测量接地电阻的步骤

一、电气测量方法

常用的测量方法有直接测量法、比较测量法和间接测量法。

1、直接测量法

在测量过程中，采用直接指示的仪器、仪表，可以直接读取被测量数值，无需度量器参与的测量叫做直接测量法。

用欧姆表测电阻、电流表测电流、电压表测电压都属于直接测量法。由于仪表接入测量电路后，会使电路的工作状态发生变化，故直接测量法的准确度较低。

2、比较测量法

在测量过程中，需要度量器的直接参与，并通过比较仪器来确定被测量数值的测量方法叫做比较测量法。比较测量法的准确度和灵敏度都比较高，适用于精密测量。根据被测量与标准量的比较方式又可分为：

1）零值法

在测量过程中，通过改变标准量使它和被测量相等，当两者差值为零时，确定出被测量数值的测量方法叫做零值法。例如用电桥测电阻、用电位差计测电动势。

2）差值法

在测量过程中，通过测出被测量与标准量的差值，从而确定出被测量数值的测量方法叫做差值法。例如用不平衡电桥测电阻。

3）代替法

在测量过程中，将被测量与已知的标准量分别接入同一测量装置，若维持仪表读数不变，这时被测量即等于已知标准量，这种测量方法叫做代替法。

3、间接测量法

根据被测量和其他量的函数关系，先测得其他量，然后按函数关系计算出来的一种方法叫做间接测量法。例如用伏安法测量电阻。间接测量法误差较大，在准确度要求不高的场合或直接测量有困难时采用。

二、电气测量误差

测量误差是指测量结果与实际值之间的差异。测量误差产生的原因，除了仪表的基本误差和附加误差的影响外，还由测量方法的不完善、测量人员操作技能和经验不足以及人的感官差异等因素造成。

1、误差分类及其产生原因

根据误差的性质，测量误差一般分为系统误差、偶然误差和疏失误差三类。

1）系统误差

是一种遵循一定规律，在测量过程中保持不变的误差。造成系统误差的原因有：

（1）测量设备的误差

标准度量器、仪表本身具有的误差。如刻度不准确等造成的系统误差。

（2）测量方法的误差

测量方法不够完善，测量仪表安装或配线不当，外界环境变化以及测量人员操作技能和经验不足造成的系统误差。如引用近似公式、接触电阻等造成的误差。

2）偶然误差

是一种大小和符号都不固定的误差。这种误差主要是由于外界环境（如温度、湿度、电场、磁场等）的偶然变化引起的，在重复进行同一个量的测量过程中，其结果往往不完全相同。

3）疏失误差

是一种严重歪曲测量结果的误差。它是因测量时的粗心或疏忽造成，如读数错误、记录错误等。

2、测量误差的消除

1）系统误差的消除

（1）对度量器、测量仪器、仪表进行校正；采用合理的测量方法或配置适当的测量仪器；改善仪表安装质量和配线方式。

（2）正负消去法，就是对同一量反复测量两次，如果其中一次误差为正，另一次误差为负，取其平均值后就可以消去这种系统误差。例如为消除外电场对电流表读数的影响，可把电流表放置的位置掉转180^o^再测一次，两种放置测量结果产生的误差符号正好相反。

（3）代替法，即将被测量用已知量代替，代替时仪表的工作状态不变。仪表本身的不完善和外界因素的影响对测量结果将不再发生作用，从而消除了系统误差。

2）偶然误差的消除

对于偶然误差，不能用试验的方法加以消除，只能根据多次测量，从偶然误差的总和中用统计的方法加以处理，因此，通常采用增加重复测量次数的方法来消除偶然误差对测量结果的影响，测量次数越多，其算术平均值就越接近于实际值。

