鉗形接地電阻儀

一、ETCR2000鉗形接地電阻儀概述
    ETCR2000鉗形接地電阻儀用于電力、電信、氣象以及其它設備的接地電阻測量。
   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。
    傳統的接地電阻測量方法是采用電壓--電流法。
    A.ETCR2000操作的簡便性：
    傳統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中分離；且須將電壓極及電流極按規定的距離打入土壤中作為輔助電極才能進行測量。
    用ETCR2000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.測量的準確度：
    傳統測量方法的準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，不能符合計算值，則會帶來所謂布極誤差。
    對于同一個接地體，不同的輔助電極位置，可能會使測量結果有一定程度的分散性。而這種分散性會降低測量結果的可信性。
   ETCR2000所采用的測量原理，在國外已成功應用多年。使用這種方法測量時不用輔助電極，不存在布極誤差。重復測試時，結果的*性好。
    國家有關部門對ETCR2000與傳統電壓電流法對比試驗的結果說明，它*可取代傳統的接地電阻測試方法，對接地電阻值給出可信的結果。
    多次工程實踐，也從不同的行業不同的測試環境得到了用戶的認同。
   ETCR2000出廠時，附有一個標準測試環。用戶在測量時，可以先對標準測試環進行測量。如果讀數準確，那么，測量的接地電阻值就是可信的。
    C.對環境的適應性：
    傳統方法必須要打入兩個有相對位置要求的輔助電極，這是使用傳統方法的大限制。
    問題在于隨著我國城市化的發展，使得被測接地體周圍找不到土壤，它們全被水泥覆蓋。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。更何況傳統方法打輔助電極時對輔助電極的相對位置有要求。要找到有距離要求的土壤，在大多數情況下是更加困難的。
    而使用ETCR2000時，就沒有這些限制。雖然，從測量原理來說，ETCR2000必須用于有接地環路的情況下，但是只要用戶能有效地利用您的周圍環境，ETCR2000*可以測量單點接地系統，其測量方法可參考本文明書的八、c節。
    D.其它：
    在某些場合下，ETCR2000能測量出用傳統方法無法測量的接地故障。
    例如：在多點接地系統中（如桿塔等。另外，有一些建筑物也是采用不止一個接地體），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，但接地系統是不合格的。（請參考九、A、2節）
    對于這種情形用傳統方法是測量不出的。
    用ETCR2000則能正確測出，因為ETCR2000測量的是接地體電阻和線路電阻的綜合值。
二、 ETCR2000規格
    A、一般規格
       顯示屏：4位LCD數字顯示。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%
       ETCR2000質量：長形鉗口  1320g(含電池)
                 圓形鉗口  1120g(含電池)
       電源：4節五號堿性干電池（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
       保護等級：雙重絕緣
       結構特點：鉗口方式
    B、量限及度：

三、 ETCR2000結構
    ETCR2000結構如下圖:

    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。再按一次則脫離HOLD狀態。
    D 為液晶顯示屏，用于顯示測量結果以及其它功能符號。
    E 為鉗柄，可控制鉗口的張合。
四、 ETCR2000液晶屏功能
    如下圖:

    其中：
    A 為由四位數字組成的接地電阻顯示區。
    B 為鉗口張符號。鉗口牌張開狀態時，該符號出現。此時，或者是人為處于張開狀態；或者是鉗口已嚴重污染，已經不能再繼續工作。
    C 為電池電壓低符號。當電池電壓低地5.3v左右時，此符號出現時，說明電池電壓過低，已不能保證測量精度，應更換電池。
    D 為保持狀態符號。此符號出現時，說明儀表的讀數處于保持狀態（而 
    非測量狀態).再按一次HOLD按鈕,儀表將從HOLD狀態進入測量狀態。
五、 ETCR2000使用方法
    鉗表在開機時，鉗口不能鉗繞任何金屬導體，不能鉗繞被測接地線，也不能鉗繞隨機測試環。
    A、按下POWER按鈕后，儀表通電。液晶屏的顯示如下圖。此時鉗表處于開機狀態。應注意在開機自栓狀態時一定要保持鉗表的自然靜止狀態，不可翻轉鉗表，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。

    B、開機自檢狀態結束后，液晶的顯示為OL，如下圖所示，這是正常的開機自檢結束符號。此時說明自檢正常完成，并已進入測量狀態。

    如果開機自檢時出現了 E符號，如下圖的示，則說明自檢錯誤，不能進入測量狀態。這有兩種可能的情況。
    1.鉗口在鉗繞了導體回路（而且電阻較小）的情況下進行自檢。此時只須去除此導體回路后，重新開機即可。

