余欢欢 吕茂超 桑雷 / 淮安市计量测试中心

0 引言

雷电电流流过接地装置呈现的阻抗为冲击阻抗，且接地装置对冲击电流所呈现的阻抗与工频接地阻抗是不同的，所以准确测量接地系统在大冲击电流下的瞬时冲击阻抗是非常必要的。冲击阻抗测试仪[1]就是采用冲击电流的方法对接地装置的接地阻抗进行测试，同时采用录波仪闪速真实记录冲击瞬时波形，精确测出冲击电流作用下的冲击阻抗的仪器。

国家《计量法》规定，凡用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测的计量器具必须进行强制检定。冲击阻抗测试仪涉及安全防护，但目前，国家并没有相关的技术规范，只是依据GB/T 17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地表电位测量导则》[2]、GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》[3]、DL/T 266-2012《接地装置冲击特性参数测试导则》[4]进行校准。因此本文根据冲击阻抗测试仪的实际情况及长期校准积累经验，提供一种用于校准冲击阻抗测试仪的方法。

1 冲击雷电波

冲击阻抗测试模拟的是冲击雷电波，其波形为双指数函数,其函数关系：

式中：Im—— 雷电流幅值；

A—— 波形矫正系数；

a—— 波前衰减系数；

b—— 波尾衰减系数；

t—— 时间变量

其中波前时间是指对于指数波标准冲击电流，在前沿波形上取幅值为峰值的10%到90%的B和C两点。此两点的连线与零线的交点即确定为指数波标准冲击电流的视在零点O1，O1点与BC连线另一端和峰值水平线交点的时间间隔，即为指数波标准冲击电流的波前时间T1，见图1。

半峰值时间是指对于指数波标准冲击电流，视在零点O1与波下降沿50%峰值点的时间间隔，即为半峰值时间T2，见图1。

图1 冲击雷电波波形图

2 冲击阻抗测试仪校准方法

2.1 标准器和主要配套设备及参数

1）标准阻抗准确度：0.2%；

2）数字示波器，MPE：±2%，带宽不小于100 MHz；

3）绝缘电阻表准确度等级不低于10级，额定电压 500 V；

4）工频耐压测试仪，准确度等级不低于5级。

2.2 校准项目

冲击阻抗测试仪测试项目主要有：1）外观及通电检查；2）阻抗示值误差；3）波前时间，半峰值时间；4）绝缘电阻；5）工频耐压试验等，其中外观及通电检查、绝缘电阻、工频耐压试验为常规项目，在此不做重点研究，主要对阻抗示值误差、波前时间、半峰值时间项目进行分析。

2.2.1 阻抗示值误差

冲击阻抗测试仪阻抗示值误差的校准，采用标准阻抗法，在阻抗量程2%～100%之间均匀选取，校准点不少于5点，其校准原理线路图如图2所示。

图2 校准原理线路图

冲击阻抗测试仪阻抗示值误差按照式（1）计算

式中：Δ —— 测试仪绝对误差；

R—— 测试仪阻抗示值；

R0—— 标准阻抗实际值

2.2.2 波前时间

波前时间和半峰值时间的校准接线如图3所示。

图3 波前时间和半峰值时间的校准接线

选择一冲击电流点，使采样得到的冲击电流峰值波形占满数字示波器幅值对称的5行显示格，用数字示波器光标的时间测量功能进行波前时间和半峰值时间的校准。数字示波器时间光标的显示值，即为冲击电流波前时间和半峰值时间的实际值。按式（2）（3）分别计算冲击电流波前时间和半峰值时间的相对误差。

式中：γ2—— 试验仪的波前时间相对误差；

TN1—— 波前时间指示值；

T1—— 波前时间实际值

式中：γ3—— 试验仪的半峰值时间相对误差；

TN2—— 半峰值时间指示值；

T2—— 半峰值时间实际值

3 结语

本文根据冲击阻抗测试仪长期校准积累经验，提供一种用于冲击阻抗测试仪的校准方法，在方法中阐述了校准的标准器技术参数及校准项目，通过本文的研究，有利于冲击阻抗测试仪的量值溯源。