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摘要：介绍了钳形电阻测试仪的测试原理及在多点接地系统中的应用，与传统测试法进行了对比，总结了钳形表测试的优点，并对测试仪在实际应用中存在的问题做了分析探讨，提出了解决问题的方法。
关键词：钳形电阻测试仪；接地装置；接地电阻；架空地线；多点接地系统
作者简介：王龙（1973-），男，宁夏固原人，固原供电局线路工区党支部书记兼副主任，工程师。（宁夏 固原 756000）
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0152-02
近几年在架空输电线路上引进了进口或国产的钳形接地电阻测试仪，该测试仪测量方法简便，为广大线路工作者提高工作效率、减轻工作负荷提供了利器，深受欢迎。
一、接地装置与接地电阻的定义
1.接地装置
是指接地极和接地引下线的总称。接地极指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，对杆塔接地极来说是指埋入地下的圆钢、角钢等金属构件。接地引下线是指使引雷设备（避雷线、避雷针等）与接地极相连的部分，对杆塔来说主要有独立接地引下线、钢筋混凝土杆的钢筋、铁塔钢材等。
2.接地电阻
DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》中将接地电阻定义为：“接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻，称为工频接地电阻；按通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻”。传统的测量接地电阻（用ZC-8型电阻测量仪）测出的仅是接地极的接地电阻，而经分析可知雷电流是从杆塔顶部经过接地引下线泄入大地的，从导泄雷电流的角度讲应考虑整个泄流通道的电阻，而不仅是接地极的接地电阻，而且接地极和接地引下线及避雷线要依靠螺栓、连板和焊接等方法连接，他们之间又存在接触电阻，所以接地电阻应是接地极电阻、接地引下线电阻和接触电阻的总和。
二、钳形电阻测试仪的测试原理
为了能正确使用钳形接地电阻测试仪（简称钳形表）去测量接地电阻，首先，必须了解其测量原理。钳形接地电阻测试仪是用来测量任何有回路系统之电阻，该仪器本身能产生一个电源电势，在任何有回路系统中就能产生电流，因此其测量原理简而言之是全电路欧姆定律，它测出的是这个回路系统的环路电阻值。如图1。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成，电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量，并通过公式R=E/I即可得到被测电阻R。
钳形表通过其前端卡环这一特殊的电磁变换器送入被测线缆的是1.7kHz的交流恒定电压，在电流检测电路中，经过滤波、放大、A/D转换，只有1.7kHz的电压所产生的电流被检测出来。正因这样，钳形表才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，以获得准确的测量结果，也正因为如此，钳形表才具有了在线测量这一优势。实际上，该表测出的是整个回路的阻抗，而不是电阻，不过在通常情况下他们相差极小。
三、钳形电阻测试仪在多点接地系统中的应用
带有架空非绝缘地线的输电线路杆塔是典型的对多点接地系统，它们通过杆塔自身的金属件、接地极与架空地线连接，组成了接地系统。图2为输电线路多点接地系统结构简图，图3为多点接地系统电路图。
当用钳形表测量如图2所示的多点接地系统的接地电阻时，其等效电路如图4。
根据欧姆定律，E/I＝Rx+1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn），其中：Rx为欲测杆塔的接地电阻，R0＝1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）为所有其它杆塔的接地电阻并联后的等效电阻。在分布式多点接地系统中，通常有Rx＞＞1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）。
虽然从严格的接地理论来说，由于有所谓的“互电阻”的存在，R0并不是通常的电工学意义上的并联值（它会比电工学意义上的并联值稍大），但是，由于每一基杆塔的接地极比起杆塔之间的距离要小得多，而且毕竟一条输电线路的杆塔很多，接地点数量很大，R0要比Rx小得多。因此，可以从工程角度假设R0=0。这样，我们所测的电阻就只有是Rx了。
