钳形地阻表电流测量功能校准方法探讨

房燕飞 陈 菲

(1.中国人民解放军91315部队，大连 116041；2.长春市计量检定测试技术研究院，长春 130012)



钳形地阻表电流测量功能校准方法探讨

房燕飞1陈 菲2

(1.中国人民解放军91315部队，大连 116041；2.长春市计量检定测试技术研究院，长春 130012)

针对目前市售产品和测量工作中已被大量使用的钳形地电阻表，其钳头比钳形电流表的钳头大许多，无法放进Fluke 5500A/Coil中，不能有效对其电流测试功能开展校准的问题，提出了等效安匝法校准方法，经校准测量数据表明，满足钳形地电阻表电流测量功能校准要求，并具有很高的参考借鉴价值。

钳形地电阻表；等效安匝法；校准方法

0 引言

接地是为保证电器设备正常工作和人身安全采取的一种用电安全措施，它通过金属导线与接地装置连接实现。经常遇到的接地有工作接地、保护接地、屏蔽接地、防静电接地、防雷接地等，主要作用是把电器设备和其他设备上可能产生的漏电流、静电荷及雷电流等引入地下。电流流经接地电极时都会引起接地电极电位的升高，从而对设备和人身安全带来安全隐患，特别是设备安全问题引发的事故代价越来越高，为此必须对接地电极的电位升高加以有效控制，即接地电阻进行有效控制，由此接地电阻测量仪应运而生，并伴随着科学技术的不断发展，钳形地电阻表从单一测量接地电阻功能，扩展到可以对交流电流的测量，并克服传统接地电阻测量必须使用辅助接地棒，断开接地装置的接地螺栓连接，在测量空间狭小无法进行测量的问题。但是由于钳形地电阻表的钳头比钳形电流表的钳头大许多，利用Fluke 5500A/Coil对其进行交流电流测量功能校准时，会发现钳头根本无法放进去的问题，下面以IDEAL #61-920钳形地电阻表为例，就利用等效安匝法对其开展校准工作涉及到的有关问题进行以下探讨。

1 钳形地电阻表电流测量校准方法

由于钳形地电阻表电流测量功能与钳形电流表的工作原理是完全相同的，其校准方法也完全雷同。目前校准钳形电流表一般常用以下两种方法：1)标准电流法。即用一匝标准电流环穿过钳形互感的窗口,在电流环两端施加电流得到校准的目的，如果被校表测量范围大的话，需要大功率的电流源。由于制造高稳定度、大功率电流源有较大难度，而且市面产品均直接采用市电升流产生大电流方法，这种方法往往是失真大，电流不稳定，且直接受电网波动影响，其技术指标难以满足校准要求；2)等效安匝法。即用多匝导线穿过钳形互感器窗口，在多匝导线两端施加电流得到校准的目的，这种方法不需要大功率电流源，容易实现且满足校准要求。

2 IDEAL钳形地电阻表技术性能指标分析

IDEAL #61-920钳形地电阻表交流电流测量功能技术性能指标如表1所示，从表中可以得出若利用Fluke 5500A多功能校准器作为电流源，采用标准电流法对100mA～11A的电流进行校准是没有问题的，但是，由于Fluke 5500A最大输出电流为11A，因此，难以满足大于11A电流的校准。而Fluke 5500A/Coil的最大校准电流可达550A，且完全满足校准要求。但是，目前市售产品和测量工作中应用的钳形地电阻表，其钳头较大根本无法放进Fluke 5500A/Coil中，因此不能有效开展校准工作。

表1 交流电流(50Hz)

3 等效安匝法校准

为了实现对IDEAL #61-920钳形地电阻表电流测量功能开展有效的校准，图1所示是利用等效安匝法对其开展校准的情况，即用多匝导线穿过钳形互感器窗口，标准电流源加入导线的两端，从而按I2=I1×N对其进行校验，式中I1为线圈所加标准电流(即5500A输出频率为50Hz交流电流)，N为线圈匝数，I2为钳形地电阻表二次电流测量值。分别利用线圈匝数为1、2、5圈时得到的测量值见表2，从其中测量数据可以明显的看出，采用等效安匝法对钳形地电阻表电流测量功能进行校准是可行的。在对表2校准数据测量时反复改变线圈的位置，发现线圈的位置改变并未影响到测量数据的改变。

图1 等效安匝法校准接线

关于利用等效安匝法校准的不确定度分析，可以参考有关文章，由于篇幅问题不再繁述。

表2 等效安匝法校准测量数据

4 注意事项

钳形地阻表具有测量接地电阻和测量交流电流功能，使用似乎是很简单，其实不然。在使用中应注意以下几点：

4.1 钳形地阻表使用局限性

由于钳形地阻表的工作原理是基于多极并联接地电阻的测量原理，因此不能够直接对单点接地系统测量，在单点接地系统中应慎用钳形地阻表。

4.2 干扰处理

接地电阻值测量时，若地中存在杂散电流或接地中存在电网的漏电流时，会给测量带来误差。测量接地极电阻前，首先要检查接地极中是否存在干扰源，测量时若读数不稳定要查明原因。如果接地棒超过3A或30V，钳口图标和 NOISE(噪音)字样将在显示屏上闪烁，且钳形地阻表发出蜂鸣声，说明存在噪音，钳形地阻表的读数无效。

4.3 接地漏电流测量方法

执行接地漏电流测量的过程是(图2为测量连接示意图)：1)打开电源开关，启动钳表，旋转功能开关转至～A功能档；2)张开钳口(确保钳口闭合面完全配合紧密，且无任何灰尘、污物或异物)；3)将钳表夹住待测电极或接地棒；4)读取显示屏上的漏电流值。

图2 接地漏电流测量连接

5 结束语

上述介绍的IDEAL #61-920钳形地电阻表技术性能指标和钳头结构并不是个例，Fluke 1630及其他型号产品与其完全雷同。因此，该校准方法完全适用于其他型号钳形地电阻表电流测量方法的校准。同时由于钳形地电阻表与钳形电流表工作原理完全相同，本文探讨的校准方法也完全适用于钳形电流表的校准。

[1] Fluke 1630 Earth Ground Clamp Calibration Information

[2] Fluke 1630 Earth Ground Clamp User,s Guide

[3] IDEAL #61-920 Ground Clamp Resistance Meter Instruction Manual [4] JJF 1054—2009钳形接地电阻仪检定规程

[5] JJG 366—2004接地电阻表检定规程

[6] JJF 1075—2001钳形电流表校准规范

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.05.17