 GEOX接地電阻儀特性

1． 儀表功能

本儀表為多功能接地電阻測(cè)試儀，其主要功能如下：

*測(cè)量干擾電壓（UST）

*接地線路在有泄漏電流有于擾源時(shí)會(huì)存在干擾電壓

*測(cè)量干擾頻率（FST）：干擾電壓＞1V可由周期導(dǎo)出頻率

*測(cè)量接地電阻（Re）：由3極法或4極法測(cè)量，測(cè)量電幅值48／20V，頻率94，105，111，

128Hz方波電壓頻率可手動(dòng)或自動(dòng)選擇（AFC）

*鉗口法測(cè)量接地電阻：在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，可測(cè)量每一根接地線的接地電阻

2．主要參數(shù)

*測(cè)量電壓：20／48V

*測(cè)量頻率：94，105，111，128Hz或自動(dòng)選擇（AFC）

*干擾電壓測(cè)量：范圍1～50V，誤差±（ 5％測(cè)量值＋5個(gè)字）

*干擾頻率測(cè)量：范圍16～400Hz，誤差±（l％測(cè)量值＋2個(gè)字）

*接地電阻測(cè)量：范圍0.02－3kΩ，誤差±（5％測(cè)量值＋5個(gè)字）

3．操作說(shuō)明與測(cè)量

（1）操作說(shuō)明（見(jiàn)下圖）

（2）測(cè)量

測(cè)量干擾電壓和干擾頻率（測(cè)量連線見(jiàn)下圖）

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測(cè)量電阻時(shí)，往往因地下存在干擾源而使得接地點(diǎn)成為不良的接地點(diǎn)，所測(cè)得的數(shù)值不準(zhǔn)確，所以要找良好的接地點(diǎn)（干擾電壓低的地方）干擾電壓和干擾頻率的測(cè)量具有十分的意義。

該功能在測(cè)量接地電阻時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，如果超過(guò)設(shè)定的極限值，將顯示干擾電壓過(guò)高，此時(shí)自動(dòng)禁止測(cè)量接地電阻，干擾頻率只有在干擾電壓超過(guò)１V時(shí)才能夠測(cè)量出來(lái)。旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)選擇正確的測(cè)量檔，按鍵“3”即顯示干擾電壓和干擾頻率。

*測(cè)量接地電阻（雙鉗口法）

下圖為雙鉗口測(cè)試原理與測(cè)量連線圖

本儀表配置一個(gè)電壓鉗口和一個(gè)電流探頭一起使用，首先在被測(cè)接地極感應(yīng)電壓U然后濁出被測(cè)地極中的電流 I，那么 Rg = U／I = Rx＋R，在此處 R≤Rx，R 可以忽略，因 RE＝Rx 直接在屏幕上。

原理：在多極并聯(lián)的接地網(wǎng)中。例如高壓鐵塔的接地形式，因?yàn)楦呒艿鼐€的連接；在輸電線路中，每個(gè)鐵塔的接地電阻力整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)支路，如圖所示。在整個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中設(shè) Rx 為被測(cè)的接地電阻。此時(shí)其他各支路的接地電阻并聯(lián)值 R＝R1／R2／R3……Rn，當(dāng) n 較大時(shí)，R≤Rx。

五、接地電阻測(cè)試儀的選用

接地電阻為什么至今仍然是一個(gè)被大家所忽視的問(wèn)題呢？主要是沒(méi)有適合理想測(cè)量?jī)x器，接地?fù)u表由于眾所周知的原因，測(cè)試值精度很差，有時(shí)同一個(gè)接電阻成了一個(gè)抽象的物理量，使人很難捉摸。隨著科學(xué)儀器的發(fā)展，先進(jìn)接地電阻測(cè)試儀完全控制了地電阻測(cè)試的要領(lǐng)，可以做到測(cè)試值正確無(wú)誤。目前智能式接地電阻儀非但功能強(qiáng)大；而且可以應(yīng)付現(xiàn)場(chǎng)各種復(fù)雜情況，如有效地排除干擾，自動(dòng)跟蹤最合適測(cè)試條地件，出現(xiàn)各種問(wèn)題當(dāng)即智能提示等等，象 GEOX、234 等地阻儀還能直接測(cè)干擾頻率，干擾電壓，自動(dòng)校零等特點(diǎn)。下面把這二種儀表與接地?fù)u表作一個(gè)比較，在測(cè)試選用儀表供參考：

除上述地電阻測(cè)試儀表外，法國(guó) CA 公司 6412、6415 單鉗口式地阻儀也是當(dāng)前較為熱門(mén)的一種地阻測(cè)試儀。由于儀器體積小巧，操作又十分簡(jiǎn)便，因此每逢霉雨季節(jié)，或者年中、年終巡視接地裝置好壞最理想的地阻儀。如需要測(cè)試精度高一點(diǎn)，又要方便輕松，那就可以有雙鉗回式地阻儀，象輸出電線桿塔、微波塔、避雷針等接地裝置的接地電阻測(cè)量及良好接地條件的輔助裝置（水龍頭，水管裝置）的場(chǎng)合，都可以用這種雙鉗口式接地電阻儀進(jìn)行接地電阻的測(cè)量。對(duì)于大型的系統(tǒng)接地、網(wǎng)絡(luò)接地、土壤電阻率的測(cè)試應(yīng)該選擇 HT234 等地阻儀為好，利用三線、四線測(cè)量方法，由于儀器的獨(dú)特功能，保證地阻測(cè)量值的重復(fù)性、穩(wěn)定性，且 HT234 地阻儀的測(cè)量精度高達(dá)2％。

六、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)接地電阻儀的發(fā)展和新一代 GEOX 與 234 地阻儀介紹，大體對(duì)地阻測(cè)試儀有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。二十一世紀(jì)是信息的世紀(jì)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了儀器儀表突飛猛進(jìn)。

我們可以預(yù)言地阻儀的發(fā)展方興未艾，不久的將來(lái)肯定有更新功能，更完美的接地電阻儀的誕生，更好地為我們解決實(shí)際中各項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題。