ETCR2000 鉗形接地電阻儀

一 概述

　　ETCR2000 鉗形接地電阻儀用于電力、電信、氣象以及其它電氣設(shè)備的接地電阻測量。

　　ETCR2000 有長鉗口及圓鉗口之分，長鉗口特別適用于扁鋼接地線的場合。

　　傳統(tǒng)的接地電阻測量方法是采用電壓——電流法。

A 操作的簡便性：

　　傳統(tǒng)方法必須將接地線解扣及打輔助接地極。即將被測的接地極從接地系統(tǒng)中分離；且須將電壓極及電流極按規(guī)定的距離打入土壤中作為輔助電極才能進(jìn)行測量。

　　用 ETCR2000 只須將鉗表的鉗口鉗繞被測接地線，即可從液晶屏上讀出接地電阻值。

B 測量的準(zhǔn)確度：

　　傳統(tǒng)測量方法的準(zhǔn)確度取決于輔助電極之間的位置，以及它們與接地體之間相對位置。如果輔助電極的位置受到限制，不能符合計(jì)算值，則會(huì)帶來所謂布極誤差。

　　對于同一個(gè)接地體，不同的輔助電極位置，可能會(huì)使測量結(jié)果有一定程度的分散性。而這種分散性會(huì)降低測量結(jié)果的可信性。

　　ETCR2000 所采用的測量原理，在國外已成功應(yīng)用多年。 使用這種方法測量時(shí)不用輔助電極，不存在布極誤差。重復(fù)測試時(shí)，結(jié)果的*性好。

　　國家有關(guān)部門對 ETCR2000 與傳統(tǒng)電壓電流法對比試驗(yàn)的結(jié)果說明，它*可取代傳統(tǒng)的接地電阻測試方法，對接地電阻值給出可信的結(jié)果。

　　多次工程實(shí)踐，也從不同的行業(yè)不同的測試環(huán)境得到了用戶的認(rèn)同。

　　本儀表出廠時(shí)，附有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)。 用戶在測量時(shí)，可以先對標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)進(jìn)行測量。如果讀數(shù)準(zhǔn)確，那么，測量的接地電阻值就是可信的。

C 對環(huán)境的適應(yīng)性：

　　傳統(tǒng)方法必須要打入兩個(gè)有相對位置要求的輔助電極，這是使用傳統(tǒng)方法的zui大限制。

　　問題在于隨著我國城市化的發(fā)展，使得被測接地體周圍找不到土壤，它們?nèi)凰喔采w。即便有所謂綠化帶、街心花園等，它們的土壤也往往與大地的土壤分開。更何況傳統(tǒng)方法打輔助電極時(shí)對輔助電極的相對位置有要求。要找到有距離要求的土壤，在大多數(shù)情況下是更加困難的。

　　而使用 ETCR2000 時(shí)，就沒有這些限制。雖然，從測量原理來說， ETCR2000 必須用于有接地環(huán)路的情況下，但是只要用戶能有效地利用您的周圍環(huán)境， ETCR2000 *可以測量單點(diǎn)接地系統(tǒng)，其測量方法可參考本文明書的八、 c 節(jié)。

Ｄ 其它：

　　在某些場合下， ETCR2000 能測量出用傳統(tǒng)方法無法測量的接地故障。

例如：在多點(diǎn)接地系統(tǒng)中（如桿塔等。另外，有一些建筑物也是采用不止一個(gè)接地體），它們的接地體的接地電極雖然合格，但接體到架空地線間的連接線有可能使用日久后接觸電阻過大甚至斷路。盡管其接地體的接地電阻符合要求，但接地系統(tǒng)是不合格的。（請參考九、 A 、 2 節(jié)）

