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技術(shù)文章 | Technical articles
一、變頻法大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀概述
目前在電力系統(tǒng)中，大地網(wǎng)的接地電阻的測(cè)試目前主要采用工頻大電流三極法測(cè)量。為了防止電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的工頻干擾，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，絕緣預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定：工頻大電流法的試驗(yàn)電流不得小于30A。由此，就出現(xiàn)了試驗(yàn)設(shè)備笨重，試驗(yàn)過程復(fù)雜，試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度大，試驗(yàn)時(shí)間長等諸多問題。
大地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀，采用了新型變頻交流電源，并采用了微機(jī)處理控制和信號(hào)處理等措施，很好的解決了測(cè)試過程中的抗干擾問題，簡化了試驗(yàn)操作過程，提高了測(cè)試結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性，大大降低了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和試驗(yàn)成本。
本儀器適用于測(cè)試各類接地裝置的工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、等工頻特性參數(shù)以及土壤電阻率。可測(cè)變電站地網(wǎng)（4Ω）、水火電廠、微波站（10Ω）、避雷針（10Ω）多用機(jī)型。
本儀器采用異頻抗干擾技術(shù)，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)得工頻50Hz下的數(shù)據(jù)。測(cè)試電流大3A，不會(huì)引起測(cè)試時(shí)接地裝置的電位過高，同時(shí)它還具有*的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進(jìn)行測(cè)量。
二、變頻法大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀性能特點(diǎn)
1、測(cè)量的工頻等效性好。測(cè)試電流波形為正弦波，頻率僅與工頻相差為5Hz，使用45Hz 和55Hz 兩種頻率進(jìn)行測(cè)量。
2、抗干擾能力強(qiáng)。本儀器采用異頻法測(cè)量，配合現(xiàn)代軟硬件濾波技術(shù)，使得儀器具有很高的抗干擾性能，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。
3、精度高。基本誤差僅0.005Ω，可用來測(cè)量接地阻抗很小的大地網(wǎng)。
4、功能*。可測(cè)量電流樁，電壓樁，接地電阻，跨步電壓，接觸電壓。
5、操作簡單。全中文菜單式操作，直接顯示出測(cè)量結(jié)果。
6、布線勞動(dòng)量小，無需大電流線。
三、變頻法大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)
1、測(cè)量范圍：0～150Ω（含電流樁阻抗）
2、分 辨 率：0.001Ω
3、測(cè)量誤差：±（讀數(shù)×2％+0.005Ω）
4、大輸出電壓：AC 400V (45Hz、55Hz，雙頻，正弦波)
5、大輸出電流：AC 3A (45Hz、55Hz，雙頻，正弦波)
6、電流輸出檔位3/2.5/2/1.5/1A。
7、抗干擾能力：抗工頻50Hz電壓10V
8、測(cè)量線要求：電流線銅芯截面積≥1.5mm2
電壓線銅芯截面積≥1.0mm2
9、供電電源：AC 220V±10％，50Hz
10、外形尺寸：440×350×210mm3
11、儀器重量：23kg
四、原理
圖1測(cè)量原理示意圖
R0 回路電阻大約5～200Ω
Rx 測(cè)試電阻大約0～200Ω
Rf 標(biāo)準(zhǔn)電阻
測(cè)量電流線D：長度為地網(wǎng)對(duì)角線長度的3～5倍；線徑：≥1.5mm2
測(cè)量電壓線1：長度為0.618D；線徑： ≥1.0mm2
測(cè)量電壓線2：接被測(cè)地網(wǎng)
測(cè)量接 地線：接被測(cè)地網(wǎng)
五、面板介紹
1：電流極(C1)
2：電壓極(P1)
3：電壓極(P2)
4：接地網(wǎng)(C2)
