陳 敏, 張 林, 謝云濤

(揚(yáng)州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所, 江蘇 揚(yáng)州 225111)

0 引 言

接地電阻試驗(yàn)是電子電氣產(chǎn)品安全測(cè)試時(shí)進(jìn)行的最基本試驗(yàn)[1-5]。在國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證實(shí)施規(guī)則中明確規(guī)定,接地電阻試驗(yàn)作為認(rèn)證產(chǎn)品的例行試驗(yàn)項(xiàng)目必須進(jìn)行100%檢驗(yàn),同時(shí)也是確認(rèn)檢驗(yàn)的必檢項(xiàng)目之一。如果接地電阻試驗(yàn)不通過,工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品將不能出廠,在強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證初始工廠檢查時(shí)將作為認(rèn)證不通過的直接證據(jù),消費(fèi)者如果使用這種不合格的產(chǎn)品,將會(huì)給人身安全造成極大威脅。接地電阻試驗(yàn)實(shí)施過程中電流大,阻值小,影響結(jié)果的因素較多[6-7],造成復(fù)現(xiàn)性差。本文對(duì)接地電阻試驗(yàn)及其影響因素進(jìn)行探討, 以期對(duì)檢測(cè)實(shí)施及生產(chǎn)控制有所幫助。

1 接地概念

接地就是把設(shè)備的某部分通過接地裝置同大地緊密連接起來。接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備按其不同的作用,分為工作接地、保護(hù)接地、重復(fù)接地和接零[6]。

本文討論的接地指的是保護(hù)接地,原理是當(dāng)器具絕緣失效時(shí)引起易觸及金屬部件帶電,保護(hù)接地可使易觸及金屬部件和器具上的接地端子與供電線路中的接地回路連成一體,產(chǎn)生較大的回路電流,并通過供電線路中過流保護(hù)裝置動(dòng)作來切斷供電電源,使人觸及帶電的易觸及金屬部件時(shí)不會(huì)有電擊的危險(xiǎn)。

保護(hù)接地存在于0Ⅰ類器具和Ⅰ類器具中。0Ⅰ類器具[1]是指至少整體具有基本絕緣并帶有一個(gè)接地端子的器具,但其電源線不帶接地導(dǎo)線,插頭也無接地插腳。Ⅰ類器具是指電擊防護(hù)不僅依靠基本絕緣,且包括一個(gè)附加安全防護(hù)措施的器具,其防護(hù)措施是將易觸及的導(dǎo)電部件連接到設(shè)施固定布線中的接地保護(hù)導(dǎo)體上,如基本絕緣失效,易觸及的導(dǎo)電部件不會(huì)帶電。同時(shí),二者的共同點(diǎn)是都有一個(gè)接地端子。

保護(hù)接地是否有效取決于三個(gè)因素:易觸及金屬部件和器具的保護(hù)接地端子間是低電阻;器具的保護(hù)接地端子和供電系統(tǒng)形成的回路是低電阻;器具的供電系統(tǒng)中有過流保護(hù)裝置。后兩個(gè)因素不是對(duì)器具本身而言,不做討論。本文主要討論第一種情況。

2 接地電阻測(cè)試過程分析

2.1 預(yù)處理

試驗(yàn)前,將樣品放置在(23±2) ℃的環(huán)境溫度中進(jìn)行預(yù)處理,使其與環(huán)境達(dá)到熱平衡,時(shí)間一般為2～3 h,有疑問時(shí)應(yīng)延長熱平衡時(shí)間。試驗(yàn)用儀器設(shè)備,如穩(wěn)壓源、電壓表、接地電阻測(cè)試儀等也應(yīng)和樣品一同進(jìn)行預(yù)處理,一般在恒溫室中進(jìn)行。

試驗(yàn)過程中應(yīng)維持環(huán)境溫度基本恒定,可在距離樣品外沿10 cm處布點(diǎn)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

接地電阻測(cè)試設(shè)備有四端法測(cè)試和兩端法測(cè)試。為減小引線電阻和測(cè)試電極的接觸電極的影響,應(yīng)選用四端法測(cè)試。

用電流/電壓法計(jì)算得到接地電阻值時(shí),測(cè)試電路由獨(dú)立的電源、電壓表和電流表組成。因被測(cè)接地電阻值很小,應(yīng)采用電流表(相對(duì)電壓表)外接的方式來保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