對于這種情形用傳統(tǒng)方法是測量不出的。

　　用 ETCR2000 則能正確測出，因?yàn)?ETCR2000 測量的是接地體電阻和線路電阻的綜合值。

二 規(guī)格

一般規(guī)格

　　顯示屏： 4 位 LCD 數(shù)字顯示。高 28.5mm 、寬 47mm

　　鉗口尺寸：長形鉗口 32mm × 65mm

　　圓形鉗口 Φ32mm

　　鉗口開口：長形鉗口 28mm

　　圓形鉗口 32mm

　　工作溫度： -10 ℃ -55 ℃

　　工作濕度： 10%-90%

　　儀器質(zhì)量：長形鉗口 1320g（ 含電池 ）

　　圓形鉗口 1120g（ 含電池 ）

　　電源： 4 節(jié)五號堿性干電池（ 6v ）

　　儀器尺寸：長形鉗口 長 293mm 、寬 90mm 、厚 66mm

　　圓形鉗口 長 260mm 、寬 90mm 、厚 66mm

　　保護(hù)等級：雙重絕緣

　　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鉗口方式

B 量限及精確度：

三結(jié)構(gòu)

　　儀表結(jié)構(gòu)如下圖：

其中：

　　A 為鉗口，可張合。用于鉗繞被測接地線。

　　B （ POWER ） 為電源開關(guān)按鈕，控制電源的接通及斷開。

　　C （ HOLD ） 為保持按鈕，按此鈕可保持儀表的讀數(shù)。再按一次則脫離 HOLD 狀態(tài)。

　　D 為液晶顯示屏，用于顯示測量結(jié)果以及其它功能符號。

　　E 為鉗柄，可控制鉗口的張合。

四 液晶屏功能

如下圖

其中：

　　A 為由四位數(shù)字組成的接地電阻顯示區(qū)。

　　B 為鉗口張符號。鉗口牌張開狀態(tài)時(shí)，該符號出現(xiàn)。此時(shí)，或者是人為處于張開狀態(tài)；或者是鉗口已嚴(yán)重污染，已經(jīng)不能再繼續(xù)工作。

　　C 為電池電壓低符號。當(dāng)電池電壓低地 5.3v 左右時(shí)，此符號出現(xiàn)時(shí)，說明電池電壓過低，已不能保證測量精度，應(yīng)更換電池。

　　D 為保持狀態(tài)符號。此符號出現(xiàn)時(shí)，說明儀表的讀數(shù)處于保持狀態(tài)（而非測量狀態(tài)）。再按一次 HOLD 按鈕，儀表將從 HOLD 狀態(tài)進(jìn)入測量狀態(tài)。

五 使用方法

　　鉗表在開機(jī)時(shí)，鉗口不能鉗繞任何金屬導(dǎo)體，不能鉗繞被測接地線，也不能鉗繞隨機(jī)測試環(huán)。

　　按下 POWER 按鈕后，儀表通電。液晶屏的顯示如下圖。此時(shí)鉗表處于開機(jī)狀態(tài)。 應(yīng)注意在開機(jī)自栓狀態(tài)時(shí)一定要保持鉗表的自然靜止?fàn)顟B(tài) ，不可翻轉(zhuǎn)鉗表，鉗表的手柄不可施加任何外力，更不可對鉗口施加外力。否則將不能保證測量精度。

　　開機(jī)自檢狀態(tài)結(jié)束后，液晶的顯示為 OL ，如下圖所示，這是正常的開機(jī)自檢結(jié)束符號。此時(shí)說明自檢正常完成，并已進(jìn)入測量狀態(tài)。

　如果開機(jī)自檢時(shí)出現(xiàn)了 E 符號，如下圖的示，則說明自檢錯(cuò)誤，不能進(jìn)入測量狀態(tài)。這有兩種可能的情況。

　　鉗口在鉗繞了導(dǎo)體回路（而且電阻較?。┑那闆r下進(jìn)行自檢。 此時(shí)只須去除此導(dǎo)體回路后，重新開機(jī)即可。

　　2 ．鉗表有故障。請送我公司修理。

　　如果開機(jī)自檢后未出現(xiàn) OL ，而是顯示其它一些數(shù)字，如圖所示。這可能有兩種情況：

　　1 ．鉗口在鉗繞了導(dǎo)體回路（而且電阻較大）的情況下進(jìn)行自檢。此時(shí)只須去除此導(dǎo)體回路后，重新開機(jī)即可。

　　2 ．鉗表有故障。請送我公司修理。

　?。?開機(jī)自檢正常結(jié)束后（即顯示 OL ），即可進(jìn)行測量。如果用戶認(rèn)為有必要，可以如左圖用隨機(jī)的測試環(huán)檢驗(yàn)一下。此時(shí)，顯示值應(yīng)該與測試環(huán)的標(biāo)稱值*（例如 5.1 Ω）。