5：數(shù)據(jù)接口
6：顯示器
7：打印機(jī)
8：按鍵區(qū)：
“
”增大鍵——修改菜單內(nèi)容，采用循環(huán)滾動(dòng)方式。
“
”減小鍵——修改菜單內(nèi)容，采用循環(huán)滾動(dòng)方式。
“
”功能鍵——選擇菜單項(xiàng)，被選中項(xiàng)反白字體顯示。
“
”確定鍵——在“啟動(dòng)”選項(xiàng)上按此鍵約5秒進(jìn)入測(cè)試狀態(tài)。
9：電源開關(guān)
10：電源插座
六、測(cè)量接線
測(cè)量電流線D：線徑≥1.5mm2 ,長度為地網(wǎng)對(duì)角線長度的3 ～ 5倍；
測(cè)量電壓線1：線徑≥1.0 mm2 ,長度為0.618D；
測(cè)量電壓線2：接被測(cè)地網(wǎng)
測(cè)量接 地線：接被測(cè)地網(wǎng)
四極法測(cè)量時(shí)，從地網(wǎng)的地樁上引出二根連接線分別接到儀器的電壓極P2、接地網(wǎng)C2兩接線柱，然后按測(cè)量操作步驟進(jìn)行測(cè)試。
七、操作步驟
1、操作步驟
（1）首先檢查用于試驗(yàn)的電流線、電壓線和地網(wǎng)線是否有斷路現(xiàn)象（可以用萬用表測(cè)量），地樁上的鐵銹是否清除干凈，其埋進(jìn)深度是否合適（>0.5米），同時(shí)檢查測(cè)試線與地樁的連接是否導(dǎo)通，如未導(dǎo)通，請(qǐng)?zhí)幚砗笾匦逻B接。
（2）電流測(cè)試線與電壓測(cè)試線的長度比為1：0.618，電流測(cè)試線的長度應(yīng)是地網(wǎng)對(duì)角線的3～5倍。
（3）電流測(cè)試線和電壓測(cè)試線按規(guī)定的長度將一端與儀器相接后平行放出。另一端分別接在兩個(gè)地樁上（如圖3所示）。
（4）將已放好的測(cè)試線檢查一遍，將萬用表一端接電流線或電壓線，另一端接地網(wǎng)線如無阻值顯示即為斷路，確認(rèn)完好再進(jìn)行測(cè)試。
（5）檢查連線無誤后，給儀器接上AC 220V/50Hz電源，對(duì)儀器進(jìn)行通電。
（6）按測(cè)量鍵，開始測(cè)量。
（7）儀器顯示測(cè)試結(jié)束后，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)（本儀器可多次重復(fù)測(cè)量）。
（8）關(guān)掉儀器電源后，拆除連線，測(cè)試過程結(jié)束。
2、操作說明：
（1）打開電源開關(guān)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行自檢，幾秒鐘后，液晶屏顯示中文主菜單如圖5所示，表示自檢成功。
（2）按
鍵，可移動(dòng)光標(biāo)至各菜單項(xiàng)，并循環(huán)指示。
被選中項(xiàng)反白字體顯示。選擇鍵的流程見圖6所示。
（3）在光標(biāo)當(dāng)前所示項(xiàng)目，按
鍵可進(jìn)行該項(xiàng)菜單的變更，并循環(huán)指示，流程見圖7所示。
（4）將菜單變更至與測(cè)試要求相對(duì)應(yīng)后即可按選擇鍵進(jìn)行下個(gè)項(xiàng)目的選擇。
3、測(cè)試：
打開電源開關(guān)，當(dāng)光標(biāo)在測(cè)試項(xiàng)目上時(shí)，按確認(rèn)鍵并保持大約5秒鐘后，儀器開始測(cè)試。
測(cè)試過程中顯示的畫面如圖8（地網(wǎng)，變頻）所示，當(dāng)下面的進(jìn)程到100%時(shí)候測(cè)試完畢，然后顯示測(cè)量結(jié)果見圖9所示，此時(shí)光標(biāo)指示打印機(jī)圖標(biāo)，按確認(rèn)鍵打印報(bào)告。
測(cè)量結(jié)果的意義如下：
Zx： 測(cè)量的地網(wǎng)阻抗值
Rx: 測(cè)量的地網(wǎng)電阻值
V： 施加電壓值
I： 試品流過的電流
F1,F2 : 試驗(yàn)頻率
打印結(jié)束后，關(guān)閉電源開關(guān)，解除連接線，測(cè)試完畢。
測(cè)試過程中屏幕上出現(xiàn)的檢查電源，檢查電流樁，檢查電壓樁，檢查地網(wǎng)等都表示儀器自動(dòng)檢查，一般情況大約15秒鐘左右，請(qǐng)耐心等候，不必著急。
4、測(cè)試菜單詳細(xì)解釋
（1）測(cè)量方式:
儀器可以選擇三種測(cè)量方式，即“地網(wǎng)”，“電流樁”，“電壓樁”。他們的作用分別是測(cè)量地網(wǎng)阻抗，電流樁阻抗，電壓樁阻抗.一般情況下做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候應(yīng)選擇“地網(wǎng)”來測(cè)量大地網(wǎng)的阻抗。而當(dāng)用戶要求測(cè)量電流樁或電壓樁阻抗的時(shí)候可以選擇后它們?cè)僦苯訙y(cè)量.