四、钳形电阻测试仪在输电线路接地电阻测量应用中的探讨
1.钳形电阻测试仪测量准确性的验证
大多使用者在使用钳形表测量杆塔接地电阻时，并不知道测试仪是否准确。为了保证接地电阻测量结果的准确性，首先要对测试仪本身进行验证，如何验证，需要有一个标称阻值的测试环进行测试验证。打开测试仪的开关，待仪器自检完成后，选择电阻测量功能，进行测试环的测量，将测量值与测试环标称阻值进行对比，便可知仪器的准确性了。假如测试环的标称阻值是10Ω，而测试仪测量的结果是10.2Ω或10.3Ω，这说明测试仪是准确的，可以放心使用。国产的接地电阻测试仪一般都随仪器附带一个测试环，如果没有测试环的，使用者为了验证仪器，可以自制测试环，如图5所示，随便找一个阻值不要过大的电阻，用几十厘米的软铜线焊接在电阻的两只脚上，便制成一个简易的测试环。
2.现场测试中的误区分析
输电线路杆塔的一般接地连接如图6所示，杆塔接地工程设计中为了保证杆塔与接地极可靠连接，采取自立角钢塔为4脚与接地极连接，门型砼杆为双腿与接地极连接的接地型式设计。在杆塔接地电阻测试应用中存在以下几方面比较典型的问题。
（1）不解引下线的测试。在带非绝缘架空地线的线路上，测量某基杆塔的接地电阻时直接将钳表钳住待测接地引下线进行测量，其他各侧接地引下线未解开，此时所测得的数据是杆塔与接地极回路的阻值，而不是所要测的杆塔的接地电阻，当接地连接良好时一般是小于1Ω的，当接地连接不良或接地引下线与断开时测量值比较大（如＞480Ω），超出报警上限值，仪器会发出报警蜂鸣声。测试者将阻值小的判为合格，阻值大的判为不合格。这种测试误区是对接地电阻的概念不清造成的，正确的测试方法是待测的一端引下线与塔身可靠连接，且卡钳位置以下不得再有与塔身金属部位的有效连接，其他各侧引下线必须解开进行测试，用上述方法依次可以测试其他各侧的接地电阻。
（2）在带绝缘架空地线杆塔的测试。在超高压输电线路上，为了减少电磁感应损耗，将架空地线通过绝缘子与杆塔连接，正常工况下架空地线为绝缘状态，当发生雷击时地线绝缘子的放电间隙被击穿形成泄流通道。带绝缘架空地线的杆塔是单点接地系统，根据钳形表的测试原理，单点接地系统没有形成回路，是测不出真实的接地电阻值的，而是测出一个比较大的阻值，一般都在几百欧姆。但大多数使用者往往忽略了这一点，将其视为非绝缘架空地线的杆塔直接用钳形表进行测量。
（3）接地引下线重复连接。在许多线路施工中制作塔脚保护帽时将塔脚的接地引下线与塔脚浇注在一起，造成接地引下线与塔身重复连接，接地引下与塔身形成一个小的金属环路，在测量时即使解开了其他各侧的接地引下线，但待侧端所测的是将接地极短路了的一个小金属环路的电阻，此测量值很小。对这种情况，不论是用钳形表还是传统的ZC-8型仪器都测不出真实的接地电阻的，只有破掉塔脚保护帽将接地引下线分离才能测试。
3.钳形电阻测试仪在单点接地系统中的应用
从测试原理来说，钳形电阻测试仪只能测量回路电阻，对单点接地系统是测量不出真实的接地电阻的，即使测出了数据，其值也与目标测试体的真实阻值相差很大。但是，我们可以利用一根测试线及辅助接地极人为地制造一个回路进行测试。下面介绍一下用钳形表测量单点接地的方法。制作一条长约40m导电性能好的测试线，将待测杆塔的接地引下线解开与测试线一端可靠连接，测试线的另一端与辅助接地极可靠连接，于是待测杆塔接地极与辅助接地极通过测试线形成一个两点接地的回路，便可以用钳形表测量了。 如图7所示，被测杆塔接地极为RA，辅助接地极为RB，测试线为RL，钳形表所测的值为RT，由于钳表所测的阻值是两个接地电阻和测试线阻值的串联值。
RT=RA+RB+RL
其中：RT为钳表所测的阻值，RL为测试线的阻值。
将测试线头尾相连即可用钳表测出其阻值RL。
所以，如果钳表的测量值小于接地电阻的允许值，那么这两个接地体的接地电阻都是合格的。
4.测量点的选择
在多点接地系统中，如图8所示，应选择一个正确的测量点进行测量，否则会得到不同的测量结果。
在A点测量时，所测的支路未形成回路，钳表显示“OLΩ”，应更换测量点；在B点测量时，所测的支路是金属导体形成的回路，钳表显示“L 0.01Ω”或金属回路的电阻值，应更换测量点；在C点测量时，所测的是该支路下的接地电阻值。
参考文献：
[1]ETCR2000钳型接地电阻测试仪使用说明书[Z].
[2]DL/T621-1997.交流电气装置的接地[Z].
[3]DL/T620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[Z].
[4]孙中心,王新培,孙浩.CA6415钳型接地电阻测试仪原理及使用[Z].