為了得到穩(wěn)定的輸出電壓和輸出電流,建議試驗(yàn)時(shí)使用穩(wěn)壓源作為接地電阻測(cè)試設(shè)備的供電電源。測(cè)量前應(yīng)確保接地電阻測(cè)試設(shè)備處于合格有效的計(jì)量狀態(tài),必要時(shí)可以在測(cè)試前用標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行核查。

測(cè)量接地電阻時(shí),從空載電壓不超過12 V(交流或直流)的電源取得電流,電流值根據(jù)不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有所不同,如GB 4706.1—2005規(guī)定電流等于器具額定電流1.5倍(或25 A),GB 7000.1—2007規(guī)定電流至少為10 A,GB 8898—2011規(guī)定電流為交流25 A或直流25 A,測(cè)試時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)選擇合適的電流值。

2.3 測(cè)量點(diǎn)的選擇

測(cè)試時(shí),試驗(yàn)電流施加在器具的接地端子或接地觸點(diǎn)與易觸及金屬部件之間。

首先應(yīng)確定接地測(cè)試點(diǎn)。根據(jù)器具結(jié)構(gòu)不同,接地測(cè)試點(diǎn)的選擇也不同。如果器具帶有輸入插口,則接地測(cè)試點(diǎn)應(yīng)為輸入插口的接地端。帶有輸入插口的器具如圖1所示。

如果器具帶有電源軟線,且電源軟線只有借助工具才能更換,則接地測(cè)試點(diǎn)為器具內(nèi)與電源軟線連接的接地端子。帶有電源軟線的器具如圖2所示。

圖2 帶有電源軟線的器具

如果器具與固定布線直接連接,則接地測(cè)試點(diǎn)為器具內(nèi)的接地端子。與固定布線直接連接的器具如圖3所示。

圖3 與固定布線直接連接的器具

其次應(yīng)確定測(cè)試的易觸及金屬部件。易觸及部件的定義:用IEC 61032的B型試驗(yàn)探棒能觸到的部件或表面,如果該部件或表面是金屬的,則應(yīng)包括與其連接的所有導(dǎo)電性部件。一般來說,較難判斷的是器具帶有金屬部件的蓋子(如有)是否需要測(cè)試,而蓋子上的金屬部件并未保持接地連續(xù)性。帶玻璃觀察窗的器具如圖4所示。

圖4 帶玻璃觀察窗的器具

筆者認(rèn)為是否需要考察蓋子上金屬部件的接地連續(xù)性,取決于蓋子上的非金屬材料是否達(dá)到附加絕緣或加強(qiáng)絕緣的要求。對(duì)于Ⅰ類器具,接地措施是為了防止基本絕緣失效,使用者易觸及的金屬部件帶電有電擊危險(xiǎn)。如果器具的易觸及金屬部件與帶電部件間達(dá)到雙重絕緣或加強(qiáng)絕緣的要求,則不需要有接地措施來預(yù)防這種意外的出現(xiàn)。對(duì)圖4的器具,蓋子A部分與帶電部件間已經(jīng)達(dá)到基本絕緣的要求,則蓋子的B部分與帶電部件間如果達(dá)到加強(qiáng)絕緣的要求或者B部分與A部分間達(dá)到附加絕緣的要求,則形成Ⅰ類器具的Ⅱ類結(jié)構(gòu),則蓋子的B部分就不需要與器具的接地端子連接,也不需要考察它們之間的接地電阻。

測(cè)試時(shí)應(yīng)多測(cè)幾個(gè)金屬部件的易觸及位置,選擇最大值作為測(cè)試結(jié)果。多次測(cè)量時(shí),由于大電流的作用導(dǎo)致器具發(fā)熱,應(yīng)在兩次測(cè)量間使器具充分冷卻,達(dá)到熱平衡后再測(cè)量。

3 結(jié) 語

接地電阻測(cè)試是精密測(cè)量,應(yīng)控制影響因素,準(zhǔn)確判斷測(cè)試點(diǎn),得到最佳結(jié)果。其準(zhǔn)確測(cè)量不僅反映實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)水平,而且也為生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提供依據(jù)。