沖擊阻抗測試儀校準方法

余歡歡 呂茂超 桑雷 / 淮安市計量測試中心

0 引言

雷電電流流過接地裝置呈現的阻抗為沖擊阻抗，且接地裝置對沖擊電流所呈現的阻抗與工頻接地阻抗是不同的，所以準確測量接地系統在大沖擊電流下的瞬時沖擊阻抗是非常必要的。沖擊阻抗測試儀[1]就是采用沖擊電流的方法對接地裝置的接地阻抗進行測試，同時采用錄波儀閃速真實記錄沖擊瞬時波形，精確測出沖擊電流作用下的沖擊阻抗的儀器。

國家《計量法》規定，凡用于貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測的計量器具必須進行強制檢定。沖擊阻抗測試儀涉及安全防護，但目前，國家并沒有相關的技術規范，只是依據GB/T 17949.1-2000《接地系統的土壤電阻率、接地阻抗和地表電位測量導則》[2]、GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》[3]、DL/T 266-2012《接地裝置沖擊特性參數測試導則》[4]進行校準。因此本文根據沖擊阻抗測試儀的實際情況及長期校準積累經驗，提供一種用于校準沖擊阻抗測試儀的方法。

1 沖擊雷電波

沖擊阻抗測試模擬的是沖擊雷電波，其波形為雙指數函數,其函數關系：

式中：Im—— 雷電流幅值；

A—— 波形矯正系數；

a—— 波前衰減系數；

b—— 波尾衰減系數；

t—— 時間變量

其中波前時間是指對于指數波標準沖擊電流，在前沿波形上取幅值為峰值的10%到90%的B和C兩點。此兩點的連線與零線的交點即確定為指數波標準沖擊電流的視在零點O1，O1點與BC連線另一端和峰值水平線交點的時間間隔，即為指數波標準沖擊電流的波前時間T1，見圖1。

半峰值時間是指對于指數波標準沖擊電流，視在零點O1與波下降沿50%峰值點的時間間隔，即為半峰值時間T2，見圖1。

圖1 沖擊雷電波波形圖

2 沖擊阻抗測試儀校準方法

2.1 標準器和主要配套設備及參數

1）標準阻抗準確度：0.2%；

2）數字示波器，MPE：±2%，帶寬不小于100 MHz；

3）絕緣電阻表準確度等級不低于10級，額定電壓 500 V；

4）工頻耐壓測試儀，準確度等級不低于5級。

2.2 校準項目

沖擊阻抗測試儀測試項目主要有：1）外觀及通電檢查；2）阻抗示值誤差；3）波前時間，半峰值時間；4）絕緣電阻；5）工頻耐壓試驗等，其中外觀及通電檢查、絕緣電阻、工頻耐壓試驗為常規項目，在此不做重點研究，主要對阻抗示值誤差、波前時間、半峰值時間項目進行分析。

2.2.1 阻抗示值誤差

沖擊阻抗測試儀阻抗示值誤差的校準，采用標準阻抗法，在阻抗量程2%～100%之間均勻選取，校準點不少于5點，其校準原理線路圖如圖2所示。

圖2 校準原理線路圖

沖擊阻抗測試儀阻抗示值誤差按照式（1）計算

式中：Δ —— 測試儀絕對誤差；

R—— 測試儀阻抗示值；

R0—— 標準阻抗實際值

2.2.2 波前時間

波前時間和半峰值時間的校準接線如圖3所示。

圖3 波前時間和半峰值時間的校準接線

選擇一沖擊電流點，使采樣得到的沖擊電流峰值波形占滿數字示波器幅值對稱的5行顯示格，用數字示波器光標的時間測量功能進行波前時間和半峰值時間的校準。數字示波器時間光標的顯示值，即為沖擊電流波前時間和半峰值時間的實際值。按式（2）（3）分別計算沖擊電流波前時間和半峰值時間的相對誤差。

式中：γ2—— 試驗儀的波前時間相對誤差；

TN1—— 波前時間指示值；

T1—— 波前時間實際值

式中：γ3—— 試驗儀的半峰值時間相對誤差；

TN2—— 半峰值時間指示值；

T2—— 半峰值時間實際值

3 結語

本文根據沖擊阻抗測試儀長期校準積累經驗，提供一種用于沖擊阻抗測試儀的校準方法，在方法中闡述了校準的標準器技術參數及校準項目，通過本文的研究，有利于沖擊阻抗測試儀的量值溯源。