一、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀用途
SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀適用于測(cè)試各類接地裝置的工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、轉(zhuǎn)移電位、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度等工頻特性參數(shù)以及土壤電阻率。本儀器采用異頻抗干擾技術(shù)，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)得工頻50Hz下的數(shù)據(jù)。測(cè)試電流較小（*大3A），不會(huì)引起測(cè)試時(shí)接地裝置的電位過(guò)高，同時(shí)它還具有極強(qiáng)的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進(jìn)行測(cè)量。
二、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀概述
目前國(guó)內(nèi)接地裝置的測(cè)試工作比較薄弱，一些關(guān)鍵的技術(shù)觀念比較模糊，技術(shù)手段落后。針對(duì)上述現(xiàn)狀，我國(guó)制訂了*新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)舊標(biāo)準(zhǔn)做了很多重要改變。為了方便廣大現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和研究人員，我們根據(jù)這些*新標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我們多年研究大型地網(wǎng)測(cè)試的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，研制成功本儀器。
工頻接地阻抗，是指接地裝置對(duì)遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)間的電位差與通過(guò)接地裝置流入地中的工頻電流的比值。工頻接地阻抗以往被習(xí)慣地稱為“工頻接地電阻”。此名稱的糾正，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000“接地系統(tǒng)的土壤電阻率，接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則**部分：常規(guī)測(cè)量”以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則修訂稿”（取代DL475-92）中作了闡述。本測(cè)量?jī)x采用交流電流進(jìn)行測(cè)試，故所測(cè)數(shù)值稱為接地阻抗，而不再沿用以往的稱呼“接地電阻”。在對(duì)接地裝置進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于受不平衡零序電流以及射頻等各種干擾，使得測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。特別是大型接地網(wǎng)的接地阻抗一般很小（一般在0.5Ω以下），干擾帶來(lái)的相對(duì)誤差更大。為了降低現(xiàn)場(chǎng)干擾的影響，目前采用的方法主要有兩種，一種是增大測(cè)試電流，一種是使用異頻法。**種方法是通過(guò)加大測(cè)試電流來(lái)加大信號(hào)電壓和信號(hào)電流，從而提高信噪比，減小測(cè)量誤差。這種方法由于采用了很大的測(cè)試電流（DL/T475-2006標(biāo)準(zhǔn)推薦不宜小于50A），使得設(shè)備非常笨重，且布線勞動(dòng)強(qiáng)度很大，耗時(shí)耗力。而且，由于主要干擾與信號(hào)同頻，無(wú)法從根本上消除干擾的影響。異頻法則是通過(guò)改變測(cè)試電流的頻率來(lái)避開(kāi)工頻干擾，由于信號(hào)頻率與干擾頻率不同，就可以通過(guò)濾波器來(lái)濾除干擾的影響，從而提高測(cè)量精度。異頻法由于采用的測(cè)試電流較小，因此設(shè)備小巧，布線勞動(dòng)強(qiáng)度也大大減輕。由于具有測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠和省時(shí)省力的優(yōu)點(diǎn)，異頻法測(cè)試已被國(guó)內(nèi)外專家廣泛接受和采用。但是根據(jù)定義，工頻接地阻抗是指接地裝置在工頻電流下呈現(xiàn)出的阻抗，而異頻法采用的測(cè)試電流頻率不為工頻,因此測(cè)得的數(shù)值就會(huì)與工頻電流下測(cè)得的值有偏差。理論和實(shí)踐表明，產(chǎn)生偏差的原因是，接地裝置的接地阻抗是復(fù)數(shù)阻抗，不僅包含電阻性分量，還含有與頻率有關(guān)的電感性和電容性分量。采用的測(cè)試頻率與工頻相差愈遠(yuǎn)則等效性愈差，即測(cè)量誤差越大。