3）疏失误差的消除

疏失误差严重歪曲了测量结果，因此包含有疏失误差的测量结果应抛弃不用。

三、电气测量仪表

电气测量仪表可分为两大类，即电测量指示仪表和比较仪器。电测量指示仪表又称为直读仪表，其特点是直接将被测电量转换为可动部分的偏转角位移，并通过指示器在标尺上显示被测电量的大小。比较仪器用于比较法测量，它包括各类交、直流电桥等测量仪器。

1、磁电系仪表

1）结构简图

2）作用原理

可动线圈置于永久磁铁的气隙磁场中，电流通过时产生扭转力矩，当与游丝的反向转矩平衡时，指针的偏转角大小与被测电流的大小成正比。

3）用途

磁电系仪表只能用来测直流，仪表的灵敏度和精确度较高,多用来制作携带式电压表和电流表、万用表。

2、电磁系仪表

1）结构简图

2）作用原理

被测电流通过固定线圈时，固定铁片与可动铁片同时被磁化，呈现同一极性，同性相斥，产生正比于两种铁片磁性强弱的转动力矩。磁性强弱正比于通入固定线圈的被测电流，指针偏转角与被测电流的平方成正比。

3）用途

主要安装在配电盘上，作变化不大的电流、电压指示。既可以测直流，也可以测交流，但精度不高。

3、电动系仪表

1）结构简图

2）作用原理

固定线圈和可动线圈分别通入电流，由于载流导体磁场间的相互作用产生力矩。指针的偏转角度与两个线圈中电流的乘积成正比。

3）用途

用于功率表、频率表、相位表、交直流电压、电流表。既可以测直流，也可以测交流，精度比电磁式仪表高。

4、铁磁电动系仪表

1）结构简图

2）作用原理

固定线圈制成电磁铁形式，可动线圈增加一个铁芯，从而增加了仪表的偏转力矩。由于铁芯的磁滞和涡流影响，降低了仪表的准确度。

3）用途

用于功率表、功率因数表、频率表。

5、感应系仪表

1）结构简图

2）作用原理

当电压线圈和电流线圈通过被测电路的交变电流时，两线圈分别产生交变磁通。铝盘在交变磁通的作用下，感应产生涡流。此涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，引起活动部分转动。

3）用途

主要用于电度表。

6、磁电系比率表

1）结构简图

2）作用原理

磁电系比率表由两个绕向相反，且在空间互成角度的可动线圈及可动线圈内带缺口的环形铁芯、永久磁铁和指针组成。磁电系比率表没有反作用力矩的游丝，故平时指针可停留在标度尺的任何位置。

3）用途

用于兆欧表、相位表、频率表。

四、电流的测量

1、直流电流的测量

1）测量直流电流时，电流表应串联在被测电路中。接线时被测电流的流入端接电流表的“+”接线端钮，流出端接“-”接线端钮。

2）根据被测电流的大小选择电流表的量程。如果事先估计不出被测电流的大小范围，则应先使用量程较大的电流表，然后再换一个合适量程的电流表测量。

3）磁电系表头的线圈和游丝都很细，不能通过较大的电流。如下图所示，在表头两端并联分流电阻扩大其量程。

图中I是被测电流，I₁是通过表头的电流，R₁是表头的内阻，IF是通过分流电阻RF的电流。根据

I₁R₁=IFR F =(I-I₁)RF，整理后得

I=I₁(1+R₁/R F )，令K=1+R₁/R~F~，则I=I₁K。并联分流电阻R~F~后电流量程扩大了K倍，被测电流实际值等于表头读数乘以电流量程扩大倍数K。已知表头内阻R₁，需要扩大量程K倍测量较大电流时，并联的分流电阻

R F =R₁/(K-1)。

4）在实际测量中，分流电阻常被做成单独的装置，称为外附分流器，如下图所示，它有两对接线端钮，粗的一对叫电流接头，串接在被测大电流电路中；细的一对叫电位接头，和磁电系测量机构并联。

