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通信設(shè)備接地電阻及其測(cè)量方法

來源:安徽賽科自動(dòng)化工程有限公司   2010年01月07日 07:59  

 

通信設(shè)備接地電阻及其測(cè)量方法

 

 

 

 

通信設(shè)備的良好接地是設(shè)備正常運(yùn)行的重要保證,對(duì)于交換機(jī)、光端機(jī)、計(jì)算機(jī)等電信網(wǎng)絡(luò)中精密通信設(shè)備更是如此。設(shè)備使用的地線通常分為工作地(電源地)、保護(hù)地,防雷地,有些設(shè)備還有單獨(dú)的信號(hào)地,以將強(qiáng)、弱電地隔離,保證數(shù)字弱信號(hào)免遭強(qiáng)電地線浪涌的沖擊,這些地線的主要作用有:提供電源回路、保護(hù)人體免受電擊,此外還可屏蔽設(shè)備內(nèi)部電路免受外界電磁干擾或防止干擾其他設(shè)備。
  設(shè)備接地的方式通常是埋設(shè)金屬接地樁、金屬網(wǎng)等導(dǎo)體,導(dǎo)體再通過電纜線與設(shè)備內(nèi)的地線排或機(jī)殼相連。當(dāng)多個(gè)設(shè)備連接于同一接地導(dǎo)體時(shí),通常需安裝接地排,接地排的位置應(yīng)盡可能靠近接地樁,不同設(shè)備的地線分開接在地線排上,以減小相互影響。
  通常,設(shè)備的接地電阻應(yīng)盡可能地小,設(shè)備說明書上應(yīng)給出對(duì)接地電阻的要求。設(shè)備的接地電阻包括了從設(shè)備內(nèi)地線排到機(jī)房總地線排連線電阻、總地線排至接地樁的電阻、接地樁與大地間的電阻(地阻)以及彼此間的連接電阻,通常情況下,接地樁與大地間的電阻(地阻)是其中zui主要的可變部分,除地阻外的其它部分總電阻在多數(shù)情況下總是小于1Ω。
  一、地阻的測(cè)量原理
  影響接地電阻的因素很多:接地樁的大小(長(zhǎng)度、粗細(xì))、形狀、數(shù)量、埋設(shè)深度、周圍地理環(huán)境(如平地、溝渠、坡地是不同的)、土壤濕度、質(zhì)地等等。為了保證設(shè)備的良好接地,利用儀表對(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)量是*的,常用的測(cè)量?jī)x器是手搖式地阻表和鉗形地阻表。
  1.手搖式地阻表測(cè)量原理
  手搖式地阻表是一種較為傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x表,它的基本原理是采用三點(diǎn)式電壓落差法,如圖1所示。其測(cè)量手段是在被測(cè)地線接地樁(暫稱為X)一側(cè)地上打入兩根輔助測(cè)試樁,要求這兩根測(cè)試樁位于被測(cè)地樁的同一側(cè),三者基本在一條直線上,距被測(cè)地樁較近的一根輔助測(cè)試樁(稱為Y)距離被測(cè)地樁20 米左右,距被測(cè)地樁較遠(yuǎn)的一根輔助測(cè)試樁(稱為Z)距離被測(cè)地樁40米左右。測(cè)試時(shí),按要求的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把,測(cè)試儀通過內(nèi)部磁電機(jī)產(chǎn)生電能,在被測(cè)地樁X和較遠(yuǎn)的輔助測(cè)試樁(稱為Z)之間“灌入”電流,此時(shí)在被測(cè)地樁X和輔助地樁Y之間可獲得一電壓,儀表通過測(cè)量該電流和電壓值,即可計(jì)算出被測(cè)接地樁的地阻。
  2.鉗形地阻表測(cè)量原理
  鉗形地阻表是一種新穎的測(cè)量工具,它方便、快捷,外形酷似鉗形電流表,測(cè)試時(shí)不需輔助測(cè)試樁,只需往被測(cè)地線上一夾,幾秒鐘即可獲得測(cè)量結(jié)果,極大地方便了地阻測(cè)量工作。鉗形地阻表還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測(cè)量,而不需切斷設(shè)備電源或斷開地線。 
  電路中E和I旁的圓環(huán)表示鉗形地阻表的環(huán)形卡口,Rx為被測(cè)地線樁的地阻,R1、R2 ... Rn為分布式接地系統(tǒng)中其它接地點(diǎn)的地阻。該圖可以進(jìn)一步等效為圖3。測(cè)量時(shí),鉗形地阻表利用電磁感應(yīng)原理通過其前端卡口(內(nèi)有電磁線圈)所構(gòu)成的環(huán)向被測(cè)線纜送入一恒定電壓E,該電壓被施加在圖3所示的回路中,地阻表可同時(shí)通過其前端卡口測(cè)出回路中的電流I,根據(jù)E和I,即可計(jì)算出回路中的總電阻,即:  E/I=Rx+ 1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn)
  1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn)為R1、R2 ... Rn并聯(lián)后的總電阻  在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中,通常有Rx >> 1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn), “>>”意為“遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于”假設(shè)上述條件成立,則被測(cè)地阻Rx=E/I。