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：钳形电阻测试仪；接地装置；接地电阻；架空地线；多点接地系统
作者简介：王龙（1973-），男，宁夏固原人，固原供电局线路工区党支部书记兼副主任，工程师。（宁夏 固原 756000）
中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）36-0152-02
近几年在架空输电线路上引进了进口或国产的钳形接地电阻测试仪，该测试仪测量方法简便，为广大线路工作者提高工作效率、减轻工作负荷提供了利器，深受欢迎。
一、接地装置与接地电阻的定义
1.接地装置
是指接地极和接地引下线的总称。接地极指埋入地中并直接与大地接触的金属导体，对杆塔接地极来说是指埋入地下的圆钢、角钢等金属构件。接地引下线是指使引雷设备（避雷线、避雷针等）与接地极相连的部分，对杆塔来说主要有独立接地引下线、钢筋混凝土杆的钢筋、铁塔钢材等。
2.接地电阻
DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》中将接地电阻定义为：“接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频交流电流求得的电阻，称为工频接地电阻；按通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻，称为冲击接地电阻”。传统的测量接地电阻（用ZC-8型电阻测量仪）测出的仅是接地极的接地电阻，而经分析可知雷电流是从杆塔顶部经过接地引下线泄入大地的，从导泄雷电流的角度讲应考虑整个泄流通道的电阻，而不仅是接地极的接地电阻，而且接地极和接地引下线及避雷线要依靠螺栓、连板和焊接等方法连接，他们之间又存在接触电阻，所以接地电阻应是接地极电阻、接地引下线电阻和接触电阻的总和。
二、钳形电阻测试仪的测试原理
为了能正确使用钳形接地电阻测试仪（简称钳形表）去测量接地电阻，首先，必须了解其测量原理。钳形接地电阻测试仪是用来测量任何有回路系统之电阻，该仪器本身能产生一个电源电势，在任何有回路系统中就能产生电流，因此其测量原理简而言之是全电路欧姆定律，它测出的是这个回路系统的环路电阻值。如图1。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成，电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量，并通过公式R=E/I即可得到被测电阻R。
钳形表通过其前端卡环这一特殊的电磁变换器送入被测线缆的是1.7kHz的交流恒定电压，在电流检测电路中，经过滤波、放大、A/D转换，只有1.7kHz的电压所产生的电流被检测出来。正因这样，钳形表才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，以获得准确的测量结果，也正因为如此，钳形表才具有了在线测量这一优势。实际上，该表测出的是整个回路的阻抗，而不是电阻，不过在通常情况下他们相差极小。
三、钳形电阻测试仪在多点接地系统中的应用
带有架空非绝缘地线的输电线路杆塔是典型的对多点接地系统，它们通过杆塔自身的金属件、接地极与架空地线连接，组成了接地系统。图2为输电线路多点接地系统结构简图，图3为多点接地系统电路图。
当用钳形表测量如图2所示的多点接地系统的接地电阻时，其等效电路如图4。
根据欧姆定律，E/I＝Rx+1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn），其中：Rx为欲测杆塔的接地电阻，R0＝1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）为所有其它杆塔的接地电阻并联后的等效电阻。在分布式多点接地系统中，通常有Rx＞＞1/（1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn）。
虽然从严格的接地理论来说，由于有所谓的“互电阻”的存在，R0并不是通常的电工学意义上的并联值（它会比电工学意义上的并联值稍大），但是，由于每一基杆塔的接地极比起杆塔之间的距离要小得多，而且毕竟一条输电线路的杆塔很多，接地点数量很大，R0要比Rx小得多。因此，可以从工程角度假设R0=0。这样，我们所测的电阻就只有是Rx了。
四、钳形电阻测试仪在输电线路接地电阻测量应用中的探讨
