关于接地电阻测试仪的研究报告

1目录1.立项来源、意义.......................................................................................................................22.国内外研究现状.......................................................................................................................53.接地电阻测量仪的发展...........................................................................................................93.1.接地系统的研究.........................................................................................................114.接地电阻测量原理.................................................................................................................184.1.手摇式地阻表测量原理.............................................................................................184.2.钳形地阻表测量原理.................................................................................................204.3.接地系统接地电阻测试方法和步骤（图解）.........................................................235.关键技术、主要创新点.........................................................................................................275.1.研制的接地电阻检测仪的工作原理及创新设计.....................................................275.2.研发的起重机械专用接地电阻检测仪的技术路线及实验方案.............................305.3.仪器的主要组成件.....................................................................................................336.项目结论.................................................................................................................................372接地电阻检测仪检测研究报告1.立项来源、意义该项目为江苏省特检院院内自立科技项目，项目号为KJ(Y)2012048。随着中国经济的飞速发展，在中国工业生产和国民日常生活中对与电力资源相配套的电气与自动化设备的需求也越来越大，近年来全国电气和自动化设备的产量不断扩大，特别是大型的、大功率电气自动化设备在不断增加。但是这些设备运行时的功率较大，为了维护设备的安全可靠运行，保障设备和操作工作人员安全，一个安全可靠的接地系统对电气电动设备安全运行和防止事故的发生具有十分重要的意义，接地的好坏直接关系到设备是否能正常工作和操作工作人员的人身安全。衡量接地系统的标准包括地电阻、跨步电阻、接触电阻、均衡电阻、泄流能力、抗腐能力等，而接地电阻的大小是判断接地系统合格与否的主要判据之一。为了校核接地系统是否正常工作，对没备的接地电阻进行测量是十分必要的。接地电阻测试仪是检验接地电阻的常用仪表，也是电气电动设备的接地验收不可缺少的工具。在电力系统中，为了正常运行和工作人员的人身安全的需要，需要将电力系统及其电气设备的某些部位与大地做电气上的连接，使其对地保持一个低的电位差，这就构成了接地系统，其主要作用是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。从本质上讲，它的目的就是为了在正常和事故以及雷击的情况下，利用大地作为接地电流回路的一个元件，从而限制设备接地处的接地电位。电气设备的接地，按其目的不同可大致分为下列几种：31）保护接地。其目的是为了保护人身的安全。例如电气设备的金属外壳、底座等由于绝缘损坏而有可能带电的部分应行接地，以免触电危险。2）工作接地。其目的是为了保证电力系统的正常运行。例如电力变压器中性点的接地。3）防雷接地。其目的是为了把雷电流引入地中，以消除过电压的危险影响。例如避雷针、避雷器等的接地。影响接地电阻的因素很多：接地桩的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境、土壤湿度、质地等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对地电阻进行测量是必不可少的，常用额测量仪器有手摇式地阻表和钳形地阻表。起重机是现代工业生产不可缺少的设备，广泛应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装等作业中，有些起重机还能在生产过程中进行某些特殊工艺操作，使生产过程实现机械化和自动化。然而由于起重机电气部分的老化、磨损或过电压击穿等原因，使原来不带电的金属结构带电，不正常的意外带电会引起电气设备损坏、火灾和人身触电伤亡事故时有发生。