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接地電阻測試儀E極測量線的阻抗分析

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為探討使用加長E極測量線對接地電阻檢測數(shù)據(jù)的影響，通過使用不同長度、相同截面積的E極測量線進(jìn)行檢測，與5m標(biāo)配線測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，提出獲得E極測量線阻抗的正確方法，并提出減少E極測量線對檢測數(shù)據(jù)誤差影響的方法。

接地電阻 E極測量線 檢測誤差 修正檔案

在實際的接地電阻檢測中，往往因為檢測對象周圍地墊面改變（如水泥、瀝青、回填土），而為了尋找合適的“零電位區(qū)”，需要加長E極測量線才能進(jìn)行正常檢測，這勢必導(dǎo)致測量線阻抗的增加，從而加大檢測誤差。為了使檢測儀器的讀數(shù)能夠更具代表性、真實性，本文對E極測量線阻抗附加值進(jìn)行修正，提出使接地電阻測試儀讀數(shù)誤差降低的方法，即建立修正檔案。

1 E極測量線影響檢測數(shù)據(jù)的分析

接地電阻測試儀的示值Rg是個復(fù)合電阻，包括以下3個部分：接地測量線的阻抗及接地極自己的阻抗R1，接地極和土壤的接觸阻抗R2，接地極周邊大地的阻抗Re[1]。Re才是實際要測的接地電阻，即：

因為測試儀使用直流電，R2比較小；R1中包括E極、P極、C極引線所產(chǎn)生的三部分阻抗，其中P極、C極引線因為比較短且固定，產(chǎn)生的電阻比較小，而E極引線往往需要加長，而衍生出比較大的阻抗。因此，本文把R1中的P極、C極測量線所產(chǎn)生的線阻及R2均暫且忽略，只重點討論E極測量線產(chǎn)生的阻抗對檢測儀器產(chǎn)生的影響。

1.1 E極測量線自身就有電阻

接地電阻測試儀E極原配引線是長度5m多股銅導(dǎo)線,因長度短,其自身的阻抗比較小,當(dāng)所測的接地電阻≥1.0?時，是可以忽略不算，測試儀表的示值可以當(dāng)成接地電阻值直接使用。

但在實際工作中，經(jīng)常遇到需要加長E極引線才能夠進(jìn)行檢測。假定接地電阻測試儀電壓極與電流極引線的阻抗、接地電極與土壤的接觸電阻均忽略不計，此時接地電阻測試儀測得的工頻接地電阻示值Rg應(yīng)為[2]：

式（2）中，Rg——測試儀表的示值；Re——接地體電阻；RL——測試儀E極測量線電阻。

若用接地電阻測試儀檢測接地電阻，儀表的示值Rg應(yīng)減去引線阻抗RL后才是接地體的實際電阻值Re。但是不同長度的E極測量線所呈現(xiàn)的RL是不一樣的。實際的檢測結(jié)果說明，使用4102接地電阻測試儀時，采用長度為100m、截面積為2.5mm2的多股銅導(dǎo)線作為E極引線時，在所測接地電阻值較大情況下，E極引線的直流線阻可粗略作為誤差線阻值，在最后修正時直接扣除；但當(dāng)對接地體電阻的檢測數(shù)據(jù)要求比較嚴(yán)格時，如果E極引線長度過大、所測得接地體阻抗值又較小（特別是≤4?以下），則一律直接用測試儀表示值減除E極引線的線阻作為最后的接地體電阻，就會給檢測數(shù)據(jù)帶來比較大的誤差。由供電線路電阻公式得知，導(dǎo)線自身電阻[3]：

式中，ρ——導(dǎo)線材料電阻率、L——導(dǎo)線長度、A——導(dǎo)線截面積。

由公式（3）可知，測量引線電阻R跟L成正比、跟A成反比，引線越長、導(dǎo)線截面積越小、產(chǎn)生的阻抗就越大、誤差也就越大。因此，測出各種量級長度E極測量線的RL對檢測示值進(jìn)行修正，才能夠得到我們所需要的正確數(shù)據(jù)。

1.2 E極測量線會受電磁脈沖的侵?jǐn)_

當(dāng)今社會，無線電磁的侵?jǐn)_無處不在，如電信發(fā)射塔、干擾臺的無線電波發(fā)射基地、廣電發(fā)射塔、高壓變電站等周圍，如果有高層建（構(gòu)）筑物的天面需要進(jìn)行接地電阻檢測時，超長垂直的E極引線，此時就可能因電磁脈沖而感應(yīng)出較高電動勢，進(jìn)而影響對儀表檢測數(shù)據(jù)的讀取，從而引起誤差。電磁波侵?jǐn)_嚴(yán)重時候甚至使儀表示值上下跳動，無法準(zhǔn)確提取數(shù)據(jù)。