    2．鉗表有故障。請送我公司修理。
    如果開機自檢后未出現OL，而是顯示其它一些數字，如圖所示，可能有兩種情況：

    1．鉗口在鉗繞了導體回路（而且電阻較大）的情況下進行自檢。此時只須去除此導體回路后，重新開機即可。
    2．鉗表有故障。請送我公司修理。
    C、開機自檢正常結束后（即顯示OL），即可進行測量。如果用戶認為有必要，可以如左圖用隨機的測試環檢驗一下。此時，顯示值應該與測試環的標稱值*（例如5.1Ω）。
    測試環上的標稱值是在溫度為20℃下的值。
    顯示值與示稱值相差點個字，應該是正常的。
    例如：測試環的標稱值為5.1Ω時，顯示為5.0Ω或5.2Ω都是正常的。
    D、如果在測量電阻時，顯示如下圖所示的OL，則說明被測電阻超過1000Ω。已超出本儀表的測量范圍。

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

    F、如果在測量過程中液日顯示屏上出現了如下圖的示電池符號，則說明電池電壓已低于5.3V,此時測量結果已不十分準確，應立即更換電池。
   當電池電壓低于5.3V時，測量結果往往偏大。

    G、如果在開機自檢后，并沒有顯示電池符號，但每當壓動鉗柄時既自動停機,這也說明電壓過低,應立即更換電池。 
    H、ETCR2000在開機5分鐘后，液晶屏即進入閃爍狀態，閃爍狀態持續30秒后自動關機，以降低電池消耗。如果在閃爍狀態按壓POWER按鈕，則儀表重新進入測量狀態。
六、 ETCR2000使用注意事項
    A．開機自檢時應使儀表處于松弛的自然狀態，單手握持儀表時手指不可接觸鉗柄。這對保證測量精度是很重要的。
    B．當被測電阻較大時（例如大于1000Ω），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，再啟動儀表。這對保證大于100Ω電阻的測量精度是很重要的。
    C．任何時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很強，但過大的污染仍會降低儀表的測量精度。尤其是100Ω以上電阻的測量精度。
    D．ETCR2000的抗干擾能力已經很強。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．長時間不使用本儀表時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，一定要注意安全。
七、 ETCR2000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。電壓線圈提供激勵信號，并在被測回路上感應一個電勢E。在電勢E的作用下將在被測回路產生電流1。儀表對E及1進行測量，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。這似乎是它的一個局限性。但是，只要用戶能有效地利用周圍的環境，ETCR2000就能測量絕大部分的接地系統。
八、 接地電阻測量方法
    A.對多點接地系統（例如輸電系統桿塔接地、通信電纜接地系統、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。如下圖所示。

    當用ETCR2000如上圖進行測量時，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后的等效電阻。雖然，從嚴格的接地理論來說，由于有所謂的"互電阻"的存在，R0并不是通常的電工學意義上的并聯值（它會比電工學意義上的并聯值稍大），但是，由于每一個桿塔的接地半球比起桿塔之間的距離要小得多，而且畢竟接地點數量很大，R0要比R1小得多。因此，可以從工程角度有理由地假設R0=0。這樣，欠所測的電阻就應該是R1了。
    多次不同的環境，不同的場合下與傳統方法進行對比試驗，證明上述假設的*合理的。
    B．有限點接地系統：這種情況也較普遍。例如有引起桿塔是5個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獨立接地網，而是幾個接地體通過導線彼此連接。
    在這種情況下，如果將上圖中的R0視為0則會對測量結果帶來較大誤差。
    出于與上述同樣的理由，我們忽略互電阻的影響，將接地電阻的并聯后的等效電阻按通常意義上的計算方法計算。這樣，對于N個（N較小，但大于2）接地體的系統，就可以列出N個方程：

    其中：R1，R2，……RN是我們要求得的N個接地體的接電阻。
          R1T,R2T,……RN分別是用ETCR2000在各接地支路所測得的電阻。
    這是一個有N個求知數，N個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N較大時甚至是不可能的。
    為此，我公司將提供一個求解此類問題的微機程序，以便于用戶使用辦公電腦或手提電腦進行機解。
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：您的接地系統中，有幾個彼此相連接的接地體（幾個接地支路），就必須測量出同樣個數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數的接地電阻值。
用    戶同樣需要注意的是：多點接地時，每測量一個支路即可馬上得到此支路下的接地體電阻值。而有限點接地時，必須測出一組數據，才能從程序獲得一組接地電阻值。哪一個接地電阻值是對應哪一個接地體，用戶要有所標志，不能張冠李戴。
    另外，本方法對于兩個接地體的接地系統是無能為力的。
    C．單點接地系統：從測試原理來說，ETCR2000只能測量回路電阻，對單點接地是測不出來的。但是，用戶*可以利用您的接地系統的周圍環境，人為地制造一個順路進行測試。
    這似乎有些牽強、不太簡便。但是，它可能是*的選擇。
    用傳統的電壓-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，否則會帶來布極誤差。在前面概述中業已談到，在被測接地系統周圍，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，接地系統是A，所要測量的接地電阻是RA，如果能找到另外兩個獨立接地系統B和C（例如臨近的兩個建筑物），那么，*步即可將A和B用一根導線連接起來，用ETCR2000得出*個讀數R1。

