一款新型钳形接地电阻测量仪在道路照明测量中的应用

宋金德，陈忠军

(1.盐城泰克科技有限公司，江苏 盐城 224002；2.盐城市丰登电子仪器有限公司，江苏 盐城 224002)

照明电器

一款新型钳形接地电阻测量仪在道路照明测量中的应用

宋金德1，陈忠军2

(1.盐城泰克科技有限公司，江苏 盐城 224002；2.盐城市丰登电子仪器有限公司，江苏 盐城 224002)

文章系统地介绍了一款适用于测量道路照明电器接地装置、接地电阻的新型钳形接地电阻表的测量原理、技术参数及其使用方法。与传统的接地电阻表相比，测试时不需辅助测试桩,只需往被测地线上一夹,几秒钟即可获得测量结果,极大地方便了地阻测量工作。钳形电阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量,而不需切断设备电源或断开地线。

道路照明；电器接地电阻；钳形接地电阻表；测量原理；使用方法

0 引 言

近年来，随着城市现代化建设及道路照明事业的发展，对道路照明电气接地装置的安全性要求越来越高，不管是设备的直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地和防雷保护接地，都需要一个好的接地装置作为泄流通道或参照零点。因此对接地电阻准确方便的测量就显得更加重要，各种新型接地电阻测量仪应运而生，其中尤其值得推荐的是钳形接地电阻表，它方便、快捷,外形酷似钳形电流表,测试时不需辅助测试桩,只需往被测地线上一夹,几秒钟即可获得测量结果,极大地方便了地阻测量工作。钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量,而不需切断设备电源或断开地线。

1 测量原理

钳形接地电阻测试仪测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻(图1)。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量，并通过下面的公式得到被测电阻R。

R=E/I

(1)

钳形接地电阻测量仪对各种设备进行及时测量，以保证设备仪器正常、安全的工作。这也是现代测量技术发展的方向。现以ETCR2000 系列钳形接地电阻为例介绍其仪器特性。

图1 钳形接地电阻测量仪原理图

1.1 仪器特性

钳形接地电阻测量仪特性见表1。

表1 钳形接地电阻测量仪特性 Ω

1.2 技术规格

电源：6VDC 4节5号碱性干电池；

工作温度：-10 ℃～55 ℃；

相对湿度：10%～90%；

液晶显示器：4位LCD数字显示，长宽47×28.5 mm；

钳口张开尺寸：32 mm；

钳表质量(含电池)：长钳口1 160 g，圆钳口1 120 g；

钳表尺寸：长钳口 长285 mm、宽85 mm、厚56 mm，圆钳口 长260 mm、宽90 mm、厚66 mm；

防爆标志：Exia Ⅱ BT3；

保护等级：双重绝缘；

结构特点：钳口方式；

量程换档：自动；

外部磁场：<40 A/m；

外部电场：<1 V/m；

单次测量时间：1秒；

电阻测量频率：>1 kHz；

电阻测量最高分辨率：0.001 Ω；

电阻测量范围:0.01～1 000 Ω。

2 道路照明中的应用方法

2.1 多点接地系统

对多点接地系统，通过架空地线连接，组成了接地系统(图2)。

图2 多点接地系统示意图

当用钳表如图1测量时，其等效电路见图2。

图3 等效电路示意图

其中：R1为欲测的接地电阻。

R0为所有其他杆塔的接地电阻并联后的等效电阻。由于每一个杆塔的接地半球比起杆塔之间的距离要小得多，而且毕竟接地点数量很大，R0要比R1小得多，可以从工程角度有理由地假设R0=0。这样，我们所测的电阻就应该是R1了。

2.2 有限点接地系统

例如，有5个灯杆通过架空地线彼此相连。在这种情况下，如果将图3中的R0视为0，则会对测量结果带来较大误差。

将接地电阻并联后的等效电阻按通常意义上的计算方法计算。这样，对于N个(N较小，但大于2)接地体的接地系统，就可以列出N个方程：

(2)

(3)

……

(4)

其中：R1、R2……RN是我们要求得的N个接地体的接地电阻。

R1T、R2T……RNT分别是用钳表在各接地支路所测得的电阻。

2.3 单点接地系统

从测试原理来说，ETCR2000 系列钳表只能测量回路电阻，对单点接地是测不出来的。但是，我们完全可以利用一根测试线及接地系统附近的接地极，人为地制造一个回路进行测试。下面介绍二种用钳表测量单点接地的方法，此方法可应用于传统的电压-电流法无法测试的场合。

