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技術(shù)文章 | Technical articles
一、變頻接地電阻分析儀概述
目前在電力系統(tǒng)中，大地網(wǎng)的接地電阻的測試目前主要采用工頻大電流三極法測量。為了防止電網(wǎng)運行時產(chǎn)生的工頻干擾，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，絕緣預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定：工頻大電流法的試驗電流不得小于30A。由此，就出現(xiàn)了試驗設(shè)備笨重，試驗過程復(fù)雜，試驗人員工作強(qiáng)度大，試驗時間長等諸多問題。
大地網(wǎng)接地電阻測試儀，采用了新型變頻交流電源，并采用了微機(jī)處理控制和信號處理等措施，很好的解決了測試過程中的抗干擾問題，簡化了試驗操作過程，提高了測試結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性，大大降低了試驗人員的勞動強(qiáng)度和試驗成本。
本儀器適用于測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)確測得工頻50Hz下的數(shù)據(jù)。測試電流大3A，不會引起測試時接地裝置的電位過高，同時它還具有*的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進(jìn)行測量。
二、變頻接地電阻分析儀性能特點
1、測量的工頻等效性好。測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)行測量。
2、抗干擾能力強(qiáng)。本儀器采用異頻法測量，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，可用來測量接地阻抗很小的大地網(wǎng)。
4、功能*。可測量電流樁，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，直接顯示出測量結(jié)果。
6、布線勞動量小，無需大電流線。
三、變頻接地電阻分析儀技術(shù)指標(biāo)
1、測量范圍：0～150Ω（含電流樁阻抗）
2、分 辨 率：0.001Ω
3、測量誤差：±（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測量原理示意圖
R0 回路電阻大約5～200Ω
Rx 測試電阻大約0～200Ω
Rf 標(biāo)準(zhǔn)電阻
測量電流線D：長度為地網(wǎng)對角線長度的3～5倍；線徑：≥1.5mm2
測量電壓線1：長度為0.618D；線徑： ≥1.0mm2
測量電壓線2：接被測地網(wǎng)
測量接 地線：接被測地網(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)滾動方式。
“
”減小鍵——修改菜單內(nèi)容，采用循環(huán)滾動方式。
“
”功能鍵——選擇菜單項，被選中項反白字體顯示。
“
”確定鍵——在“啟動”選項上按此鍵約5秒進(jìn)入測試狀態(tài)。
9：電源開關(guān)
10：電源插座
六、測量接線
測量電流線D：線徑≥1.5mm2 ,長度為地網(wǎng)對角線長度的3 ～ 5倍；
測量電壓線1：線徑≥1.0 mm2 ,長度為0.618D；
測量電壓線2：接被測地網(wǎng)
測量接 地線：接被測地網(wǎng)
四極法測量時，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，然后按測量操作步驟進(jìn)行測試。
七、操作步驟
1、操作步驟
（1）首先檢查用于試驗的電流線、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），同時檢查測試線與地樁的連接是否導(dǎo)通，如未導(dǎo)通，請?zhí)幚砗笾匦逻B接。
（2）電流測試線與電壓測試線的長度比為1：0.618，電流測試線的長度應(yīng)是地網(wǎng)對角線的3～5倍。
（3）電流測試線和電壓測試線按規(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地樁上（如圖3所示）。
（4）將已放好的測試線檢查一遍，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)行測試。
（5）檢查連線無誤后，給儀器接上AC 220V/50Hz電源，對儀器進(jìn)行通電。
（6）按測量鍵，開始測量。
（7）儀器顯示測試結(jié)束后，記錄測試數(shù)據(jù)（本儀器可多次重復(fù)測量）。
（8）關(guān)掉儀器電源后，拆除連線，測試過程結(jié)束。
2、操作說明：
（1）打開電源開關(guān)，計算機(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，可移動光標(biāo)至各菜單項，并循環(huán)指示。
被選中項反白字體顯示。選擇鍵的流程見圖6所示。
（3）在光標(biāo)當(dāng)前所示項目，按
鍵可進(jìn)行該項菜單的變更，并循環(huán)指示，流程見圖7所示。
（4）將菜單變更至與測試要求相對應(yīng)后即可按選擇鍵進(jìn)行下個項目的選擇。
3、測試：
打開電源開關(guān)，當(dāng)光標(biāo)在測試項目上時，按確認(rèn)鍵并保持大約5秒鐘后，儀器開始測試。
測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%時候測試完畢，然后顯示測量結(jié)果見圖9所示，此時光標(biāo)指示打印機(jī)圖標(biāo)，按確認(rèn)鍵打印報告。
測量結(jié)果的意義如下：
Zx： 測量的地網(wǎng)阻抗值
Rx: 測量的地網(wǎng)電阻值
V： 施加電壓值
I： 試品流過的電流
F1,F2 : 試驗頻率
打印結(jié)束后，關(guān)閉電源開關(guān)，解除連接線，測試完畢。
測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)等都表示儀器自動檢查，一般情況大約15秒鐘左右，請耐心等候，不必著急。
4、測試菜單詳細(xì)解釋
（1）測量方式:
儀器可以選擇三種測量方式，即“地網(wǎng)”，“電流樁”，“電壓樁”。他們的作用分別是測量地網(wǎng)阻抗，電流樁阻抗，電壓樁阻抗.一般情況下做實驗的時候應(yīng)選擇“地網(wǎng)”來測量大地網(wǎng)的阻抗。而當(dāng)用戶要求測量電流樁或電壓樁阻抗的時候可以選擇后它們再直接測量.