    第二步，將B和C連接起來，如下圖所示，并用ETCR2000讀得第二個數據R2。

    第三步，將C和A起來，如下圖所示。并用ETCR2000讀得第三個數據R3。

    上面三部中，每一步所測得的讀數是兩個接地電阻的串聯值。這樣， 就可以很容易地計算出每一個接地電阻值。
    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。當然，也可以計算出其它兩個作為參照物的接地電阻值。
    RB=R1-RA
    RC=R3-RA
    具體操作時，按用戶的具體情況可以使操作更簡便一些。
    例如：可以三方協商后，將A、B、C三個接地體之間串以切換開關后將連線固定敷設。每測一條支路時，將此支路的開關合上，而另外兩條支路的開關打開。
    再如：也可以將A、B、C三個接地體直接用導體相連，并固定敷設。測量時，沒出每一條支路的阻值后，按有限點接地的公式計算（見八、B）
    另外，自來水管有時也可以作為一個參照的接地體。
    D．兩點接地系統：如果用戶的要求不高，可以直接用ETCR2000去測量，此時的測量結果是兩個接地體的串聯值。那么，每個接地體接地電阻值肯定不會大于它。
    如果用戶一定要得到一個準確值，那就只好將它解扣，再找一個參考接地體，按單點接地系統的測量方法去測。
九、 ETCR2000有關測量方法的注意事項
    A．用戶有時會用ETCR2000和傳統的電壓電流法進行對比測試，并出現較大的差異，對此，我們敬請用戶注意如下問題。
    1．傳統的電壓電流法測試時是否解扣了（即是否把被測接地體從接地系統中分離出來了）。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值。
    測量所有接地體接地電阻的并聯值大概是沒有什么意義的。因為我們測量接地電阻的目的是將與有關標準所規定的一個允許值進行比較，以判定接地電阻是否合格。但迄今為止，我們尚未發現哪個國家（行業）標準是對整個接地系統，而非對單個接地支路規定的。
    例如：在GB50061-97《66KV及以下架空電力線路設計規范》中所規定的接地電阻允許值是針對所謂"每基桿塔"而規定的。在標準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接地電阻。"
    這個規定是相當明確的。
    前已述及，用ETCR2000測量出的結果是每條支路的接地電阻，在接地線接觸良好的情況下，它就是單個接地體的接地電阻。
    十分明顯，在這種情況下，用傳統的電壓電流法和ETCR2000測試， 它們的測量結果根本就沒有可比性。被測對象既然不是同一的，測量結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。
    應該說明，國家標準中所規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》中的名詞術語中有如下規定："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。"
    這種規定同樣十分明確。這是因為引線電阻和接地體接地電阻在防 l雷安全上來說是等效的。
    正因為如此，在各行業標準中都規定了；（接地引下線）"宜有可靠的電氣連接"。但如何檢驗這種可靠性，卻從不涉及。我們認為原因十分簡單，那就是，這對傳統的電壓電流法是無能為力的。
    而ETCR2000卻*能提供這樣的測量數據。
    下面一段話引自《高電壓技術》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。
    "接地系統中因土壤或某些接地棒的腐蝕或接觸不良，會使整個接地回路電阻變大。因為腐蝕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現。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，還可以發現整個接地回路的接觸情況和連接情況，這是傳統的接地搖表無法做到的。"
    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。各行業接地結構的不同，接地結構設計上的非規范性、施工上的非規范性、甚或非預期的連接（例如斷路）恐怕都會產生較大的影響。但是，我們確實發現一些接地系統，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，恐怕會有些失之武斷了。
    A． 其它注意事項：
    1.有時，用戶使用ETCR2000進行測試，會得到小于0.10的結果（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）導體形成了一個環路，所測的阻值是金屬環路的電阻。此時，用戶應仔細查看些接地系統的接地結構，更換一個正確的測試點再進行測試。
    2.有時，用戶ETCR2000進行測試，會得到大于1000Ω的結果（液晶屏上顯示"QL"）。這往往是由于抽測的支路未形成回路，此時用戶應仔細檢查測試點是否例題。如果合理，那么各個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*的特點。因為傳統的方法是測不出架空地線的故障的（此見九、A節）。