鉗型地線電阻測試儀在高鐵電特性測試中的運用

桓建棟 中國鐵路上海局集團有限公司上海高鐵基礎設施段

1 高鐵綜合接地系統接地電阻測量現狀

高鐵綜合接地系統接地電阻的測量方法，目前蘇州北高鐵車間都采用ZC一8型接地電阻測量儀（以下簡稱搖表）進行測量。2019年下發了新型的UT270型鉗型接地電阻測量儀（以下簡稱鉗型表），目前車間在落實高鐵綜合接地系統2020年上、下半年平推檢測工作中進行了運用與測量。現對兩種型號的儀表使用進行分析

2 接地電阻測量方法及原理

2.1 搖表測量方法

搖表測量方法見圖1，測量時搖表的E端連接一條與設備的接地引下線，P和C端與電流及電位探針相連。設計要求P端連接于垂直線路方向2.5倍設備接地射線長的電位探針，C端連接于垂直線路方向4倍設備接地射線長的電流探針。如果P和C端連接線少于設計要求值，那么測量的電阻值就會比實際值小，測量值不準確。

圖1 搖表測量方法示意圖

2.2 測量原理

搖表測量是通過手搖發電機以每分鐘120轉的速度轉動，產生一個交流電流，此電流從發電機經過電流互感器一次繞組、設備接地引下線、大地和電流探針返回到發電機形成回路，在電流互感器二次繞組上產生一個電流，通過可調電阻，感應電流帶動指針偏轉，使其達到平衡，從而測出一個電阻值。此電阻值為設備接地網的接地電阻值、探針連接線的電阻值、地網與大地的接觸電阻值三者之和。由于探針連接線是采用大于1.5 mm2的多股軟銅線，其電阻值小于1Ω，地網與大地的接觸電阻值通常也是小于Ω，所以搖表測量出的電阻值可以近似認為就是設備的接地電阻值。

3 鉗型表測量方法及原理

3.1 測量原理

鉗型地線電阻測試儀測量接地電阻的基本原理是測量回路電阻，如圖2所示。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的作用下被測回路將產生電流I，鉗型地線電阻測試儀對E及I進行測量，即可得到被測電阻R（R=E／I）。

圖2 鉗型地線電阻測試儀測量原理圖

鉗型地線電阻測試儀測試特點：①必須形成回路，不能直接測量單點接地系統或懸空的地線；②直接測量結果為接地體電阻和接地引線電阻的綜合值，即環路上所有接地體和接地引線的電阻值之和。

3.2 測量方法

對信號機械室、室外連接貫通地線的設備阻值進行測量時，用鉗形表測量接地電阻值，可通過輔助點拉輔助線構成一個回路或多個回路進行測量，即：二點測量法和三點測量法。

3.2.1 二點測量法

二點測量法就是通過在單點附近找到另一輔助點，如圖3所示，假設將圖中的RA作為地線母線排，RB為需測試的接地設備。

圖3 二點測量法示意圖

當用地阻測試線將2個點連接起來時，用鉗型表測得的值就是地線母排至UPS機柜的兩點串聯阻值。此方法不能直接測量出單點阻值，但是如果測量出的數值小于地阻測試值要求，那么這個單點接地體就是合格的。

3.2.2 三點測量法

如圖4所示，假設R1點為地線母線排，R2點為接地設備1，R3點為接地設備2。如果要求精準測得R1點的阻值，或者因二點測量法測出的R1值大于標準值而需要重新測量時，可以利用三點測量法進行測試。分別連接2個接地點，并用鉗形表測量出串聯數，即測量R1至R2間的R①值，R2至R3間的R②值，R1至R3間R③的值。通過串聯數據，使其組成為三角形的閉環回路，就可以算出每個點的單獨接地電阻值。因此，R①的值就是R1+R2，R②的值就是R2+R3，R③的值就是R3+R1。則R1=(R①+R③一R②)/2。可以簡要概括為用被測點分別至2個輔助點的值和，減去2個輔助點之間的值再除以2，可以得出被測點的值。

圖4 三點測量法示意圖

4 實際測量和分析

2020年蘇州北車間在落實高鐵綜合接地系統2020年上、下半年平推檢測工作中取得了實際的效果。以蘇州北站為例，2個待測試設備之間拉一根7×0.52的測試軟線，以圖3的二點測量法進行測試，實際測試軟線一般在0.3Ω~0.8Ω之間，除于2后可近似為單點接地阻值，符合高鐵綜合接地電阻小于1Ω的要求。基本上2個人一個天窗就能完成站內設備測試工作，大大提高了測試效率和完成的質量。區間設備測試方法一樣，但區間測試設備較少，但跑路時間較長，按高鐵240min夜間天窗計算，一個天窗基本只能測試2個通道6 km。而使用搖表測量，1個區間天窗3 km都測試完成不了。室內機房測試，因為高鐵與車站站房是一體的統一站房，造成搖表測試的探針根本無法與大地連接，所有無法測試。但使用鉗型表就不存在此問題了。

對兩種測試結果分析，測量接地電阻存在：

（1）搖表測量的特點是測量方法煩瑣，工作量大且勞動強度高，測量值與測試人員技能水平有關。同時，對無砟高鐵運用難度較大。但精度較高。

（2）用鉗型表測量設備接地電阻，測量時用鉗型表鉗口卡住設備與接地線的短接探針就可以從表的顯示屏上直接讀出接地電阻值，操作方便快捷，測量讀數直觀，效率高。具體分析如表1。

表1 鉗型表和搖表測量過程及效果比較表

5 結論

在對信號機械室和室外接地設備進行檢修、施工作業期間，可以考慮先使用鉗型表二點測量法對該機房的接地網和室外設備進行測試，若數值≤1Ω，則說明接地點電阻良好。如果該機房的接地點阻值不合格，使用三點測量法對該機房的接地網進行測試，得出具體電阻值。但在實際使用中，考慮到測試的精度和準確值，還需要進行0.1Ω或1Ω的校核檢查，保證鉗型表在使用時性能良好。

因此為在各站地線測試工作中得到廣泛的推廣，建議每站配備1塊，適用高鐵維修新模式的發展。