　　測試環(huán)上的標(biāo)稱值是在溫度為 20 ℃下的值。

　　顯示值與示稱值相差點(diǎn)個(gè)字，應(yīng)該是正常的。

　　例如：測試環(huán)的標(biāo)稱值為 5.1 Ω時(shí)，顯示為 5.0 Ω或 5.2 Ω都是正常的。

　　D 如果在測量電阻時(shí)，顯示如下圖所示的 OL ，則說明被測電阻超過 1000 Ω。已超出本儀表的測量范圍。

        E 如果在測量時(shí)，液晶屏顯示 LO.1 ，如下圖所示，則說明被測電阻小于 0.1Ω , 已超出本儀表測量范圍。

　?。?如果在測量過程中液日顯示屏上出現(xiàn)了如下圖的示電池符號，則說明電池電壓已低于 5.3V, 此時(shí)測量結(jié)果已不十分準(zhǔn)確，應(yīng)立即更換電池。

當(dāng)電池電壓低于 5.3V 時(shí)，測量結(jié)果往往偏大。

　?。?如果在開機(jī)自檢后，并沒有顯示電池符號，但每當(dāng)壓動(dòng)鉗柄時(shí)即自動(dòng)停機(jī)，這也說明電池電壓過低，應(yīng)立即更換電池。

　?。?本儀表在開機(jī) 5 分鐘后，液晶屏即進(jìn)入閃爍狀態(tài)，閃爍狀態(tài)持續(xù) 30 秒后自動(dòng)關(guān)機(jī)，以降低電池消耗。如果在閃爍狀態(tài)按壓 POWER 按鈕，則儀表重新進(jìn)入測量狀態(tài)。

六 使用注意事項(xiàng)

　　A ．開機(jī)自檢時(shí)應(yīng)使儀表處于松弛的自然狀態(tài)，單手握持儀表時(shí)手指不可接觸鉗柄。這對保證測量精度是很重要的。

　　B ．當(dāng)被測電阻較大時(shí)（例如大于 1000 Ω），為保證測量精度，在按 POWER 按鈕之前（即儀表通電之前），按壓鉗柄使鉗口開合 2-3 次，再啟動(dòng)儀表。這對保證大于 100 Ω電阻的測量精度是很重要的。

　　C ．任何時(shí)候都要保持鉗口接觸平面的清潔。本儀表的抗污染能力已經(jīng)很強(qiáng)，但過大的污染仍會(huì)降低儀表的測量精度。尤其是 100 Ω以上電阻的測量精度。

　　D ．本儀表的抗干擾能力已經(jīng)很強(qiáng)。對于桿塔接地線上的電流有足夠的抗干擾能力，但對接零系統(tǒng)的低壓變壓器，由于其不平衡電流太大，故仍須停電測試。

　　E ．長時(shí)間不使用本儀表時(shí)請從電池倉中取出電池。

　　F ．在任何情況下，用戶在使用本儀器時(shí)，一定要注意安全。

 七 測量原理

　　ETCR2000 的基本原理的測量回路電阻。如下圖所示。儀表的鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成。電壓線圈提供激勵(lì)信號，并在被測回路上感應(yīng)一個(gè)電勢 E 。在電勢 E 的作用下將在被測回路產(chǎn)生電流 1 。儀表對 E 及 1 進(jìn)行測量，并通過下面的公式即可得到被測電阻 R ：

　　因此， ETCR2000 只能測量回路電阻。這似乎是它的一個(gè)局限性。但是，只要用戶能有效地利用周圍的環(huán)境， ETCR2000 就能測量絕大部分的接地系統(tǒng)。