1)二点法

见图4，在被测接地体RA附近找一个独立的接地较好的接地体RB(例如临近的自来水管、建筑物等)。将RA和RB用一根测试线连接起来。

图4 二点法测试示意图

由于钳表所测的阻值是两个接地电阻和测试线阻值的串联值。RT=RA+RB+RL

其中：RT为钳表所测的阻值。RL为测试线的阻值。

将测试线头尾相连即可用钳表测出其阻值RL。

所以，如果钳表的测量值小于接地电阻的允许值，那么这两个接地体的接地电阻都是合格的。

2)三点法

如图5，在被测接地体RA附近找二个独立的接地体RB和RC。

第一步，将RA和RB用一根测试线连接起来，见图5。用钳表读得第一个数据R1。

图5 测量R1示意图

第二步，将RB和RC连接起来，见图6。用钳表读得第二个数据R2。

图6 测量R2示意图

第三步，将RC和RA连接起来，见图7。用钳表读得第三个数据R3。

图7 测量R3示意图

上面三步中，每一步所测得的读数都是两个接地电阻的串联值。这样，就可以很容易地计算出每一个接地电阻值。

由于：R1=RA+RB

R2=RB+RC

R3=RC+RA

所以：RA=(R1+R3-R2)/2

RB=R1-RA

RC=R3-RA

3 软件使用

有限点法是将接地电阻并联后的等效电阻按通常意义上的计算方法计算，从原理上来说，除了忽略互电阻以外，这种方法不存在忽略R0所带来的测量误差。所以这是一个有N个未知数，N个方程的非线性方程组。它是有确定解的，但是手算解开方程是十分困难的，当N较大时甚至是不可能的。为此，请使用有限点接地系统解算软件，即使用办公电脑或手提电脑进行解算。软件界面如图8。只需将测量出的数值依次输入文本框中，单击计算，计算机就会输出所要知道的接地电阻的值。

图8 软件界面示意图

由于N较大时解算非常困难，甚至是不可能，因此该软件设置的测试点数最大为10，最小为3。另外，软件可以保存数据，生成Word文档，以便随时使用。

需要注意的是：接地系统中，有几个彼此相连接的接地体，就必须测量出同样个数的测试值供程序解算，不能或多或少。而程序也是输出同样个数的接地电阻值。

4 接地电阻的测试要求

接地电阻测试要求见表2。

表2 接地电阻的测试要求

5 注意事项

用传统的电压电流法测试是否解扣(即是否把被测接地体从接地系统中分离出来)。如果未解扣，那么所测量的接地电阻值是所有接地体接地电阻的并联值。测量所有接地体接地电阻的并联值大概是没有什么意义的。因为我们测量接地电阻的目的是将它与有关标准所规定的一个允许值进行比较，以判定接地电阻是否合格。

例如：在GB 50061—97《66 kV及以下架空电力线路设计规范》中所规定的接地电阻允许值是针对所谓“每基杆塔”而规定的。在标准的条文解释中明确指出：“每基杆塔的接地电阻是指接地体与地线断开电气连接所测得的电阻值。如果接地体未断开与地线的电气连接，则所测得的接地电阻将是多基杆塔并联接地电阻。”这个规定是相当明确的。前已述及， 用ETCR2000系列钳表测量出的结果是每条支路的接地电阻，在接地线接触良好的情况下，它就是单个接地体的接地电阻。

十分明显，在这种情况下，用传统的电压电流法和ET2000系列钳表测试，它们的测量结果根本就没有可比性。被测对象既然不是同一的，测量结果的显著差异就是十分正常的了。

用ETCR2000系列钳表所测得的接地电阻值是该接地支路的综合电阻。它包括该支路到公共接地线的接触电阻、引线电阻以及接地体电阻。而用传统的电压电流法在解扣条件下所测得的值仅仅是接地体电阻。显然，前者的测量值要较后者大，差别的大小就反映了这条支路与公共接地线接触电阻的大小。

应该说明，国家标准中所规定的接地电阻是包括接地引线电阻的。在DL/T 621—1997《交流电气装置的接地》中的名词术语中有如下规定：“接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。”这种规定同样十分明确。这是因为引线电阻和接地体接地电阻在防雷安全上来说是等效的。

[1] 杨会民.接地电阻的测量方法及测量仪器[J].中国设备工程，2008(9)：52-54.

[2] 杨经科.防雷接地电阻测量误差的分析[J].中国计量，2008(11)：80-81.

The Application of a New Clamp Grounding Resistance Measuring Instrument in the Measurement of Road Lighting

SONG Jinde1，CHEN Zhongjun2

(1.Yancheng Tech Technology Co. Ltd., Yancheng 224002, P.R.China； 2.Yancheng City Fengdeng Electronic Instrument Co. Ltd., Yancheng 224002, P.R.China)

This paper introduces a suitable parameter of road lighting grounding clamp model for grounding resistance of grounding resistance meter measurement principle, technical parameters and methods of using the. Compared with the traditional grounding resistance meter, it has no need to test the pile, only need to be measured on the ground of a clip, a few seconds to get the measurement results, which greatly facilitates the measurement of ground resistance. A resistance meter is also a big advantage is to measure the resistance of equipment in use, and do not need to cut off the power supply equipment or broken wire.

road lighting; electrical grounding resistance; grounding resistance meter; measuring principle; method of use

2017-01-24 作者简介：宋金德，男，高级工程师，长期从事新型电光源研发及生产管理工作。