接地电阻测试仪E极测量线的阻抗分析

2017-08-30漳浦县气象局漳州市气象局漳州市热带作物气象试验站戴进飞王金泉曹冬华

海峡科学 2017年6期

关键词：量级引线测试仪

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接地电阻测试仪E极测量线的阻抗分析

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为探讨使用加长E极测量线对接地电阻检测数据的影响，通过使用不同长度、相同截面积的E极测量线进行检测，与5m标配线测得的数据进行对比，提出获得E极测量线阻抗的正确方法，并提出减少E极测量线对检测数据误差影响的方法。

接地电阻 E极测量线检测误差修正档案

在实际的接地电阻检测中，往往因为检测对象周围地垫面改变（如水泥、沥青、回填土），而为了寻找合适的“零电位区”，需要加长E极测量线才能进行正常检测，这势必导致测量线阻抗的增加，从而加大检测误差。为了使检测仪器的读数能够更具代表性、真实性，本文对E极测量线阻抗附加值进行修正，提出使接地电阻测试仪读数误差降低的方法，即建立修正档案。

1 E极测量线影响检测数据的分析

接地电阻测试仪的示值Rg是个复合电阻，包括以下3个部分：接地测量线的阻抗及接地极自己的阻抗R1，接地极和土壤的接触阻抗R2，接地极周边大地的阻抗Re[1]。Re才是实际要测的接地电阻，即：

因为测试仪使用直流电，R2比较小；R1中包括E极、P极、C极引线所产生的三部分阻抗，其中P极、C极引线因为比较短且固定，产生的电阻比较小，而E极引线往往需要加长，而衍生出比较大的阻抗。因此，本文把R1中的P极、C极测量线所产生的线阻及R2均暂且忽略，只重点讨论E极测量线产生的阻抗对检测仪器产生的影响。

1.1 E极测量线自身就有电阻

接地电阻测试仪E极原配引线是长度5m多股铜导线,因长度短,其自身的阻抗比较小,当所测的接地电阻≥1.0Ω时，是可以忽略不算，测试仪表的示值可以当成接地电阻值直接使用。

但在实际工作中，经常遇到需要加长E极引线才能够进行检测。假定接地电阻测试仪电压极与电流极引线的阻抗、接地电极与土壤的接触电阻均忽略不计，此时接地电阻测试仪测得的工频接地电阻示值Rg应为[2]：

式（2）中，Rg——测试仪表的示值；Re——接地体电阻；RL——测试仪E极测量线电阻。

若用接地电阻测试仪检测接地电阻，仪表的示值Rg应减去引线阻抗RL后才是接地体的实际电阻值Re。但是不同长度的E极测量线所呈现的RL是不一样的。实际的检测结果说明，使用4102接地电阻测试仪时，采用长度为100m、截面积为2.5mm2的多股铜导线作为E极引线时，在所测接地电阻值较大情况下，E极引线的直流线阻可粗略作为误差线阻值，在最后修正时直接扣除；但当对接地体电阻的检测数据要求比较严格时，如果E极引线长度过大、所测得接地体阻抗值又较小（特别是≤4Ω以下），则一律直接用测试仪表示值减除E极引线的线阻作为最后的接地体电阻，就会给检测数据带来比较大的误差。由供电线路电阻公式得知，导线自身电阻[3]：

式中，ρ——导线材料电阻率、L——导线长度、A——导线截面积。

由公式（3）可知，测量引线电阻R跟L成正比、跟A成反比，引线越长、导线截面积越小、产生的阻抗就越大、误差也就越大。因此，测出各种量级长度E极测量线的RL对检测示值进行修正，才能够得到我们所需要的正确数据。

1.2 E极测量线会受电磁脉冲的侵扰

当今社会，无线电磁的侵扰无处不在，如电信发射塔、干扰台的无线电波发射基地、广电发射塔、高压变电站等周围，如果有高层建（构）筑物的天面需要进行接地电阻检测时，超长垂直的E极引线，此时就可能因电磁脉冲而感应出较高电动势，进而影响对仪表检测数据的读取，从而引起误差。电磁波侵扰严重时候甚至使仪表示值上下跳动，无法准确提取数据。

2 减小E极测量线对检测数据误差影响的方法

2.1 建立E极测量线检测误差修正档案

影响E极测量线阻抗的因素不止一个，同一量级长度测量线在不同的土壤电阻率、不同的工作频率使用中，其RL是不一样的。如表1，同一50m量级E极测量线，其Re为1.0、4.0、10.0Ω情况下所测出来的RL分别为0.26、0.36、0.61Ω，并不成线性关系，因此，简单地使用扣线阻方法就会产生比较大的误差，只有建立各个量级长度的E极测量线检测误差档案，才能更进一步误差。

使用各种长度E极测量线（如50、100、150m等）进行检测以获取各种长度的RL数据进行存档，以备实际检测时候作为修正值用，RL= Rg－Re。

具体操作方法：在0.5～10.0Ω的电阻波段内选择几个具有代表性的接地电阻值测试点（如0.5、1.0、4.0、10.0Ω），使用同一台测试仪器分别用5m仪表标配线检测这几个测试点（注意选择在无外界干扰的环境下正确操作测试仪表）得到读数R1，在P极、C极不变动的情况下，换用各种量级长度E极引线测量同一测试点得到读数R2，用示值R2减去示值R1就得到对应此量级的E极测量线电阻，即:RL= R2－R1，重复此步骤可以得到此接地电阻测试仪对应各种量级长度E极测量线的一组阻抗值（如表1）。从表1可以看出，同样的接地电阻，各个长度段E极测量线在不同的土壤电阻率所测出来的阻抗是不一样的。因此对检测仪表建立不同长度段、不同土壤电阻率的E极测量线检测误差修正档案可以进一步减少误差。

表1 4102接地电阻测试仪不同长度E极测量线经检测对比得到的修正值RL

当要实际检测时，尽可能使用长度小的E极测量线，找出档案中对应长度E极测量线的RL，实际接地电阻Re = Rg －RL。假如找不到对应的准确数据，则采用内插法求得Re，例如，使用50m量级的E极测量线测得电阻6.0Ω，对照表1 的R2栏，其介于4.36～10.61Ω之间，则得方程式：

解此方程得Re＝5.57Ω。这样修正出来的接地电阻就可以一定程度的减少误差。

2.2 减少高层建筑屋面的检测误差

在对高层建筑天面进行接地电阻检测时，测量线受无线电波干扰比较严重，可以将要接地的E极引线经过弱电井下放到地面进行检测，这样可以在一定程度上减小电磁脉冲的侵扰；当周边存在大的电磁干扰源时，如移动发射塔，还可以用屏蔽线替换E极引线，屏蔽线上接天面接闪带，下接建筑物接地测试点，这样在一定程度上可以减少电磁波的干扰，从而减少误差。

2.3 E极测量线检测时应尽量不缠绕

E极引线在使用时，尽可能拉直、不缠绕，因为引线卷在一起时，会引起导线的电感、产生感抗，感抗正比于线圈匝数和磁通量，因此，引线卷在一起只会增加E极测量线的线阻。