八 接地電阻測量方法

　?。?對多點(diǎn)接地系統(tǒng)（例如輸電系統(tǒng)桿塔接地、通信電纜接地系統(tǒng)、某些建筑物等）；

　　它們通過架空地線（通信電纜的屏蔽層）連接，組成了接地系統(tǒng)。如下圖所示。

　　當(dāng)用 ETCR2000 如上圖進(jìn)行測量時(shí)，其等效電路大概如下圖：

　　其中， R1 為欲測的接地電阻。 R0 為所有其它桿塔的接地電阻并聯(lián)后的等效電阻。雖然，從嚴(yán)格的接地理論來說，由于有所謂的“互電阻”的存在， R0 并不是通常的電工學(xué)意義上的并聯(lián)值（它會(huì)比電工學(xué)意義上的并聯(lián)值稍大），但是，由于每一個(gè)桿塔的接地半球比起桿塔之間的距離要小得多，而且畢竟接地點(diǎn)數(shù)量很大， R0 要比 R1 小得多。因此，可以從工程角度有理由地假設(shè) R0=0 。這樣，欠所測的電阻就應(yīng)該是 R1 了。

　多次不同的環(huán)境，不同的場合下與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對比試驗(yàn)，證明上述假設(shè)的*合理的。

　　B ．有限點(diǎn)接地系統(tǒng)：這種情況也較普遍。例如有引起桿塔是 5 個(gè)桿塔通過架空地線彼此相連；再如某些建筑物的接地也不是一個(gè)獨(dú)立接地網(wǎng)，而是幾個(gè)接地體通過導(dǎo)線彼此連接。

　　在這種情況下，如果將上圖中的 R0 視為 0 則會(huì)對測量結(jié)果帶來較大誤差。

　　出于與上述同樣的理由，我們忽略互電阻的影響，將接地電阻的并聯(lián)后的等效電阻按通常意義上的計(jì)算方法計(jì)算。這樣，對于 N 個(gè)（ N 較小，但大于 2 ）接地體的系統(tǒng)，就可以列出 N 個(gè)方程：

　　其中： R1 ， R2 ，…… RN 是我們要求得的 N 個(gè)接地體的接電阻。

　　R1T,R2T, …… RN 分別是用 ETCR2000 在各接地支路所測得的電阻。

　　這是一個(gè)有 N 個(gè)求知數(shù)， N 個(gè)方程的非線性方程組。它是有確定解的，但是人工解它是十分困難的，當(dāng) N 較大時(shí)甚至是不可能的。

　　為此，我公司將提供一個(gè)求解此類問題的微機(jī)程序，以便于用戶使用辦公電腦或手提電腦進(jìn)行機(jī)解。

　從原理來說，除了忽略互電阻以外，這種方法不存在忽略 R0 所帶來的測量誤差。

　　但是，用戶需要注意的是：您的接地系統(tǒng)中，有幾個(gè)彼此相連接的接地體（幾個(gè)接地支路），就必須測量出同樣個(gè)數(shù)的測試值供程序解算，不能或多或少。而程序也是輸出同樣個(gè)數(shù)的接地電阻值。

　　用戶同樣需要注意的是：多點(diǎn)接地時(shí)，每測量一個(gè)支路即可馬上得到此支路下的接地體電阻值。而有限點(diǎn)接地時(shí)，必須測出一組數(shù)據(jù)，才能從程序獲得一組接地電阻值。哪一個(gè)接地電阻值是對應(yīng)哪一個(gè)接地體，用戶要有所標(biāo)志，不能張冠李戴。

　　另外，本方法對于兩個(gè)接地體的接地系統(tǒng)是無能為力的。

　　C ．單點(diǎn)接地系統(tǒng)：從測試原理來說， ETCR2000 只能測量回路電阻，對單點(diǎn)接地是測不出來的。但是，用戶*可以利用您的接地系統(tǒng)的周圍環(huán)境，人為地制造一個(gè)順路進(jìn)行測試。

　　這似乎有些牽強(qiáng)、不太簡便。但是，它可能是*的選擇。

　　用傳統(tǒng)的電壓 - 電流法測量，必須要打輔助電極。輔助電極的位置必須符合要求，否則會(huì)帶來布極誤差。在前面概述中業(yè)已談到，在被測接地系統(tǒng)周圍，我們可能找不到土壤，更可能找不到符合距離要求的土壤。在這種情況下，電壓 - 電流法是無能為力的。

