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一、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀用途

大型地網(wǎng)接地電阻測試儀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、轉(zhuǎn)移電位、場區(qū)地表電位梯度等工頻特性參數(shù)以及土壤電阻率。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)。測試電流較?。?span lang="EN-US">0～3.0A），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、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀概述

目前國內(nèi)接地裝置的測試工作比較薄弱，一些關(guān)鍵的技術(shù)觀念比較模糊，技術(shù)手段落后。針對上述現(xiàn)狀，我國制訂了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000。新標(biāo)準(zhǔn)對舊標(biāo)準(zhǔn)做了很多重要改變。為了方便廣大現(xiàn)場測試和研究人員，我們根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我們多年研究大型地網(wǎng)測試的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，研制成功本儀器。

工頻接地阻抗，是指接地裝置對遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)間的電位差與通過接地裝置流入地中的工頻電流的比值。工頻接地阻抗以往被習(xí)慣地稱為“工頻接地電阻”。此名稱的糾正，在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000“接地系統(tǒng)的土壤電阻率，接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則*部分：常規(guī)測量”以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則修訂稿”（取代DL475-92）中作了闡述。本測量儀采用交流電流進(jìn)行測試，故所測數(shù)值稱為接地阻抗，而不再沿用以往的稱呼“接地電阻”。

在對接地裝置進(jìn)行測量時，由于受不平衡零序電流以及射頻等各種干擾，使得測試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。特別是大型接地網(wǎng)的接地阻抗一般很小（一般在0.5Ω以下），干擾帶來的相對誤差更大。為了降低現(xiàn)場干擾的影響，目前采用的方法主要有兩種，一種是增大測試電流，一種是使用異頻法。*種方法是通過加大測試電流來加大信號電壓和信號電流，從而提高信噪比，減小測量誤差。這種方法由于采用了很大的測試電流（DL/T475-2006標(biāo)準(zhǔn)推薦不宜小于50A），使得設(shè)備非常笨重，且布線勞動強(qiáng)度很大，耗時耗力。而且，由于主要干擾與信號同頻，無法從根本上消除干擾的影響，為解決該問題，湖南省電力工業(yè)局文件（湘電科[1997]111號）“關(guān)于下達(dá)1997年科技攻關(guān)、開發(fā)及科技成果推廣計劃的通知”第38項下達(dá)了“運(yùn)行中大型變電站接地網(wǎng)接地電阻測試與研究”攻關(guān)計劃，與華中理工大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，解決了工頻流入地網(wǎng)電流干擾及測試引線線間的干擾問題。該研究成果獲得了華中電網(wǎng)集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎，湖南省電力公司科技進(jìn)步二等獎。異頻法則是通過改變測試電流的頻率來避開工頻干擾，由于信號頻率與干擾頻率不同，就可以通過濾波器來濾除干擾的影響，從而提高測量精度。異頻法由于采用的測試電流較小，因此設(shè)備小巧，布線勞動強(qiáng)度也大大減輕。由于具有測試結(jié)果穩(wěn)定可靠和省時省力的優(yōu)點(diǎn)，異頻法測試已被國內(nèi)外專家廣泛接受和采用。

但是根據(jù)定義，工頻接地阻抗是指接地裝置在工頻電流下呈現(xiàn)出的阻抗，而異頻法采用的測試電流頻率不為工頻,因此測得的數(shù)值就會與工頻電流下測得的值有偏差。理論和實(shí)踐表明，產(chǎn)生偏差的原因是，接地裝置的接地阻抗是復(fù)數(shù)阻抗，不僅包含電阻性分量，還含有與頻率有關(guān)的電感性和電容性分量。采用的測試頻率與工頻相差愈遠(yuǎn)則等效性愈差，即測量誤差越大。為了保證測試的準(zhǔn)確性，測試頻率與工頻不能相差太遠(yuǎn)，且測試電流的波形應(yīng)為正弦波（其他波形如方波含有豐富的諧波頻率）。中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000要求測試電流頻率應(yīng)該盡量接近工頻，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006規(guī)定了測試電流頻率宜在40～60Hz之間。本儀器采用多種頻率進(jìn)行測量，再計算出50Hz下的等效阻抗，因此測量的準(zhǔn)確性和等效性進(jìn)一步得到提高。