（2）頻率選擇:
儀器可以選擇兩種測量頻率，即“變頻”和 “定頻”。
在現(xiàn)場做試驗的時候，一定要選擇“變頻”來做實驗，這樣測量能夠消除現(xiàn)場的電磁場干擾。
“定頻”方式只是在實驗室里面做實驗的時候才能使用。
“變頻”采用的是45Hz和55Hz雙變頻來測量，而“定頻”采用的是嚴(yán)格50Hz來測量。
（3）電流選擇:
儀器提供3A、2. 、2A 、1. 、1A 9種測量電流。
一般情況下，根據(jù)電流樁阻抗的大小來選擇測試電流，使用3A電流即可。
（4）自動打印:
當(dāng)光標(biāo)在電流上時候，按一下“確認(rèn)”鍵，在屏幕左下角會出現(xiàn)或消失打印機(jī)小符號，代表選擇或取消自動打印功能。當(dāng)選擇自動打印時候，測試完畢，儀器自動打印結(jié)果。當(dāng)取消自動打印時候，如果想打印結(jié)果，需要手動打印結(jié)果。
（5）手動打印
儀器測試完畢，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，就會打印結(jié)果。
如果選擇“quit（退出） ，按“確認(rèn)”鍵，就會返回初始界面如圖5所示。
5、測試過程中儀器自診說明
（1）“請開機(jī)重啟”時候 ，可能是儀器內(nèi)部電源保護(hù)，關(guān)機(jī)重啟。
（2）“電源模塊錯誤，請廠家”時候，把光標(biāo)移動到“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)一個反色的打印機(jī)符號。然后關(guān)機(jī)重啟。如果繼續(xù)無法測試，請廠家。
（3）測試電流為0.0A時候，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）若儀器顯示的測量值極低（＜0.01Ω）則可能是電壓線未連接上。
（5）檢測時候，如果測試電阻小于20Ω的時候，建議測試電流使用2A，以免電流突然升大損壞儀器。
八、注意事項
1、為使測試順利進(jìn)行，測試前請先用萬用表檢查測試導(dǎo)線與地樁的接觸點是否完好，并測量已放好的線是否有斷路現(xiàn)象。
2、四極法測量時儀器會自動消除接線誤差。
3、當(dāng)光標(biāo)在電流上時候，按一下“確認(rèn)”鍵，在屏幕左下角會出現(xiàn)或消失打印機(jī)小符號，代表選擇或取消自動打印功能。
4、本儀器如出現(xiàn)其它故障，請直接與本公司售后服務(wù)部，請不要私自拆檢。
5、測量線根據(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、接觸電位差的測試
接觸電壓的測量接線圖如下圖10所示。可按下述步驟進(jìn)行測試。
在離接地裝置較遠(yuǎn)處打一個地樁作為電流極，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，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.檢測接線無誤后，接通儀器電源，選擇執(zhí)行“接地阻抗測量”，再設(shè)置好測試電流，儀器開始測量，測量完畢，可從液晶屏上讀取到阻抗值Z。
后根據(jù)下式計算出接觸電壓Uj
Uj=Z * Is
式中Is 為被測接地裝置內(nèi)系統(tǒng)單相接地故障電流。
上述測量中，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、跨步電位差的測試
接觸電壓的測量接線圖如圖11所示。可按下述步驟進(jìn)行測試。
在離接地裝置較遠(yuǎn)處打一個地樁作為電流極，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.檢測接線無誤后，接通儀器電源，選擇執(zhí)行“接地阻抗測量”，設(shè)置好測試電流，儀器開始測量，測量完畢，可從液晶屏上讀取到阻抗值Z。
后根據(jù)下式計算出跨步電壓Uk
Uk=Z* Is
式中Is 為被測接地裝置內(nèi)系統(tǒng)單相接地故障電流。上述測量中，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：土壤電阻率的測量
使用本儀器，可以采用單極法或者四極法來測量土壤電阻率。下面以四極法為例來說明。測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 時即為溫納法。為了計算方便，請讓電極間距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量。用上述測量接地阻抗的方法測出阻抗Z，則土壤電阻率ρ為
ρ=πa(a+b)Z/b
上式在a>>h，b>>h 時成立。
當(dāng)a=b 時，上式簡化為：ρ=2πaZ
