CA6415钳型接地电阻测试仪原理及使用.doc

CA6415钳型接地电阻测试仪原理及使用孙中心 王新培 孙 浩(安徽省防雷中心 合肥 230061)提要本文结合笔者的实践，就法国CA6415钳型接地电阻测试仪的检测原理进行了简单分析，并与4102接地电阻测试仪进行了对比研究，就其使用要求、优缺点及其注意事项进行了简单介绍。 关键词 接地 检测仪器 使用方法 分析引言 随着接地测量技术的发展，目前除传统的电位降法（三线接触测试方法）外，不接触测试法正方兴未艾，最典型的代表仪器是法国CA6415钳型接地电阻测试仪。由于它携带方便，测试方法简单，便于现场的操作，因此，随着防雷检测工作和验收工作的深入，在防雷装置检测中使用的频度越来越高，尤其是在高层建筑阶段性验收检测中使用越来越多。但是，由于其工作原理的不同，决定了它在使用中的局限性，尚有许多需要引起注意的地方，否则会给测试工作带来不必要的影响。1 CA6415钳型接地电阻测试仪的基本情况 CA6415钳型接地电阻测试仪由法国CA公司生产，是一款不带电流测量的接地电阻测试仪，主要用于测量带有导电回路的接地系统的接地电阻值。如图1所示，有钳头、显示屏、操作面板和扳柄组成。其中钳头又称电磁变换器，是有两个独立的环形钳口组成，主要用于产生测量用信号源和采集信号源；显示屏主要用于显示测量读数，操作面板，进行功能或工作模式设定；扳柄，主要用于打开钳头。2 CA6415接地电阻测试仪的测量原理介绍 CA6415钳型接地电阻测试仪主要是为了克服测量接地电阻时需要打辅助接地极的困难而研制的，其钳头（电磁变换器）内主要为两个独立的电压线圈Ng和电流线圈Nr。工作时，先由电压线圈Ng产生一内部高压e，利用电磁感应原理使被测接地回路中产生一个恒定电压E，其中E=e*Ng，让E使被测接地回路产生感应电流I由RX处流出并经由接地回路从RS接地极分支流回仪表处。电流线圈Nr则可通过表内检流计、运算放大器，计算出感应电流I值，经过比较、再运算，即计算出环形导体或接地回路电阻，显示器可显示出RL=E/I并求得RL的值，如图2所示。 需要说明的是，电磁变换器送入被测接地回路或线缆的是1.7kHz的交流恒定电压，也就是说，在电流检测电路中，只有1.7kHz的电压所产生的电流被检测出来，经过滤波、放大、A/D转换、比较、再运算，即计算出环形导体体电阻。也正因这样，才使之具有排除了商用交流电和设备本身产生的高频噪声所带来的地线上的微小电流功能，可以获得较为准确的测量结果，具备在线测量的优势。3 CA6415型接地电阻测试仪的使用范围探讨 如图3所示，由于CA6415钳型接地电阻测试仪是钳在被测接地极的分支上的，即电流线圈所测得值是经由R1、R2、RN返回的电流，因此，CA6415钳型接地电阻测试仪所测试的接地电阻实质是包括接地电阻在内的接地回路的电阻。也就是说，只有当R1、R2、RN的N足够大，即R1/R2/RN0，而且地回路电阻和回路导线的电阻以及接点的接触电阻可以忽略时，回路电阻才真正接近于被测接地体的接地电阻，即RL= RX。 如果接地金属导体不闭合或者是被测接地不满足回路条件时，就只能产生感应电动势，而无感应电流，即在感应环上就不能感应到磁场，检测不到感应电流，就不能运算出导体体电阻，也就无法测量出非闭合导体体电阻。因此，CA6415钳型接地电阻测试仪只适用于检测多点接地系统的接地电阻检测，不能用于独立接地体或各接地体之间在地面下有电气联结的接地网的接地电阻检测。 此外，由于CA6415型接地电阻测试仪特殊的内部结构，使它具有钳型电流表的功能，可以很方便地作为电流表使用，既可以测线缆上的电流，也能测量对地的电流泄漏量。根据厂家介绍，本表还具有测试（1mA-30A）漏流的功能，电流太大时，所测阻值不准确，应排除干扰。4 CA6415表与共立4102表测试结果的对比 从上述工作原理的分析可以看出， 尽管CA6415钳型接地电阻测试仪的测试原理和传统的接地电阻测试仪器原理没有本质的区别，依然是依据接地电阻的定义要求，通过向被测试对象施加测试电流量取电压来进行测试计算接地电阻值，但所不同的是该表施加测试电流和测量电压的实现方法已经发生了质的变化，也正是因为这种差别，使得实际检测工作中与传统的三线法的要求有许多不同，在很多场合，传统的三线法接地电阻测量仪与CA6415钳型表不能相互替代。 在现场的实际检测中，曾分别用CA6415钳型接地电阻测试仪及4102接地电阻测试仪就同一用基础作为接地、利用框架或钢架结构的建筑物的接地进行了测试，测试结果如表3所示。对比测试结果发现，使用CA6415钳型接地电阻测试仪测出的接地电阻则只能做一个大致的预判，而且值往往是偏大，不能真实地反映该建筑接地电阻及接地情况，而4102表则比较能够准确的测量出接地电阻情况。5 使用CA6415型表测试接地电阻时应注意的事项 综合上述分析可以得知，CA6415型接地电阻测试仪只能用于检查地面上相连的多极接地网络，通过环路地阻查询各接地极的接地情况，所测试的值实际上是包括被测试接地电阻在内的整个环路电阻，即被测接地极、大地电阻、架空地线电阻及其它引下线的接地电阻五部分的阻值，它不能代替传统的三线法对单个接地网络的工频接地电阻的测量。 同样的道理，如果用该表测量避雷带接地电阻时，所测量出的数值实际上是包括避雷带、柱筋、圈樑焊接成的金属环路体电阻，该数值并非建筑物接地电阻，因为避雷带通过柱筋与建筑物圈樑焊接在一起形成闭合金属环路。需要注意的是，根据其原理可知，当选取的测量点不同时，其测得的结果往往是不同的，而且差别很大，测量位置，选取合适的测量点很重要。 对没有构成回路的接地系统、独立没有闭合的金属环路的接地装置， CA6415型表是不能测量出环路电阻的，更不能测量出“接地电阻”，在单点接地系统中更是如此。因此，在实际的检测工作中，由于很多情况下现场是不满足测试条件的，现场必须先判断清楚被测对象是否是单点接地，被测地线是否已与设备连接，有无可用的接地回路。 虽然CA6415钳型接地电阻测试仪使用一定频率的信号以排除商用交流电和设备本身产生的高频噪声所带来的地线上的微小电流干扰，但注意“噪声”干扰是必要的，因为在被测线缆上有很大电流存在的情况下，测量同样会受到干扰，只有在确定电流不是非常大时才可使用该表测量接地环阻。6 结束语 CA6415型接地电阻测试仪称得上接地电阻测试的一次革命，其最大的特点是不必设置辅助接地棒，只要钳住接地线或接地棒就能测出其接地回路电阻，可以比较准确地对接地的状况的好坏作一个判断，其优点是测试快速、操作简单。其缺点是分辨率低（0.7欧），易受干扰，误差较大，不能满足高精度测量