电线电缆导体直流电阻试验能力验证分析李杰

电线电缆导体直流电阻试验能力验证分析李杰

李杰

江苏宝胜精密导体有限公司江苏扬州225800

摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，我实验室进行了导体直流电阻试验的能力验证，通过样品预处理、直流电阻测试仪清零校准、测量、计算，分析了测量重复性、仪器仪表的准确度、环境温度等因素对测量结果的影响，进行了导体直流电阻测量的不确定度分析。

关键词：导体直流电阻；能力验证；不确定度

引言

导体直流电阻是表征电缆导电能力的重要指标之一。由于导体损耗主要是由导体材料的导电系数决定，为了减少电缆导体的损耗，目前我国电缆中最普遍的导体材料为导电系数较小的金属铜，因此准确测试电线电缆铜导体直流电阻对电线电缆导电能力和安全性的评定有着重要的意义。通常采用QJ57电桥对电线电缆铜导体直流电阻进行测试。为了能更真实、有效、准确地测试铜导体直流电阻，根据长年从事测试工作以及经常深入车间跟踪生产铜导体机台的经验，本文以第２类绞合铜导体为例，对影响铜导体直流电阻测试值的因素进行了分析。

1概述

电线电缆的导体电阻检测项目是表征电线电缆导体特性的重要技术指标之一，历来是质检部门对电线电缆产品进行质量监督检验的主要项目之一，故一直受到电线电缆生产企业的高度重视。准确测量电线电缆的导体电阻对电线电缆的安全使用有着重要的实际意义。目前，常规的导体电阻检测均采用QJ57直流双臂电桥，然而，所有测量结果都不可避免地存在或多或少的不确定性，只有测量结果的准确,才能在检验报告中对产品质量做出正确评价，对检验结果做出正确判定。因此，对QJ57直流双臂电桥测量导体电阻的测量结果不确定度评定就尤为重要。通过对QJ57直流双臂电桥测量电线电缆导体电阻过程进行分析，确定产生不确定度的影响因素，并对其进行深入分析,对各不确定度分量和测量结果的不确定度进行评定,从而做出对测量结果的准确判定。1)测量方法依据GB/T3048.4—2007《电线电缆电性能试验方法导体直流电阻试验》。使用直流双臂电桥检测电线电缆的导体电阻,当电桥对臂阻值乘积相等时体检流计指零,此时测量盘读数乘以其倍率即为被测样品的电阻值,然后用温度修正系数至标准温度20℃时的电阻值，并换算到每千米的电阻值。2)试验样品型号规格为60227IEC01(BV)450/7502.5mm2的一般用途单芯硬导体无护套电缆，其在20℃时导体电阻的标准值为≤7.41Ω/km。使用的测量设备：QJ57直流双臂电桥（准确度：0.05级、电桥测试档置于×0.01档、该档示值误差为±0.2%Rt）、钢直尺（测量范围：0～1000mm、最大允许误差:±0.2mm）、精密温度计：(0～50℃、最大允许误差:±0.2℃)。经测试后的实测数据：温度计读数21.1℃，直流电桥读数0.69585×10-2Ω。

2误差产生的原因及措施

1）接触电势和热电势的影响及措施。导体直流电阻测量数值的时候要注意消除热电势和接触电势引起的测量误差，一般采用电流换向法，如第二种导体截面积185mm2以上的铜芯电缆，如果正反向的数值偏差太大，应注意接触接口是否有磨损。2）接触面的影响及措施。在导体检测中，接触电阻是影响试验结果的原因之一，由于导体表面暴露在空气中，导体易与空气中的水分和氧结合，生成氧化物，覆盖在导体表面，该氧化层产生的电阻率可能会大于该导体本身。当检测导体直流电阻时，样品与夹具接触连接时，中间就存在着由于氧化层而产生额外的电阻，该电阻随着氧化层厚度、与夹具的接触面的变化而变化，从而影响试验结果。所以，导体与夹具连接处表面的被氧化层应尽可能的除尽（例如用砂纸轻轻刮掉被氧化处），如使用试剂处理后，必须用水充分清洗以清理试剂残留液。3）夹具的影响及措施。《标准》第3.4条规定：对于4端测量夹具，电位接触应由相当锋利的刀刃构成，每个电位接点与相应的电流接点之间的间距应不小于试样断面周长的1.5倍。目前大部分实验室使用的电阻夹具电流极和电位极之间距离是固定的，绝大多数是30～50mm，比如，两极的距离是50mm，那么所对应的断面周长是33mm，算出来的截面积为88mm2，即截面积超过88mm2以上的电缆，用这种夹具所测出来的数并不能保证准确性。在此建议使用可调节电位极和电流极距离的夹具以满足不同截面的电缆。其次，电位接触点是相当锋利的刀刃，在测一些软导体（比如第五种导体），如果太过用力，导体很容易断丝，极大影响测出来的数值，一些实验室用软铜线缠绕4个端口，使刀口不直接接触被测导体，经笔者实践，缠绕后所测的导体值与未缠绕时的值相差不大，几乎没有影响，避免了损坏试样的问题。

3不确定度分析

3.1导体直流电阻测量不确定度的来源分析

根据实际情况，将引起导体直流电阻测量不确定度的主要分量分析如下：1)由随机影响引入的测量不确定度分量随机影响导致的读数不重复引起的不确定度。2)由系统影响引入的测量不确定度分量（1）QJ57直流电阻测试仪的测量不准确导致的不确定度；（2）温度计的测量不准确导致的不确定度；（3）钢直尺的测量不准确导致的不确定度。

3.2确定扩展不确定度

包含因子k=2(对应95％置信水平，此为能力验证试验作业指导书要求的值)，则扩展不确定度为：U=kuc(R)=0.0021Ω/km。

3.3弯曲度对导体电阻的影响

目前，检测机构检测电线电缆导体电阻都是用双臂电桥为主，测量过程中，将电线电缆通过夹具加紧，随后通过夹具端部螺杆旋紧拉直，最终拉直后的长度为测量过程中默认的1m标准长度，得出的电阻也就是默认为导体长度为1m时的电阻。该测试方法对电阻的测量具有一定的不确定性，首先，对于导体横截面积较大的电线电缆而言，在运输和存储过程中都是将其盘成圆形，以增大空间利用率，但由于长期弯曲且受电桥夹螺杆拉伸力的限制，将大规格电缆取直较为困难。对于横截面积较小的电线电缆而言，由于其弯曲程度较大，而电桥夹螺杆取直范围有限，同样无法把导线完全取直，这都将导致导体其实际检测长度偏长，进一步导致实测电阻也偏大。

4能力验证结论

能力验证结果如下：实验室结果为1.722Ω/km，稳健均值为1.723Ω/km，稳健标准差为0.006Ω/km，Z比分数为-0.17，为满意结果。因此，此次导体直流电阻试验的能力验证的结果为满意。

结语

作为第三方检测人员，在电线电缆导体直流电阻测试过程中必须紧扣标准的试验要求和试验方法，注重细节，综合考虑各方面有可能带来的误差，让检测数据更精确，从而提高检测质量。本文探讨了导体电阻的检测方法及测量误差产生的原因及相对应的措施，并对导体标称截面积的提出了笔者的理解，希望能为检测人员在导体检测时提供参考，以便更好地对电缆产品质量作出科学合理的评价。

参考文献

[1]JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京：中国标准出版社，2013.

[2]GB/T5023.2-2008额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第2部分：试验方法[S].北京：中国标准出版社，2008.