1.钳形电阻测试仪测量准确性的验证
大多使用者在使用钳形表测量杆塔接地电阻时，并不知道测试仪是否准确。为了保证接地电阻测量结果的准确性，首先要对测试仪本身进行验证，如何验证，需要有一个标称阻值的测试环进行测试验证。打开测试仪的开关，待仪器自检完成后，选择电阻测量功能，进行测试环的测量，将测量值与测试环标称阻值进行对比，便可知仪器的准确性了。假如测试环的标称阻值是10Ω，而测试仪测量的结果是10.2Ω或10.3Ω，这说明测试仪是准确的，可以放心使用。国产的接地电阻测试仪一般都随仪器附带一个测试环，如果没有测试环的，使用者为了验证仪器，可以自制测试环，如图5所示，随便找一个阻值不要过大的电阻，用几十厘米的软铜线焊接在电阻的两只脚上，便制成一个简易的测试环。
2.现场测试中的误区分析
输电线路杆塔的一般接地连接如图6所示，杆塔接地工程设计中为了保证杆塔与接地极可靠连接，采取自立角钢塔为4脚与接地极连接，门型砼杆为双腿与接地极连接的接地型式设计。在杆塔接地电阻测试应用中存在以下几方面比较典型的问题。
（1）不解引下线的测试。在带非绝缘架空地线的线路上，测量某基杆塔的接地电阻时直接将钳表钳住待测接地引下线进行测量，其他各侧接地引下线未解开，此时所测得的数据是杆塔与接地极回路的阻值，而不是所要测的杆塔的接地电阻，当接地连接良好时一般是小于1Ω的，当接地连接不良或接地引下线与断开时测量值比较大（如＞480Ω），超出报警上限值，仪器会发出报警蜂鸣声。测试者将阻值小的判为合格，阻值大的判为不合格。这种测试误区是对接地电阻的概念不清造成的，正确的测试方法是待测的一端引下线与塔身可靠连接，且卡钳位置以下不得再有与塔身金属部位的有效连接，其他各侧引下线必须解开进行测试，用上述方法依次可以测试其他各侧的接地电阻。
（2）在带绝缘架空地线杆塔的测试。在超高压输电线路上，为了减少电磁感应损耗，将架空地线通过绝缘子与杆塔连接，正常工况下架空地线为绝缘状态，当发生雷击时地线绝缘子的放电间隙被击穿形成泄流通道。带绝缘架空地线的杆塔是单点接地系统，根据钳形表的测试原理，单点接地系统没有形成回路，是测不出真实的接地电阻值的，而是测出一个比较大的阻值，一般都在几百欧姆。但大多数使用者往往忽略了这一点，将其视为非绝缘架空地线的杆塔直接用钳形表进行测量。
（3）接地引下线重复连接。在许多线路施工中制作塔脚保护帽时将塔脚的接地引下线与塔脚浇注在一起，造成接地引下线与塔身重复连接，接地引下与塔身形成一个小的金属环路，在测量时即使解开了其他各侧的接地引下线，但待侧端所测的是将接地极短路了的一个小金属环路的电阻，此测量值很小。对这种情况，不论是用钳形表还是传统的ZC-8型仪器都测不出真实的接地电阻的，只有破掉塔脚保护帽将接地引下线分离才能测试。
3.钳形电阻测试仪在单点接地系统中的应用
从测试原理来说，钳形电阻测试仪只能测量回路电阻，对单点接地系统是测量不出真实的接地电阻的，即使测出了数据，其值也与目标测试体的真实阻值相差很大。但是，我们可以利用一根测试线及辅助接地极人为地制造一个回路进行测试。下面介绍一下用钳形表测量单点接地的方法。制作一条长约40m导电性能好的测试线，将待测杆塔的接地引下线解开与测试线一端可靠连接，测试线的另一端与辅助接地极可靠连接，于是待测杆塔接地极与辅助接地极通过测试线形成一个两点接地的回路，便可以用钳形表测量了。 如图7所示，被测杆塔接地极为RA，辅助接地极为RB，测试线为RL，钳形表所测的值为RT，由于钳表所测的阻值是两个接地电阻和测试线阻值的串联值。
RT=RA+RB+RL
其中：RT为钳表所测的阻值，RL为测试线的阻值。
将测试线头尾相连即可用钳表测出其阻值RL。
所以，如果钳表的测量值小于接地电阻的允许值，那么这两个接地体的接地电阻都是合格的。
4.测量点的选择
在多点接地系统中，如图8所示，应选择一个正确的测量点进行测量，否则会得到不同的测量结果。
在A点测量时，所测的支路未形成回路，钳表显示“OLΩ”，应更换测量点；在B点测量时，所测的支路是金属导体形成的回路，钳表显示“L 0.01Ω”或金属回路的电阻值，应更换测量点；在C点测量时，所测的是该支路下的接地电阻值。
参考文献：
[1]ETCR2000钳型接地电阻测试仪使用说明书[Z].
[2]DL/T621-1997.交流电气装置的接地[Z].
[3]DL/T620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[Z].
[4]孙中心,王新培,孙浩.CA6415钳型接地电阻测试仪原理及使用[Z].
（责任编辑：麻剑飞）