接地电阻测试仪校准方法探讨

2015-06-07王长振

计量技术 2015年9期

关键词：接线图测试仪接线

王长振李浩

(中国人民解放军91315部队，大连旅顺 116041)

接地电阻测试仪校准方法探讨

王长振李浩

(中国人民解放军91315部队，大连旅顺 116041)

近几年来，随着电气设备安全问题越来越来受到重视，推动了接地电阻测试仪的发展，如何对其开展校准工作是对计量人员提出的新要求。针对这种情况，本文在介绍模拟、数字、钳形接地电阻测试仪工作原理的基础上，提出了不同类型、不同结构、不同测量标准实施校准过程中的接线方法和注意事项，经实际应用取得了良好效果，并具有很高的参考借鉴价值。

接地电阻测试仪；基本原理；校准方法

0 引言

接地电阻测试仪是一种常用的测量仪器，是对电气设备进行安全检查，排除安全隐患，确保安全生产必不可少的工具之一。它在电力、通信、建筑、部队及工矿企业等重要部门的机房、大楼、机站和实验室有着大量的应用。特别是随着社会的飞速发展，使用电子、电器设备的行业越来越多，电气设备安全问题引发的事故的代价越来越高，安全问题越来越受到重视。因此，国家将该类仪器列为安全防护方面强制检定的计量器具，如何正确理解模拟、数字、钳形接地电阻测试仪的工作原理和校准方法，对有效的开展校准工作保证安全生产意义重大。现结合各种接地电阻测试仪，谈一谈对其开展校准工作的一些体会。

1 接地电阻测试仪的发展进程

随着科学技术发展，接地电阻测试仪的测量方法也在不断进步，到现阶段主要有以下三种形式：

1)模拟接地电阻测试仪：模拟接地电阻测试仪是比较传统的测试仪，如ZC-8接地电阻测试仪，它的基本原理是常用的三点式电压落差法，测量方法是在被测地级的同一侧地上打入两根辅助测试极，三者在同一直线上，辅助测试极与被测地级的距离分别为20m和40m左右，按一定的转速转动摇把，使电阻测试仪内部的电机产生电能，在两端的电极之间产生电流，形成回路，从而在被测电极和辅助电极之间产生一个电压，进而计算出被测接地极的电阻。它的缺点是采用手摇式转动，其转动速度难以稳定，造成输出电压不稳，测量准确度较低。

2)数字接地电阻测试仪：具有代表性的是METRELR K-2124B接地电阻测试仪，其实物如图1所示，它的测量方法有两线法、三线法和四线法。三线法的接线方法与模拟接地电阻表相同，但其稳定性远优于前者。两线法测量不需要打辅助接地桩，可以把水管、交流电插座的零线等作为辅助接地。四线法是在三线法的基础上改进而来的，在低值测量和接地对测量结果影响较大的情况下，可以有效消除误差，提高测量精度。

图1 数字接地电阻测试仪

3)钳形接地电阻测试仪：Fluke1630是钳形接地电阻测试仪具有代表性的产品，其实物如图2所示，钳形表的钳口部分包含电压和电流线圈，电压线圈提供激励信号，在被测回路上感应电势E，在E作用下在被测回路产生电流I，对E和I进行测量，并通过公式R=E/I得到被测电阻。测量时只需要往测地线上一夹，就可以得出测量结果，特别适合在空间范围有限的区域内使用，无需辅助接地极，更不需要切断电源或断开地线，测量简捷。但它也存在局限性，其测量值实际上是包含被测试接地电阻在内的整个环路电阻，且易受外界电磁场干扰，无法测量土壤的电阻率，不能完全代替传统接地电阻表测量单个接地体的接地电阻。

图2 钳形接地电阻测试仪

2 接地电阻测试仪校准

2.1 模拟接地电阻表

模拟接地测试仪以ZC-8型接地电阻表具有代表性，它有三线端钮和四线端钮两种不同型号的产品，如图3和图4所示。三线端钮量程挡位开关的倍率分别为×1(0～10Ω)，×10(0～100Ω)，×100(0～1000Ω)，在×1挡时最小刻度值为0.1Ω。四线端钮量程挡位开关的倍率分别为×0.1(0～1Ω)，×1(0～10Ω)，×10(0～100Ω)，在×0.1挡时最小刻度值为0.01Ω，在实际应用中，一般将P2、C2连接起来，即相当三个接线端钮“E”端。

图3 ZC-8三接线端钮校准接线

图4 ZC-8四接线端钮校准接线

对ZC-8接地电阻表进行校准的接线如图3、图4所示，图中的JDB-2是接地电阻表检定装置。校准时首先根据校准点，设置刻度盘数和倍率数，以120r/min转速转动摇把，调节JDB-2接地电阻表检定装置上的十进制盘电阻，使被校接地电阻表上的检流计指零，此时检定装置上的电阻示值即为被校接地电阻表的实际测量值。

2.2 数字接地电阻测试仪

根据数字接地电阻测试仪，具有二线法、三线法和四线法测量方法的功能，对其进行校准时也应分二线、三线和四线方式分别实施。

图5是对METRELRK-2124B型接地电阻测试仪进行四线方式校准时的接线图，将图中的E与ES连线断开，即变为三线方式校准时的接线图，该仪器没有二线法测量法。

图5 K-2124B四接线端钮校准接线

图6是英国LECOM公司推出GEO Xes型接地电阻测试仪四接线端钮校准接线图，该仪器具有二线法、三线法和四线法测量方法。这里特别需要注意的是，它的接线端表示符号与其它公司的仪器存在很大的差别。

将图中的P1E和P2P接线保持连接状态，其它接线保持断开状态，即变为二线校准接线。将图中的P1E、P2P和C2C接线保持连接状态，其它接线保持断开状态，即变为三线校准接线。将图中的P1E、P2P、C2C和C1E接线保持连接状态，即变为四线校准接线。

图7是利用Fluke 5320A多功能电气测试仪校准器校准Fluke1653A多功能安装测试仪接线图，其执行校准过程是：1)按图7将Fluke1653A与 Fluke 5320A连接；2)按5320A上的LOΩ功能键；3)按Mode功能键，然后，用光标键或旋钮，使Resistance 4-wire突出地显示出来，并按Select功能键或按入旋钮将其选定；4)在显示屏的输出区，查明4-Wire已经显示。如果没有显示，则请按MODE功能键并按照上面第3步中的说明，选择Resistance 4-Wire(4线电阻)；5)调节输出值到希望的电阻值；6)按OPER功能键，电阻被施加到输出端子上，将1653A上的读数与5320A显示屏上的标准值进行计算即得到测量误差。

图7 5320A校准1653A接线

2.3 钳形接地电阻测试仪

钳形接地电阻测试仪校准方法与一般的接地电阻测试仪采用直接跟标准电阻器连接，直接比较的方法不同，必须用钳住标准电阻器输出端的连接导线，连接导线应置于钳头几何中心位置，并与钳圈垂直，根据选取的校准点调节标准电阻器的阻值，读取钳形接地电阻测试仪显示数值，并与标准电阻器的输出值进行误差处理。根据校准要求，图8是校准Fluke 1630钳形接地电阻测试仪示意接线图。将JDB-2的E输出端用一条尽量粗的多股铜导线与C(或P)输出端相连，于此同时要求将模拟辅助接地电阻旋钮置于0点，调节JDB-2输出校准点需要的电阻值，从而实现校准接地回路电阻测量功能的目的。