（2）頻率選擇:
儀器可以選擇兩種測(cè)量頻率，即“變頻”和 “定頻”。
在現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)的時(shí)候，一定要選擇“變頻”來做實(shí)驗(yàn)，這樣測(cè)量能夠消除現(xiàn)場(chǎng)的電磁場(chǎng)干擾。
“定頻”方式只是在實(shí)驗(yàn)室里面做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候才能使用。
“變頻”采用的是45Hz和55Hz雙變頻來測(cè)量，而“定頻”采用的是嚴(yán)格50Hz來測(cè)量。
（3）電流選擇:
儀器提供3A、2. 、2A 、1. 、1A 9種測(cè)量電流。
一般情況下，根據(jù)電流樁阻抗的大小來選擇測(cè)試電流，使用3A電流即可。
（4）自動(dòng)打印:
當(dāng)光標(biāo)在電流上時(shí)候，按一下“確認(rèn)”鍵，在屏幕左下角會(huì)出現(xiàn)或消失打印機(jī)小符號(hào)，代表選擇或取消自動(dòng)打印功能。當(dāng)選擇自動(dòng)打印時(shí)候，測(cè)試完畢，儀器自動(dòng)打印結(jié)果。當(dāng)取消自動(dòng)打印時(shí)候，如果想打印結(jié)果，需要手動(dòng)打印結(jié)果。
（5）手動(dòng)打印
儀器測(cè)試完畢，出現(xiàn)圖9所示界面。按
鍵可以在print 、quit之間選擇。
如果選擇print（打印） ，按“確認(rèn)”鍵，就會(huì)打印結(jié)果。
如果選擇“quit（退出） ，按“確認(rèn)”鍵，就會(huì)返回初始界面如圖5所示。
5、測(cè)試過程中儀器自診說明
（1）“請(qǐng)開機(jī)重啟”時(shí)候 ，可能是儀器內(nèi)部電源保護(hù)，關(guān)機(jī)重啟。
（2）“電源模塊錯(cuò)誤，請(qǐng)廠家”時(shí)候，把光標(biāo)移動(dòng)到“地網(wǎng)”上，按10下“確認(rèn)”鍵，聽到儀器喇叭響一聲，并且在屏幕的左下角出現(xiàn)一個(gè)反色的打印機(jī)符號(hào)。然后關(guān)機(jī)重啟。如果繼續(xù)無法測(cè)試，請(qǐng)廠家。
（3）測(cè)試電流為0.0A時(shí)候，可能“電流線”連線與“電流極”地樁接觸不良或地樁太少，需增加地樁，減少回路電阻。
地樁深度不少于0.5m。電流樁電阻應(yīng)該小于200Ω。
（4）若儀器顯示的測(cè)量值極低（＜0.01Ω）則可能是電壓線未連接上。
（5）檢測(cè)時(shí)候，如果測(cè)試電阻小于20Ω的時(shí)候，建議測(cè)試電流使用2A，以免電流突然升大損壞儀器。
八、注意事項(xiàng)
1、為使測(cè)試順利進(jìn)行，測(cè)試前請(qǐng)先用萬用表檢查測(cè)試導(dǎo)線與地樁的接觸點(diǎn)是否完好，并測(cè)量已放好的線是否有斷路現(xiàn)象。
2、四極法測(cè)量時(shí)儀器會(huì)自動(dòng)消除接線誤差。
3、當(dāng)光標(biāo)在電流上時(shí)候，按一下“確認(rèn)”鍵，在屏幕左下角會(huì)出現(xiàn)或消失打印機(jī)小符號(hào)，代表選擇或取消自動(dòng)打印功能。
4、本儀器如出現(xiàn)其它故障，請(qǐng)直接與本公司售后服務(wù)部，請(qǐng)不要私自拆檢。
5、測(cè)量線根據(jù)地網(wǎng)的大小由使用者自配。