为避免这类事故的发生,通常采取金属结构接地的措施。在起重机安全技术检验中，金属结构接地是一个重要项目，也是检验中发现问题最多的项目之一，因此对接地电阻的接地检验具有重要的意义。依据接地电阻测量方法的分析，使用摇表法测量重复接地电阻时，应当把零线从接地装置上断开。该项规定对于我国绝大多数TN电源系统的重复接地电阻测量带来的不良影响在于断开作业的难度，以及断开后的重新连接的可靠性，以及由此带来的测量方法限制。在绝大多数情况下，接地体采用金属导体，连接点的4锈蚀是普遍现象，因此需要将零线从接地装置上断开的难度不小。特别是桥式起重机大车轨道的接地连接点一般在轨道上，下部近地点连接则多采用焊接；断开接地连接点的高空作业安全风险极大，更大的影响在于断开测量完成后的重新连接。如果采用原有连接件而不进行除锈处理，则重新连接的接头电阻必然大大增加，有可能大于10欧，严重影响接地保护性能。钳形电阻表可以对在用设备的接地电阻进行在线测量，且不需切断设备电源或断开地线，测试时不需辅助测试桩，测试时只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地方便了接地电阻的测量工作。但是在实际的起重机检测过程中会遇到各种各样的接地线（扁钢、圆钢和角钢等），有些接地线靠墙敷设，有些接地线的截面尺寸会稍大些，这些情况都会给检验人员带来检测的不便。因此，研制一种应用于起重机械接地电阻检验的钳式接地电阻仪具有重要的现实意义。依据现场检测中起重机械金属结构的接地检验，在起重机安装和检验过程中，经常存在金属结构接地不规范和检验尺度不统一。为了澄清接地的概念，避免因接地不当造成的起重机安全事故，在起重机金属结构的接地检验一文中分析了低压配电系统中三类接地方式的特点及其应用情况，阐述了保护接地和保护接零的工作原理，纠正了保护接零和重复接地的概念及其适用场合，提供了一些起重机金属结构接地检验的技巧和检验中需要注意的内容，为起重机安装和检验提供有益的参考。在中国专利CN03255283.1中，介绍了一种钳式接地电阻仪的钳头部位设计的工作原理。电压线圈和电流线圈被安置在一个钳口中，操作时只需按下接地电阻仪的钳口扳手，将钳口打开，再套住被测接地线并松开扳手，钳口闭合，同时电压线圈、电流线圈也构成闭合回路。该仪器的电压电路输出一个震5荡电压，该电压在接地回路的接地线中将产生一个感应电流，感应电流经电流线圈接收并输入到仪器电流电路中。震荡电压和感应电流经仪器数据处理成相应的接地电阻，即可在仪器的显示屏上直接显示出来。在起重机械的实际检测中，会遇到各种各样的接地线（扁钢、圆钢和角钢等）,并且每个生产厂家敷设的接地线的方法各不相同，有些厂家把接地线靠墙敷设，有些厂家为了更安全起见，接地线的截面尺寸会稍大些，在利用钳式接地电阻测量仪检测时，这些情况都会给检测人员带来很大的不便，限制了起重机械接地电阻测量仪的有效检测。由此可见，研制一种能方便夹持各种类型的接地线（扁钢、圆钢和角钢等）并能准确检测起重机械接地电阻的钳式接地电阻仪具有重要的现实意义，能够有效的保障起重机械设备的本质安全。2.国内外研究现状在进行接地电阻测量的时候，需要将稳态接地电阻同冲击接地电阻区别对待。对于工频接地电阻的测量，自1915年F.Wenner提出土壤电阻率的测量方法至今，国内外学者已经进行了大量的研究工作。目前对工频接地电阻进行现场测量的方法极力种类繁多，根据测量信号频率的不同，有工频测量法、异频测量法、扫频法；根据辅助电极数量的不同，有三极法、四极法、多极法；根据消除误差机理和布线以及电极位置的不同，有倒相法、三相电源法、远距离法、双矢量分析法、0.618布极法、三角布线法等；根据测量信号种类的不同，有电压电流法、电流功率法即瓦特表法等；此外还有钳形表法、比率计法、电桥法等多种测量接地电阻的方法。在实际应用时，根据6现场条件和测量要求的不同，可以灵活的使用某种测量方法或某几种测量方式的融合。随着计算机技术的发展，计算机也开始被引用到接地电阻的仿真分析计算当中，为接地电阻的准确计算分析提供了便利的平台，许多学者对接地网进行了模拟理论计算分析。时至今日，已经研制出了一些比较完善的接地电阻计算仿真计算软件，如加拿大人开发的著名的CDEGS、TRAGSYS软件包以及清华大学张波等人开发的软件包，可以对较为复杂情况下接地电阻进行较为准确的计算，但是这些软件需要提供土壤电阻率、地网具体分层结构等参数且使用复杂，需要专业人员操作，同时计算模型受到计算机运算能力的限制，还无法实现普及应用。同时随着离子接地极等各种新的接地模块不断被引入接地网中，单纯使用这些软件包进行接地电阻计算还无法满足实际工程需求，依旧需要进行现场实地测试进行验证考核。冲击接地电阻与工频接地电阻不同，其原因是冲击电流的幅值很大，而且冲击电流的等效频率又比工频高的多。因此，当冲击电流通过接地电极在大地中散流的时候，接地电极和大地土壤中有一个复杂的过渡过程，必须将冲击接地电阻同工频接地电阻区分开来。对于冲击电阻测量的研究，国内外都处在一个探索阶段，目前主要有以下研究方法：(1)在理论分析的基础上对具体接地装置建立数学物理模型，通过解偏微分方程或者差分方程从而计算求出该接地装置的冲击接地电阻。(2)进行模拟试验，主要针对集中接地体。(3)利用测量得到的工频接地电阻乘以冲击系数，求出冲击接地电阻。目前，国内外输电线路冲击接地电阻都采用工频接地电阻×冲击系数的方法7来确定，冲击系数根据模拟试验方法获得，然后依据工频接地电阻，计算相应的冲击接地电阻，一些典型的接地电极的工频接地电阻的计算方法如式（2-1）：)(ln22AdhLLRg（2-1）式中，d为接地体直径，h为接地体埋深，L为接地体总长度，A为不同接地体形式的屏蔽系数，对于方形地网A=1。(4)根据经验公式进行估算。在野外进行地网冲击接地电阻模拟试验，由于接地电极与电流极之间相距较远(几十米到几百米)，回路连线较长且冲击接地电阻的数值一般都在数欧姆到数十欧姆之间，整个回路中的电感和电阻都很大，要产生波头很陡、幅值很大的