2、交流电流的测量

1）使用电磁系或电动系电流表测量交流电流时，接线方式和量程的选择与直流电流测量基本相同，只是交流电流表与被测电路接线时不必考虑极性问题。

2）电磁系或电动系电流表将固定线圈分段，通过连接片、转换开关的不同连接方法来改变分段线圈的串、并联方式，以获得不同的量程。

3）当测量较大的交流电流，需要扩大电流表的量程时，一般采用加接电流互感器。测量的实际电流值等于电流表的读数乘以互感器的变比。

五、电压的测量

1、直流电压的测量

1）测量直流电压时，电压表应与被测电路并联。磁电系电压表在使用时应将被测电压的高电位端接电压表“+”接线端钮，低电位端接“-”接线端钮。

2）需要扩大电压表量程时，如下图所示，在表头上串联一个分压电阻。

已知表头内阻和分压电阻时，被测电压与电压表显示值的关系为：

U=Uv(1+Rs/Rv)。

2、交流电压的测量

1）交流电压表的接线方式和量程选择与直流电压表基本相同，只是交流电压表接线时不必考虑极性问题。

2）采用有电压互感器的电压表测量交流电压时，测量的实际电压值等于电压表的读数乘以互感器的变比。

六、直流电阻的测量

1、测量的目的和意义

直流电阻的测量是电气设备安装、大修和预防性试验中不可缺少的测试项目之一。电气设备在制造、运输、安装或运行中发生振动和受到机械应力，可能造成导线断裂、接头开焊、接触不良、匝间短路等缺陷。测量直流电阻的目的就是鉴定设备导线连接的质量，以便及时发现和消除隐患，保证电气设备安全可靠地运行。试验过程中需要测量直流电阻的有断路器导电回路、母线连接处、感性负载绕组等。

2、测量直流电阻的方法

1）电阻表法

用电阻表包括万用表的欧姆档，测量直流电阻最为方便，可以直接读取被测电阻的数值，但这种测量方法受电阻表精度及量程的影响，只能测出一个大概的电阻数值。

2）电压降法

（1)电压降法是指在被测电阻上通以直流电流，测量其两端的电压和通过的电流，然后利用欧姆定律计算被测的直流电阻值。测试方法有下面两种：

图a适合测量阻值较大的电阻，图b适合测量阻值较小的电阻。实际测量中，这两种方法由于仪表本身总有一定的内阻，测得的电压U和电流I经过欧姆定律计算后的直流电阻值R，并不是真实的被测电阻值Rx。

（2)智能型回路电阻测试仪可以理解为上图b所示的接法。接线时要求电流测试线（粗线）接外侧，电压测试线（细线）接内测。下图为断路器导电回路电阻测量图。

3）电桥法

用电桥平衡的原理测量直流电阻的方法称为电桥法。测量直流电阻常用的仪器有单臂电桥和双臂电桥。

（1）单臂电桥

当R1上的电压降等于R3上的电压降时，A、B两点间没有电位差，I1流经R1和R 2 ，I2流经R3和R 4 ，此时检流计中没有电流，电桥处于平衡状态。由Uca=Ucb可推导出R1R 4 =R3R 2 。若将R1换成被测绕组电阻Rx，并将R2和R4做成一定比例的可调电阻，R3为平滑的可调电阻，调节R3可使电桥达到平衡。则Rx=R~2~R~3~/R~4~。Rx包括了连接引线上的电阻，被测的实际电阻等于Rx减去引线电阻。被测电阻越小，引线电阻造成的误差越大。所以单臂电桥常用于测量1Ω以上的电阻。

（2）双臂电桥

①如上图，当检流计中没有电流通过时，C、D两点间的电位相等。可推导出Rx=RNR 3 /R 4 。实际上电阻中包含了引线电阻，要使等式成立，引线必须采用四根截面积相同、长度相等的相同导线，否则会引起一定的测量误差。双臂电桥能够消除引线和接触电阻带来的测量误差，适用于测量准确度要求较高的小电阻。