　　如下圖，接地系統(tǒng)是 A ，所要測量的接地電阻是 RA ，如果能找到另外兩個(gè)獨(dú)立接地系統(tǒng) B 和 C （例如臨近的兩個(gè)建筑物），那么，*步即可將 A 和 B 用一根導(dǎo)線連接起來，用 ETCR2000 得出*個(gè)讀數(shù) R1 。

　　第二步，將 B 和 C 連接起來，如下圖所示，并用 ETCR2000 讀得第二個(gè)數(shù)據(jù) R2 。

　　第三步，將 C 和 A 起來，如下圖所示。并用 ETCR2000 讀得第三個(gè)數(shù)據(jù) R3 。

上面三部中，每一步所測得的讀數(shù)是兩個(gè)接地電阻的串聯(lián)值。這樣，就可以很容易地計(jì)算出每一個(gè)接地電阻值。

　　由于： R1=RA+RB

　　　　　　R2=RB+RC

　　　　　　R3=RC+RA

所以：這就是接地體 A 的接地電阻值。當(dāng)然，也可以計(jì)算出其它兩個(gè)作為參照物的接地電阻值。

　　　　　RB=R1-RA

　　　　　RC=R3-RA

　　具體操作時(shí)，按用戶的具體情況可以使操作更簡便一些。

　　例如：可以三方協(xié)商后，將 A 、 B 、 C 三個(gè)接地體之間串以切換開關(guān)后將連線固定敷設(shè)。每測一條支路時(shí)，將此支路的開關(guān)合上，而另外兩條支路的開關(guān)打開。

　　再如：也可以將 A 、 B 、 C 三個(gè)接地體直接用導(dǎo)體相連，并固定敷設(shè)。測量時(shí)，沒出每一條支路的阻值后，按有限點(diǎn)接地的公式計(jì)算（見八、 B ）

　　另外，自來水管有時(shí)也可以作為一個(gè)參照的接地體。

　　D ．兩點(diǎn)接地系統(tǒng)：如果用戶的要求不高，可以直接用 ETCR2000 去測量，此時(shí)的測量結(jié)果是兩個(gè)接地體的串聯(lián)值。那么，每個(gè)接地體接地電阻值肯定不會(huì)大于它。

　　如果用戶一定要得到一個(gè)準(zhǔn)確值，那就只好將它解扣，再找一個(gè)參考接地體，按單點(diǎn)接地系統(tǒng)的測量方法去測。

九 有關(guān)測量方法的注意事項(xiàng)

　　A ．用戶有時(shí)會(huì)用 ETCR2000 和傳統(tǒng)的電壓電流法進(jìn)行對比測試，并出現(xiàn)較大的差異，對此，我們敬請用戶注意如下問題。

　　1 ．傳統(tǒng)的電壓電流法測試時(shí)是否解扣了（即是否把被測接地體從接地系統(tǒng)中分離出來了）。如果未解扣，那么所測量的接地電阻值是所有接地體接地電阻的并聯(lián)值。

　　測量所有接地體接地電阻的并聯(lián)值大概是沒有什么意義的。因?yàn)槲覀儨y量接地電阻的目的是將與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的一個(gè)允許值進(jìn)行比較，以判定接地電阻是否合格。但迄今為止，我們尚未發(fā)現(xiàn)哪個(gè)國家（行業(yè)）標(biāo)準(zhǔn)是對整個(gè)接地系統(tǒng)，而非對單個(gè)接地支路規(guī)定的。

　　例如：在 GB50061-97 《 66KV 及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的接地電阻允許值是針對所謂“每基桿塔”而規(guī)定的。在標(biāo)準(zhǔn)的條文解釋中明確指出：“每基桿塔的接地電阻，是指接地體與地線斷開電氣連接所測得的電阻值。如果接地體未斷開與地線的電氣連接，則所測得的接地電阻將是多基桿塔并聯(lián)接地電阻。