2 減小E極測量線對檢測數(shù)據(jù)誤差影響的方法

2.1 建立E極測量線檢測誤差修正檔案

影響E極測量線阻抗的因素不止一個，同一量級長度測量線在不同的土壤電阻率、不同的工作頻率使用中，其RL是不一樣的。如表1，同一50m量級E極測量線，其Re為1.0、4.0、10.0?情況下所測出來的RL分別為0.26、0.36、0.61?，并不成線性關(guān)系，因此，簡單地使用扣線阻方法就會產(chǎn)生比較大的誤差，只有建立各個量級長度的E極測量線檢測誤差檔案，才能更進(jìn)一步誤差。

使用各種長度E極測量線（如50、100、150m等）進(jìn)行檢測以獲取各種長度的RL數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔，以備實際檢測時候作為修正值用，RL= Rg－Re。

具體操作方法：在0.5～10.0?的電阻波段內(nèi)選擇幾個具有代表性的接地電阻值測試點（如0.5、1.0、4.0、10.0?），使用同一臺測試儀器分別用5m儀表標(biāo)配線檢測這幾個測試點（注意選擇在無外界干擾的環(huán)境下正確操作測試儀表）得到讀數(shù)R1，在P極、C極不變動的情況下，換用各種量級長度E極引線測量同一測試點得到讀數(shù)R2，用示值R2減去示值R1就得到對應(yīng)此量級的E極測量線電阻，即:RL= R2－R1，重復(fù)此步驟可以得到此接地電阻測試儀對應(yīng)各種量級長度E極測量線的一組阻抗值（如表1）。從表1可以看出，同樣的接地電阻，各個長度段E極測量線在不同的土壤電阻率所測出來的阻抗是不一樣的。因此對檢測儀表建立不同長度段、不同土壤電阻率的E極測量線檢測誤差修正檔案可以進(jìn)一步減少誤差。

表1 4102接地電阻測試儀不同長度E極測量線經(jīng)檢測對比得到的修正值RL

當(dāng)要實際檢測時，盡可能使用長度小的E極測量線，找出檔案中對應(yīng)長度E極測量線的RL，實際接地電阻Re = Rg －RL。假如找不到對應(yīng)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，則采用內(nèi)插法求得Re，例如，使用50m量級的E極測量線測得電阻6.0?，對照表1 的R2欄，其介于4.36～10.61?之間，則得方程式：

解此方程得Re＝5.57?。這樣修正出來的接地電阻就可以一定程度的減少誤差。

2.2 減少高層建筑屋面的檢測誤差

在對高層建筑天面進(jìn)行接地電阻檢測時，測量線受無線電波干擾比較嚴(yán)重，可以將要接地的E極引線經(jīng)過弱電井下放到地面進(jìn)行檢測，這樣可以在一定程度上減小電磁脈沖的侵?jǐn)_；當(dāng)周邊存在大的電磁干擾源時，如移動發(fā)射塔，還可以用屏蔽線替換E極引線，屏蔽線上接天面接閃帶，下接建筑物接地測試點，這樣在一定程度上可以減少電磁波的干擾，從而減少誤差。

2.3 E極測量線檢測時應(yīng)盡量不纏繞

E極引線在使用時，盡可能拉直、不纏繞，因為引線卷在一起時，會引起導(dǎo)線的電感、產(chǎn)生感抗，感抗正比于線圈匝數(shù)和磁通量，因此，引線卷在一起只會增加E極測量線的線阻。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代防雷技術(shù)一般采用聯(lián)合共用接地，其接地電阻的設(shè)計均要求較小，接地電阻測試儀器更容易產(chǎn)生誤差，因此避免或者減小E極測量線所帶來的誤差顯得尤為重要。

[1] 楊仲江.防雷裝置檢測審核與驗收[M]. 北京：氣象出版社，2009.

[2] 王金泉.輔助測量線對接地電阻檢測結(jié)果影響問題探討[J].中國科技信息，2008(15): 56.

[3] 余健明，同向前, 蘇文成. 供電技術(shù)[M].4版. 北京: 機械工業(yè)出版社，2008.