②测量直流电阻的步骤

a、接通测量仪器电源，首先调节电桥检流计机械零位旋钮，使检流计指针处于零位。

b、接入被测电阻时，双臂电桥电压端子P1、P2引出线应比电流端子C1、C2引出线的接线更靠近被测电阻的两端。

c、测量前首先估计被测电阻的数值，并按估计的电阻值选择电桥的标准电阻RN和适当的倍率进行测量，充分利用比较臂可调电阻各档位。测量时先按下电源按钮B接通电流回路，待电流达到稳定值时再按下检流计按钮G接通检流计。调节读数臂阻值使检流计处于零位，被测电阻等于读数臂指示乘以倍率。

d、测量结束时，先断开检流计按钮G，再断开电源按钮B，以免测量具有电感的直流电阻时产生的自感电动势损坏检流计。

3、测试结果的温度换算

直流电阻的测试值受温度影响比较明显，在比较测得的直流电阻值时，应准确测量被测电阻的温度，并将不同温度下测得的直流电阻值换算到同一温度下。换算公式为：

Rx=Ra（T+tx）/（T+ta）式中

Rx为换算至tx时的直流电阻；

Ra为ta时所测得的直流电阻；

T为温度换算系数，铜235，铝225；

tx为需换算Rx的温度；

ta为测量Ra时的温度。

七、接地电阻的测量

接地电阻的大小直接影响接触电压和跨步电压的高低。接地装置投入使用前和使用中都需要测量接地电阻的实际值，以判断其是否符合要求。常用的测量方法有电流-电压表法和接地电阻测量仪测量法两种。

1、接地电阻测量仪

电流-电压表法比较麻烦，需要独立的交流电源以及装设辅助接地体用作电流极等。接地电阻测量仪自身能产生交变的接地电流，无需外加电源，并且电流极和电压极也是配套好的，因此使用简易，携带方便，且抗干扰性较好。接地电阻测量仪一般有E、P、C三个接线端钮，测量时分别接于被测接地体、电压极和电流极。

2、测量接地电阻的步骤

1）拆开接地干线与接地体的连接点或拆开接地干线上所有接地支线的连接点。

2）将电压极棒（电位探针）插入离接地体20m的地下，电流极棒（电流探针）插入离接地体40m的地下，且均应垂直插入地面约400mm深处。

3）将接地电阻测量仪放在接地体附近平整的地方，然后再进行接线：

（1）用最短的连线连接E端和被测接地体；

（2）用较长的连线连接P端和20m远电压极接地棒；

（3）用最长的连线连接C端和40m远电流极接地棒。

4）根据被测接地体的电阻要求，先调节好粗调旋钮；

5）以大约120r/min的转速均匀摇动手柄，当表针偏离中心时，边摇动手柄边调节细调拨盘，直至表针居中并稳定为止；

6）以细调拨盘的读数乘以粗调定位的倍数，结果便是被测接地体的接地电阻值。

3、测量接地电阻的注意事项

1）测量接地电阻应停电进行。

2）测量接地电阻应在土壤导电率最低时进行。

3）用接地电阻测量仪测量时，将电位探针插在离接地体20m的地下,电流探针插在离接地体40m的地下。

4）用接地电阻测量仪测量时，若标度盘的读数小于1，可将倍率标度置于较小的倍数，再调整标度盘以得到正确读数。若检流计灵敏度过高，可将电位探针（电压极棒）插浅一些，反之，可沿电位探针和电流探针（电流极棒）注水，使土壤湿润。

5）测量时必须将被测接地体同其它接地体分开，同时应尽可能把测量回路同电网分开，以利于测量安全及消除杂散电流引起的误差，防止测量电压反馈到被测接地体相接的其他导体上而引起事故。

6）测量时被测接地体应与接地线断开。

7）两极的位置要避开架空线路和地下金属管道的走向，应布置在与它们垂直的方向上。

8）应避免在雨后立即测量接地电阻。

9）测量时在电流极周围会有较大的跨步电压，故在其30～50m范围内要禁止人畜进入。