  事實(shí)上,鉗形地阻表通過其前端卡環(huán)這一特殊的電磁變換器送入線纜的是1.7kHz的交流恒定電壓,在電流檢測(cè)電路中,經(jīng)過濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換,只有1.7kHz的電壓所產(chǎn)生的電流被檢測(cè)出來。正因這樣,鉗形地阻表才排除了商用交流電和設(shè)備本身產(chǎn)生的高頻噪聲所帶來的地線上的微小電流,以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果,也正因?yàn)槿绱耍Q形地阻表才具有了在線測(cè)量這一優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上,該表測(cè)出的是整個(gè)回路的阻抗,而不是電阻,不過在通常情況下他們相差極小。鉗形地阻表可即刻將結(jié)果顯示在LCD顯示屏上,當(dāng)卡口沒有卡好時(shí),它可在LCD上顯示“open jaw”或類似符號(hào)。
  由于鉗形地阻表的特殊結(jié)構(gòu),使它可以很方便地作為電流表使用,很多這類儀表同時(shí)具有鉗形電流表的功能。另一方面,雖然鉗形地阻表測(cè)試時(shí)使用一定頻率的信號(hào)以排除干擾,但在被測(cè)線纜上有很大電流存在的情況下,測(cè)量也會(huì)受到干擾,導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。所以,按照要求,在使用時(shí)應(yīng)先測(cè)線纜上的電流,只有在電流不是非常大時(shí)才可進(jìn)一步測(cè)量地阻。有些儀表在測(cè)量地阻時(shí)自動(dòng)進(jìn)行噪聲干擾檢測(cè),當(dāng)干擾太大以致測(cè)量不能進(jìn)行時(shí)會(huì)給出提示。
  二、鉗形地阻表測(cè)量注意事項(xiàng)
   從上面的介紹可以看出,鉗形地阻表和手搖式地阻表的測(cè)量原理*不同。手搖式地阻表在使用時(shí),應(yīng)將接地樁與設(shè)備斷開,以避免設(shè)備自身接地體影響測(cè)量的準(zhǔn)確性,手搖式地阻表可獲得較高的精度,而不管是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地系統(tǒng);對(duì)于鉗形地阻表,其的應(yīng)用是用在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中,此時(shí)應(yīng)對(duì)接地系統(tǒng)的所用接地樁依次進(jìn)行測(cè)量,并記錄下測(cè)量結(jié)果,然后進(jìn)行對(duì)比,對(duì)測(cè)量結(jié)果明顯大于其它各點(diǎn)的接地樁,要著重檢查,必要時(shí)將該地樁與設(shè)備斷開后用手搖式地阻表進(jìn)行復(fù)測(cè),以暴露出不良的接地樁。
  在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中應(yīng)慎用鉗形地阻表,從它的工作原理中可以看出:鉗形地阻表測(cè)出的電阻值是回路中的總電阻,只有Rx >>1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn)時(shí),該阻值才近似于我們要測(cè)的接地樁地阻,而這個(gè)條件,在很多情況下,尤其是在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中是不滿足的。對(duì)于已埋設(shè)好而尚未與設(shè)備連接的開路接地樁,其地阻根本不能用該儀表進(jìn)行測(cè)量。鉗形地阻表在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
  1.注意是否單點(diǎn)接地,被測(cè)地線是否已與設(shè)備連接,有無可靠的接地回路。
  開路接地樁,不能測(cè)量;接地回路不可靠,測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確(偏高)。我們?cè)趯?shí)際使用中曾遇到過這種情況,在我局F150模塊局驗(yàn)收中,我們?cè)褂眠@種儀表進(jìn)行接地線地阻檢查。
  我們用鉗形地阻表分別在A、B、C三處進(jìn)行測(cè)量,發(fā)現(xiàn)許多局地阻偏高,尤其是C位置,許多局超過50Ω,有些局高達(dá)120Ω,于是開始懷疑測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確,后用老式的三點(diǎn)式測(cè)試法進(jìn)行復(fù)測(cè)證實(shí)了這一點(diǎn)。在這種情況下,由于MDF架除地線外只有架底膨脹螺絲接地,膨脹螺絲插入室內(nèi)地面不足10cm,其接地電阻必然很大,在C位置測(cè)得的回路總電阻其中包含此電阻,此時(shí)鉗形地阻表工作原理中所提的假設(shè)條件不能滿足,故而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有較大偏差。
  2.注意測(cè)量位置,選取合適的測(cè)量點(diǎn)
  選取的測(cè)量點(diǎn)不同,測(cè)得的結(jié)果是不同 的,如在圖4中的A、B、C三點(diǎn)測(cè)得的結(jié)果是不同的,而且差別很大,根據(jù)鉗形地阻表的工作原理,這不難理解,這就要求在使用中要對(duì)測(cè)量點(diǎn)的選取加以注意。測(cè)量有時(shí)會(huì)遇到無處可夾的情況,在條件允許的情況下,可暫斷開原地線連線,臨時(shí)接入一段可夾持的跳線進(jìn)行測(cè)量。
  3.注意“噪聲”干擾
  地線上較大的回路電流對(duì)測(cè)量會(huì)造成干擾,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確,甚至使測(cè)試不能進(jìn)行,很多儀表在這種情況下會(huì)顯示出“Noise”或類似符號(hào).

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