При измерении заземляющего оборудования погрешность результатов испытаний велика из-за различных помех, таких как несбалансированный ток нулевой последовательности и высокочастотные помехи. Сопротивление заземления особенно крупных заземляющих сетей обычно очень мало (обычно менее 0,5 Ом). Относительная погрешность, вызванная помехами, велика. Для снижения влияния помех на месте проведения испытаний в основном применяются два метода: первый — увеличение испытательного тока, второй — использование различных частот. Первый метод заключается в увеличении испытательного тока для повышения напряжения и силы сигнала, тем самым увеличивая отношение сигнал/шум (SNR) и уменьшая погрешность измерения. Этот метод является трудоёмким из-за использования большого испытательного тока (в стандарте DL/T 475–2006 рекомендуется использовать ток менее 50 А).
В данной статье представлен метод измерения сопротивления заземляющей сетки. При условии измерения тока заданной частоты и частоты промышленного тока в системе данный метод позволяет получать стабильные и надёжные результаты измерений. Проанализированы явление последовательного резонанса и особенности внешних помех, а также проведено совмещение имитационных испытаний и полевых испытаний. Обсуждается влияние частоты испытательного тока и расположения измерительных проводов на параметры Z, R и X результатов испытаний.
Сопротивление заземления заземляющей сети измеряется методом тока промышленной частоты и методом тока другой частоты. Первый метод является традиционным. Ток испытания промышленной частоты, мощность источника питания для испытаний, сечение токопроводящего провода велики, а оборудование тяжёлое. По мере приближения частоты испытания к частоте электросети техническая сложность измерительного прибора как в аппаратном, так и в программном обеспечении возрастает. Поэтому частота испытания большинства приборов для испытаний на сторонней частоте значительно отличается от 50 Гц, а эквивалентность результатов испытаний на сторонней частоте и результатов испытаний на промышленной частоте требует особого внимания. Во-первых, был разработан уникальный аппаратно-программный метод защиты от помех.
Этапы и методы эксплуатации
1. Прибор измеряет сопротивление заземления путём измерения отношения повышения потенциала заземляющего оборудования к току, протекающему в заземляющее оборудование.
2. Источник питания с переменной частотой и постоянным током может выдавать испытательный синусоидальный ток с частотой 45 Гц или 55 Гц. Выходная частота регулируется микрокомпьютерной системой, а выход изолирован и осуществляется через клеммы E и C на панели приборов. Коэффициент усиления усилителя напряжения очень высок. Усилитель с высоким входным сопротивлением усиливает напряжение между выводами P1 и P2 и подаёт его на фильтр. Усилитель тока усиливает сигнал тока, полученный от трансформатора тока (ТТ), и направляет его на фильтр, предназначенный для подавления помех и пропускания только сигнала частотой 45 Гц, тогда как аналого-цифровой преобразователь (АЦП) использует сигналы частотой 55 Гц для преобразования сигналов напряжения и тока в цифровые данные, подлежащие анализу микрокомпьютерной системой.
3. После того как пользователь начнёт измерение сопротивления заземления, прибор сначала включает источники питания с отличающейся частотой, чтобы установить выходную частоту на уровне 45 Гц. После стабилизации тока микрокомпьютерная система получает данные о формах напряжения и тока через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и выполняет цифровую фильтрацию для расчёта напряжения V45 и тока I45, а также их фазового сдвига; далее вычисляются импеданс Z45, резистивная составляющая R45 и реактивная составляющая X45. Затем частота выходного сигнала источника питания переключается на 55 Гц. После выполнения тех же шагов рассчитываются импеданс Z55, резистивная составляющая R55 и реактивная составляющая X55. Среднее значение Z45 и Z55 используется в качестве сопротивления заземления промышленной частоты Z50. Наконец, источник питания с нестандартной частотой отключается, а результаты измерений отображаются на ЖК-экране. Таким образом, при измерении импеданса прибор измеряет два входных напряжённых вывода P1 и P2. Отношение напряжения источника питания к выходному току.