為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，測(cè)試頻率與工頻不能相差太遠(yuǎn)，且測(cè)試電流的波形應(yīng)為正弦波（其他波形如方波含有豐富的諧波頻率）。早在70年代，美國(guó)、日本等國(guó)就規(guī)定了測(cè)試頻率與工頻之差不能超過(guò)10Hz。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000要求測(cè)試電流頻率應(yīng)該盡量接近工頻，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006規(guī)定了測(cè)試電流頻率宜在40～60Hz之間。本儀器采用45Hz和55Hz兩種頻率進(jìn)行測(cè)量，再計(jì)算出50Hz下的等效阻抗，因此測(cè)量的準(zhǔn)確性和等效性進(jìn)一步得到提高。
三、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀性能特點(diǎn)
1、測(cè)量的工頻等效性好。測(cè)試電流波形為正弦波，頻率與工頻之差僅為5Hz，使用45Hz和55Hz兩種頻率進(jìn)行測(cè)量。
2、抗地電壓干擾能力強(qiáng)。本儀器采用異頻法測(cè)量，配合現(xiàn)代軟硬件濾波技術(shù)，使得儀器具有很高的抗干擾性能，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。20V工頻干擾僅帶來(lái)0.002Ω誤差。
3、精度高。可用來(lái)測(cè)量接地阻抗很小的大型地網(wǎng)。
4、功能強(qiáng)大?？蓽y(cè)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接地裝置的全部特性參數(shù)。不僅可測(cè)量接地阻抗，還可測(cè)量出電阻分量和電抗分量。
5、可測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)干擾，方便用戶估計(jì)測(cè)量誤差。
6、具備斷線報(bào)警功能，避免了錯(cuò)誤測(cè)量。
7、操作簡(jiǎn)單。全中文菜單式操作，直接顯示出測(cè)量結(jié)果。
8、可保存50組測(cè)量數(shù)據(jù)，且自帶微型打印機(jī)可現(xiàn)場(chǎng)打印測(cè)量結(jié)果。
8、布線勞動(dòng)量小，無(wú)需大電流線。
10、本儀器體積小、重量輕，方便攜帶。
四、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)
1、阻抗測(cè)量范圍：0～200Ω；
2、分辨率：0.001Ω；
3、測(cè)量誤差：±（讀數(shù)×1％+0.001Ω）；
4、抗地電壓干擾能力：20V工頻干擾電壓帶來(lái)的誤差僅為0.002Ω；
5、測(cè)試電流波形：正弦波；
6、測(cè)試電流頻率：45Hz、55Hz雙頻；
7、*大輸出電流：3A；
8、*大輸出電壓：120V；
9、測(cè)量線要求： 電流線銅芯截面積≥1.5mm2；
電壓線銅芯截面積≥0.2mm2；
10、供電電源：AC220V±10％，50Hz；
11、使用環(huán)境：溫度：-10℃～40℃；相對(duì)濕度：<90%；
12、外形尺寸：440×350×210；
13、儀器重量：8.5kg；
五、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)和測(cè)試原理
SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀主要由提供測(cè)試電流的異頻電源、電流和電壓測(cè)量電路以及微電腦測(cè)控系統(tǒng)組成。儀器通過(guò)測(cè)量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來(lái)測(cè)量接地阻抗。儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。異頻恒流電源可輸出頻率為45Hz或55Hz的正弦波測(cè)試電流，輸出頻率受微電腦系統(tǒng)控制。其輸出經(jīng)過(guò)隔離后通過(guò)儀器面板上的E、C兩個(gè)端子輸出。電壓放大器為一個(gè)高輸入阻抗放大器，它將P1、P2兩端的電壓放大后送給濾波器。電流放大器將從電流互感器取得的電流信號(hào)進(jìn)行放大后送給濾波器。濾波器用于濾除干擾信號(hào)，只允許45Hz和55Hz信號(hào)通過(guò)。A/D轉(zhuǎn)換器用于將電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便微電腦系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。