三、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀性能特點(diǎn)

1、測量的工頻等效性好。測試電流波形為正弦波，使用兩種頻率進(jìn)行測量。

2、抗地電壓干擾能力強(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。15V工頻（50Hz）干擾電壓帶來的誤差僅為0.001Ω。

3、精度高?？捎脕頊y量接地阻抗很小的大型地網(wǎng)。

4、功能強(qiáng)大?？蓽y量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接地裝置的全部特性參數(shù)。不僅可測量接地阻抗，還可測量出電阻分量和電抗分量。

5、具備斷線報警功能，避免了錯誤測量。

6、操作簡單。全中文菜單式操作，直接顯示出測量結(jié)果,且自帶微型打印機(jī)可現(xiàn)場打印測量結(jié)果。

7、布線勞動量小，無需大電流線。

8、本儀器體積小、重量輕，方便攜帶。

四、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀技術(shù)指標(biāo)

1、阻抗測量范圍：0～15Ω

2、分辨率：0.001Ω

3、測量誤差：±（讀數(shù)×1％+0.001Ω）

4、抗地電壓干擾能力：15V工頻干擾電壓帶來的誤差僅為0.001Ω

5、測試電流波形：正弦波

6、輸出電流：0～3.0A

7、輸出電壓：0～100V

8、測量線要求： 電流線銅芯截面積≥1.0mm²

電壓線銅芯截面積≥0.2mm²

9、供電電源：AC220V±10％，50Hz

10、使用環(huán)境：溫度：-10℃～50℃；相對濕度：<90%

11、外形尺寸：440×350×310

12、儀器重量：6.0kg

五、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和測試原理

本儀器主要由提供測試電流的異頻電源、電流和電壓測量電路以及微電腦測控系統(tǒng)組成。儀器通過測量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來測量接地阻抗。

儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。異頻恒流電源可輸出頻率為45Hz或55Hz的正弦波測試電流，輸出頻率受微電腦系統(tǒng)控制。其輸出經(jīng)過隔離后通過儀器面板上的E、C兩個端子輸出。電壓放大器為一個高輸入阻抗放大器，它將P1、P2兩端的電壓放大后送給濾波器。電流放大器將從電流互感器取得的電流信號進(jìn)行放大后送給濾波器。濾波器用于濾除干擾信號，只允許45Hz和55Hz信號通過。A/D轉(zhuǎn)換器用于將電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便微電腦系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。

用戶啟動接地阻抗測量后，儀器首先開啟異頻電源使之輸出頻率為45Hz的電流，待電流穩(wěn)定之后，微電腦系統(tǒng)通過A/D轉(zhuǎn)換器取得電壓和電流波形數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波后計算出電壓V₄₅和電流I₄₅及其相位差,再進(jìn)一步計算出阻抗Z₄₅、電阻分量R₄₅和電抗分量X₄₅。然后，切換異頻電源的輸出頻率為55Hz，經(jīng)過同樣的步驟后可計算出阻抗Z₅₅、電阻分量R₅₅和電抗分量X₅₅。取Z₄₅ 和Z₅₅的平均值作為工頻接地阻抗Z₅₀。zui后，關(guān)閉異頻電源，通過液晶屏顯示測量結(jié)果。因此阻抗測量時，儀器測量的是兩電壓輸入端P1、P2之間的電壓與電源輸出電流之比。

六、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀儀器面板說明

儀器面板布置圖

注：

1、E――接被測量地網(wǎng)；

2、P₁――接被測量地網(wǎng)；

3、P₂――接測量電壓線（其長度取電流線長度的0.618倍）；

4、C――接測量電流線（其長度取地網(wǎng)對角線長度的4～5倍）；

5、電源插座，輸入電壓為AC  220V

6、電源開關(guān)。

7、復(fù)位鍵，接下此鍵將中斷儀器的測量。

8、設(shè)置鍵。

9、確認(rèn)鍵，按下此鍵，儀器將起動內(nèi)部電源并開始測量。

10、儀器接地柱。

11、液晶顯示，顯示操作過程及測量結(jié)果。

12、打印機(jī)。

七、大型地網(wǎng)接地電阻測試儀儀器操作說明

首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，按圖2布置好測試回路并接好線，檢查接線無誤后方可打開儀器電源開關(guān)。