九、隨機(jī)配件
1、電源線 1根
2、接地樁 2根
3、保險(xiǎn)管 3只
4、打印紙 2卷
5、合格證 1份
6、使用說明書 1份
附錄一：接觸電壓、接觸電位差的測(cè)試
接觸電壓的測(cè)量接線圖如下圖10所示。可按下述步驟進(jìn)行測(cè)試。
在離接地裝置較遠(yuǎn)處打一個(gè)地樁作為電流極，該電流極離接地裝置邊緣的距離仍取為接地裝置大對(duì)角線長度D的4倍以上。
用導(dǎo)線將儀器面板的C 端子與電流極可靠連接。再用導(dǎo)線將儀器的E 端子接至被試設(shè)備的架構(gòu)。
儀器的P1 端子接至設(shè)備架構(gòu)上的Pa 點(diǎn)，Pa 距地面高度為1.8 米。儀器的P2 端子接至模擬腳的電極Pb,該電極可采用包裹濕布的直徑為20cm 的金屬圓盤，并壓上重物。電極中心距設(shè)備邊緣距離為1 米。
儀器P1 與P2 端子間并聯(lián)等效人體電阻Rm，一般取Rm=1.5KΩ.檢測(cè)接線無誤后，接通儀器電源，選擇執(zhí)行“接地阻抗測(cè)量”，再設(shè)置好測(cè)試電流，儀器開始測(cè)量，測(cè)量完畢，可從液晶屏上讀取到阻抗值Z。
后根據(jù)下式計(jì)算出接觸電壓Uj
Uj=Z * Is
式中Is 為被測(cè)接地裝置內(nèi)系統(tǒng)單相接地故障電流。
上述測(cè)量中，若儀器電壓輸入端不并聯(lián)等效人體電阻Rm，則所得結(jié)果為接觸電位差。
附錄二：跨步電壓、跨步電位差的測(cè)試
接觸電壓的測(cè)量接線圖如圖11所示。可按下述步驟進(jìn)行測(cè)試。
在離接地裝置較遠(yuǎn)處打一個(gè)地樁作為電流極，該電流極離接地裝置邊緣的距離仍取為接地裝置大對(duì)角線長度D的4倍以上。
用導(dǎo)線將儀器面板的C 端子與電流極可靠連接。再用導(dǎo)線將儀器的E 端子接至設(shè)備的接地引下線。
儀器的P1、P2端子分別接至模擬人腳的電極Pc、Pd,該電極可采用包裹濕布的直徑為20cm 的金屬圓盤，并壓上重物。兩電極中心距離為1 米。
儀器P1與P2端子間并聯(lián)等效人體電阻Rm，一般取Rm=1.5KΩ.檢測(cè)接線無誤后，接通儀器電源，選擇執(zhí)行“接地阻抗測(cè)量”，設(shè)置好測(cè)試電流，儀器開始測(cè)量，測(cè)量完畢，可從液晶屏上讀取到阻抗值Z。
后根據(jù)下式計(jì)算出跨步電壓Uk
Uk=Z* Is
式中Is 為被測(cè)接地裝置內(nèi)系統(tǒng)單相接地故障電流。上述測(cè)量中，若儀器電壓輸入端不并聯(lián)等效人體電阻Rm，則所得結(jié)果為跨步電位差。
附錄三：土壤電阻率的測(cè)量
使用本儀器，可以采用單極法或者四極法來測(cè)量土壤電阻率。下面以四極法為例來說明。測(cè)量土壤電阻率的接線如圖12所示。
圖中，a 為電流極與電位極的間距，b 為兩電位極的間距，h 為電極埋設(shè)深度。當(dāng)a=b 時(shí)即為溫納法。為了計(jì)算方便，請(qǐng)讓電極間距a、b 遠(yuǎn)大于埋設(shè)深度h,一般應(yīng)滿足a、b>10h。
測(cè)試電極宜采用直徑不小于1.5cm 的圓鋼或25mm×25mm×4mm 的角鋼，其長度均不小于40cm。
埋設(shè)好電極并接好線后即可開始測(cè)量。用上述測(cè)量接地阻抗的方法測(cè)出阻抗Z，則土壤電阻率ρ為
ρ=πa(a+b)Z/b
上式在a>>h，b>>h 時(shí)成立。
當(dāng)a=b 時(shí)，上式簡化為：ρ=2πaZ