用戶啟動(dòng)接地阻抗測(cè)量后，儀器首先開(kāi)啟異頻電源使之輸出頻率為45Hz的電流，待電流穩(wěn)定之后，微電腦系統(tǒng)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器取得電壓和電流波形數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波后計(jì)算出電壓V45和電流I45及其相位差,再進(jìn)一步計(jì)算出阻抗Z45、電阻分量R45和電抗分量X45。然后，切換異頻電源的輸出頻率為55Hz，經(jīng)過(guò)同樣的步驟后可計(jì)算出阻抗Z55、電阻分量R55和電抗分量X55。取Z45 和Z55的平均值作為工頻接地阻抗Z50。*后，關(guān)閉異頻電源，通過(guò)液晶屏顯示測(cè)量結(jié)果。因此阻抗測(cè)量時(shí)，儀器測(cè)量的是兩電壓輸入端P1、P2之間的電壓與電源輸出電流之比。
六、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀面板說(shuō)明
SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀面板布置如圖2所示
圖2 面板圖
1、接線端子：位于面板右側(cè)，共有4個(gè)接線柱，分別是
E —電源輸出端1，進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí)接被測(cè)接地裝置
C —電源輸出端2，進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí)通過(guò)電流線連接到電流極
P1—電壓輸入端1，進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí)接被測(cè)接地裝置
P2 —電壓輸入端2，進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí)通過(guò)電壓線連接到電位極
2、按鍵
共4個(gè)按鍵，位于面板中下部
3、微型打印機(jī)
位于面板之左上部
4、液晶顯示器
液晶屏位于面板之中部偏右處。
七、SZBDJ-II大型地網(wǎng)阻抗測(cè)試儀使用說(shuō)明
首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，布置好測(cè)試回路并接好線，檢查接線無(wú)誤后方可打開(kāi)儀器電源開(kāi)關(guān)。注意，為了確保**，接線時(shí)請(qǐng)將電源開(kāi)關(guān)置于斷開(kāi)的位置。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，液晶屏首先顯示“歡迎使用”約3秒，之后自動(dòng)進(jìn)入日期設(shè)置屏。此時(shí)可通過(guò)按鍵修改日期，按“確認(rèn)”鍵后進(jìn)入功能選擇菜單。屏幕如下圖所示：
圖3
按一下
或者“光標(biāo)”鍵可改變待執(zhí)行的功能選項(xiàng)，按“確認(rèn)”鍵后，儀器執(zhí)行右箭頭所指示的功能。
§7.1“測(cè)量接地阻抗”功能
本功能用于測(cè)量工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、轉(zhuǎn)移電位、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度等工頻特性參數(shù)和土壤電阻率。本文將在下面章節(jié)中詳敘。
§7.2“測(cè)量土壤電阻率”功能
此功能專門(mén)用于四極法測(cè)量土壤電阻率，輸入電極間距后，儀器自動(dòng)測(cè)量并計(jì)算出土壤電阻率。
§7.3 “測(cè)量干擾電壓”功能
啟動(dòng)此功能后，干擾電壓將被不斷地測(cè)量并將其有效值顯示出來(lái)。按任意鍵可以退出此功能。
§7.4“歷史數(shù)據(jù)”功能
選擇“歷史數(shù)據(jù)”菜單后，液晶屏上將顯示出用戶測(cè)量并存儲(chǔ)的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)記錄。屏幕顯示如下所示
屏幕**行的“NO.01”表示*后1次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，若為“NO.02”則表示是倒數(shù)第2次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。其后為年月日。按上箭頭鍵或下箭頭鍵可以查看其他數(shù)據(jù)記錄。
屏幕第三行分別顯示了45Hz和55Hz下的測(cè)試電流有效值。 屏幕第四行為功能菜單區(qū)，通過(guò)按“光標(biāo)”鍵改變選擇。選擇“打印”菜單后，可打印出本條記錄的全部數(shù)據(jù)。選擇“刪除”菜單后，可刪除本條記錄。當(dāng)光標(biāo)位于*后的▼上時(shí)，按一下“確認(rèn)”鍵可以查看本記錄的其他參數(shù)，包括兩種頻率下的阻抗值、電阻分量、電抗分量等。如下例所示
第1行的數(shù)值分別為45Hz和55Hz下的阻抗（單位為Ω）。
第2行的數(shù)值分別為45Hz和55Hz下的電阻分量（單位為Ω）。
第3行的數(shù)值分別為45Hz和55Hz下的電抗分量（單位為Ω）。
上例中，45Hz下的阻抗、電阻分類、電抗分量分別為： Z45=1.021Ω,R45=1.011Ω,X45=0.143Ω
按“確認(rèn)”鍵可以退出本屏幕返回前一屏。