注意1、在被測地網(wǎng)的接地電阻大于0.5歐姆時，E極在使用三極法測量時必須與P1短接起來（見圖2），但當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)接地電阻很小，為了減小接觸電阻引起的誤差，需單獨(dú)引線與地網(wǎng)測試點(diǎn)相連（見圖3）。

2、測試引線長度及布線方式按有關(guān)規(guī)程執(zhí)行。下面兩種方式僅供參考：

測試電流引線長度取地網(wǎng)對角線長度的4～5倍（平行布線法）或2倍以上（三角形布線法），電壓引線長度為電流引線長度0.618倍（平線布線法）或等于電流線（三角形布線法），確定了電流極和電位極位置后，將作為電流極和電位極的地樁分別打入地下，應(yīng)使其與土壤緊密接觸。

為了確保安全，接線時請將電源開關(guān)置于斷開的位置。打開電源開關(guān)后，液晶屏首先顯示“歡迎使用”約3秒，按“確認(rèn)”鍵后進(jìn)入功能選擇菜單。屏幕如下圖所示：

        按一下“確認(rèn)”鍵即可開始測量。

§7.2 接線

按照圖2進(jìn)行接線。

關(guān)于導(dǎo)線的選擇。測量時，電流線中將流過zui大3A的電流，因此電流線應(yīng)具有通3A電流的能力，選用銅芯截面積大于1.5mm²的導(dǎo)線即可。但是當(dāng)電流線布得很長時，電流線的電阻會增加回路電阻，為了降低電流線的電阻，應(yīng)該選用較粗的電流線。電壓線中只流過微安級電流，因此不用考慮其通流能力。導(dǎo)線應(yīng)具有良好的絕緣外皮，加接導(dǎo)線時，應(yīng)用絕緣膠布包好連接點(diǎn)。

請選擇一個可接觸良好的待測接地裝置的接地引下線（如鍍鋅扁鋼），為電流注入點(diǎn)和電壓測量點(diǎn)。用一根導(dǎo)線（上面要求的電流線）將儀器面板的E端子與電流注入點(diǎn)可靠連接，再用一根導(dǎo)線（電壓線）將儀器面板的P1端子與電壓測量點(diǎn)可靠連接。

用電流線將電流極與儀器的C端子可靠連接。用電位線將電位極與儀器的P2端子可靠連接。

進(jìn)行電連接時，注意首先去除接觸處的銹蝕層。檢查接線無誤后，可進(jìn)行下一步操作。

§7.3 啟動測量

按下“測量”鍵后，若液晶屏上顯示“測試電流偏小”或者“電位極接地電阻偏大或電壓線斷線”請參考第九章（異常處理）。

八．大型地網(wǎng)接地電阻測試儀儀器自檢方法

  儀器在出廠時，配有地網(wǎng)模擬電阻R_x（3.00Ω），每次試驗(yàn)前可按圖4接線方式，檢驗(yàn)儀器工作狀況（注：只能效驗(yàn)儀器能否正常工作，不能作為儀器精度校驗(yàn)）

      如測量結(jié)果為3.00Ω左右，儀器屬正常。

九.大型地網(wǎng)接地電阻測試儀異常處理

若液晶屏上顯示“回路電阻偏大”，說明E、C間開路或阻抗過大,超出了異頻電源的負(fù)載能力，致使異頻電源輸出電流過小。出現(xiàn)這種情況時，首先應(yīng)檢查接線是否牢靠，若還不能解決問題，則可嘗試采用多個電流極并聯(lián)（一般是3個地樁并聯(lián)，且相互之間間隔1.5m）或者向其周圍潑水的方式降阻。若顯示的電流值較小，未達(dá)到預(yù)期的數(shù)值，同樣可采用上述的方法進(jìn)行降阻。較大的測試電流利于抑制現(xiàn)場干擾。

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