” 這個(gè)規(guī)定是相當(dāng)明確的。

　　前已述及，用 ETCR2000 測量出的結(jié)果是每條支路的接地電阻，在接地線接觸良好的情況下，它就是單個(gè)接地體的接地電阻。

　　十分明顯，在這種情況下，用傳統(tǒng)的電壓電流法和 ETCR2000 測試，它們的測量結(jié)果根本就沒有可比性。被測對象既然不是同一的，測量結(jié)果的顯著差異就是十分正常的了。

　　2 ．用 ETCR2000 所測得的接地電阻值是該接地支路的綜合電阻。它包括該支路到公共接地線的接觸電阻、引線電阻以及接地體電阻。而用傳統(tǒng)的電壓電流法在解扣的條件下，所測得的值僅僅是接地體電阻。

　　十分明顯，前者的測量值要較后者大。差別的大小就反映這條支路與公共接地線接觸電阻的大小。

應(yīng)該說明，國家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的接地電阻是包括接地引線電阻的。在 DL/T621-1997 《交流電氣裝置的接地》中的名詞術(shù)語中有如下規(guī)定：“接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。”

　　這種規(guī)定同樣十分明確。這是因?yàn)橐€電阻和接地體接地電阻在防雷安全上來說是等效的。

　　正因?yàn)槿绱?，在各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了；（接地引下線）“宜有可靠的電氣連接”。但如何檢驗(yàn)這種可靠性，卻從不涉及。我們認(rèn)為原因十分簡單，那就是，這對傳統(tǒng)的電壓電流法是無能為力的。

　　而 ETCR2000 卻*能提供這樣的測量數(shù)據(jù)。

　　下面一段話引自《高電壓技術(shù)》雜志的第 27 卷“幾種桿塔接地電阻測量儀器和方法的比較”，以供用戶參考。

　　“接地系統(tǒng)中因土壤或某些接地棒的腐蝕或接觸不良，會(huì)使整個(gè)接地回路電阻變大。因?yàn)楦g或接觸不良的情況不一定存在于土壤中接地體上，而可能存在于引下線等位置，故僅依靠測量接地體自身的接地電阻不一定可以發(fā)現(xiàn)。鉗表法（引者注：此即指 ETCR2000 類的儀表）測得的是回路電阻，因此不但可以測接地體電阻值，還可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)接地回路的接觸情況和連接情況，這是傳統(tǒng)的接地?fù)u表無法做到的。”

　　這種接觸電阻究竟占接地電阻中多大的份額，這是很難一言以蔽之的。各行業(yè)接地結(jié)構(gòu)的不同，接地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的非規(guī)范性、施工上的非規(guī)范性、甚或非預(yù)期的連接（例如斷路）恐怕都會(huì)產(chǎn)生較大的影響。但是，我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)一些接地系統(tǒng)，接地引線和公共接地線的連接正是處于承雨面。日久年深，如忽略其接觸電阻，恐怕會(huì)有些失之武斷了。

　?。?其它注意事項(xiàng)：

　?。?有時(shí)，用戶使用 ETCR2000 進(jìn)行測試，會(huì)得到小于 0.10 的結(jié)果（液晶屏上顯示“ LO.1 ”）。這往往是由于所測的支路是由金屬（例如：圓鋼、角鋼、扁鋼等）導(dǎo)體形成了一個(gè)環(huán)路，所測的阻值是金屬環(huán)路的電阻。此時(shí)，用戶應(yīng)仔細(xì)查看些接地系統(tǒng)的接地結(jié)構(gòu)，更換一個(gè)正確的測試點(diǎn)再進(jìn)行測試。

　?。?有時(shí)，用戶 ETCR2000 進(jìn)行測試，會(huì)得到大于 1000 Ω的結(jié)果（液晶屏上顯示“ QL ”）。這往往是由于抽測的支路未形成回路，此時(shí)用戶應(yīng)仔細(xì)檢查測試點(diǎn)是否例題。如果合理，那么各個(gè)接地體的公共連接線就有可能是斷路的。

這種情形恰恰是 ETCR2000 比電壓 - 電流法一個(gè)*的特點(diǎn)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的方法是測不出架空地線的故障的（此見九、 A 節(jié)）。

十 關(guān)于和技術(shù)服務(wù)　我公司將為用戶提供有關(guān)接地電阻測量方面的和技術(shù)服務(wù)。