电线电缆导体直流电阻试验能力验证分析

电线电缆导体直流电阻试验能力验证分析

潘钰

宝胜科技创新股份有限公司江苏扬州225800

摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，我实验室参加了国家电线电缆质量监督检验中心组织的电线电缆产品——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

随着GB50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》的颁布，规范对建筑节能的要求不断提高，甚至电线电缆的要求也包括在建筑节能中。根据DBJ15-65-2009《广东省建筑节能工程施工质量验收规范》10.2.2规定：低压配电系统选择电缆、电线截面积不得低于设计值，进场时应对其每芯导体电阻值进行见证取样送检，每芯导体电阻值应符合相关的规定。作为建设工程质量监督检测机构的检测人员，在熟练掌握检测技术之余，还要能分析检测方法及其过程的科学性，分析检测过程中影响检测结果的各个因素（误差来源），以保证检测结果的正确性，对样品质量进行科学的评价。测量不确定度是说明测量水平的极其重要的指标，但在日常检测中，检测人员却很少对测量结果进行不确定度评价，这直接影响到测量结果的准确性和有效性，进而影响到检测项目的合格判定。适逢广东省质量技术监督局于2013年8月对具备导体电阻检测能力的实验室开展能力验证，笔者作为检测人员参与到了此次能力验证中。在此次能力验证中，对所提供样品的导体直流电阻进行了测量，并对测量结果进行了不确定度评定，最终测量结果满足要求，测量不确定度亦满足GB/T3048.4-2007中“型式试验时测量误差应不超过±0.5%”的要求，顺利通过了此次能力验证。本文将围绕能力验证中所提供样品的其中一芯导体进行导体电阻测量不确定度评定，并根据不确定度评定提出相应的措施以提高测量结果的准确性和有效性，希望对广大导体电阻检测人员有所帮助。

1检测

（1）检验设备。QJ36S直流电阻测试仪（上海双特电工仪器有限公司，是高精度、高性能微处理器控制的电阻测试仪。它的量程范围30mΩ~30Ω。可以测试0.1μΩ~30Ω的电阻，基本准确度0.02％）；专用的四端测量夹具（四端夹具的外侧一对为电流电极，内侧一对为电位电极。电位接触由相当锋利的刀刃构成，且互相平行，均垂直于试样。每个电位接点与相应的电流接点之间的间距不小于试样断面周长的1.5倍）；温度计（最小刻度为0.1℃）；钢直尺（最小刻度为1mm）。（2）样品规格。一段长度约1.5米的电线。（3）样品预处理。样品两端去掉绝缘后放置20小时后检测（去除绝缘时应小心进行，防止损伤导体）。（4）试验环境。温度为15℃~25℃，空气湿度不大于85%。在试样放置和试验过程中，环境温度的变化应不超过1℃（温度计距离地面应不少于1m，距离墙面应不少于10cm，距离试样应不超过1m，且二者应大致在同一高度，并应避免受到热辐射和空气对流的影响）。（5）直流电阻测试仪清零校准。按“清零”键进入准备清零界面，在开始清零前请按正确的测试端短路方法连接测试夹，按“确定”开始清零。清零完毕后仪器返回测试状态。（6）测试条件。测试电流0.2A，环境温度20℃±1℃。（7）测量。每次测量用不同方向的电流分别对试样进行试验，试验结果取其平均值（每个样品正负电流需进行两次测量，试验结果取两次测量的平均值。测量数据和结果均保留三位小数。导体温度（环境温度）精确至小数点后一位数字）。（8）20℃时每公里长度导体直流电阻值换算公式：公式中，R20为20℃时每公里长度导体直流电阻值(Ω/km)；Rt为t℃时L长电缆的导体直流电阻实测值(Ω)；t为测量时的导体温度（环境温度）(℃)；α20为导体材料20℃时的电阻温度系数，α20=0.00393(1/℃）；L为样品的测量长度(1.000m)。（9）测量数据：实心导体样品的六次测量数据见表1。根据测量数据，可得单次测量的实验标准偏差为：。

2不确定度分析

2.1截面积

通常对于同一规格（标称截面积）铜导体，实测截面积越大，该铜导体直流电阻就越小，反之实测截面积越小，该铜导体的直流电阻就越大。在生产过程中，为了提高电线电缆铜导体的生产效率，生产人员经常凭着多年工作经验使用称重法来测试铜导体的截面积，从而判断该铜导体直流电阻。采用不同截面积试生产了３根３００ｍｍ２规格（标称截面积为３００ｍｍ２）的铜导体，并对其导体直流电阻进行了测试，测试结果如表２所示。可见，铜导体直流电阻受其截面积影响较大，且截面积越大，铜导体直流电阻就越小。因此，为确保铜导体直流电阻合格，必须按工艺标准要求的截面积生产铜导体。在生产过程中，生产人员可自行测试铜导体的截面积，只要生产的铜导体截面积不低于工艺标准要求，即可判定该导体直流电阻合格。

2.2评定标准不确定度

（1）由于读数不重复引起的标准不确定度分量uA按A类评定如下：===)()(RsRuuA0.000166667（2）由系统影响引入的测量不确定度分量u按B类评定如下：①QJ36S直流电阻测试仪的测量不准确引入的标准不确定度分量uB1。根据校准证书，QJ36S直流电阻测试仪相对标准不确定度为urel=8.6×10-4（k=2）,6次测量的算术平均值R=1.722166667mΩ/m，其标准不确定度uB1为：②温度计的测量不准确引入的标准不确定度分量uB2。根据校准证书，0.1℃分度值的温度计扩展不确定度为U=0.3℃,假设温度t服从均匀分布，包含因子=k3，其标准不确定度uB2为：③钢直尺的测量不准确引入的标准不确定度分量uB3。根据检定证书，长度1000mm，1mm分度值的直尺最大允差为0.20mm，假设长度L服从均匀分布，包含因子=k3，其标准不确定度uB3为：

2.3电桥带来的不确定度

0.05级电桥最大量程为200mΩ时的基本误差极限±（0.1%Rx+0.02%Rm）Ω，此时的基本误差极限绝对值为0.0%Ri+0.02%Rm=63.64μΩ＞10μΩ（电桥所选档位的分辨力），且考虑到基本误差极限与分辨力同属电桥的计量特性，存在一定的相关性，故在考虑电桥所引起的不确定度时选择此时的基本误差极限为不确定度来源。

结语

根据上述测量不确定度的评定结果，测量不确定度与测量相关的各个因素关系密切。从不确定度的合成中我们可以看到，本次测量不确定度的4个分量的中，出现数量级上的区别，其中由电桥引起的不确定度分量为最大，由测温系统、测量重复性及线缆长度测量引起的不确定度分别次之。为提高日常检测中的测量准确性，降低整体测量系统所引起的不确定度，提出以下建议：在测量过程中对被测导线要校直，须经常对夹口距离进行校正，尽量减小误差；环境温度的影响也较大，同时尽量缩短检测时间，避免导体通电流后自身温度上升而造成的影响；最为重要的是，提高电桥测量精度、减小由电桥测试系统本身带来的不确定度对导体电阻测量的影响。

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.

[3]GB/T3048.4-2007电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验[S].北京：中国标准出版社，2007.

[4]夏晋燕，冯群.用QJ36电桥测量系统测量导体直流电阻不确定度分析[J].现代测量与实验室管理，2013（1）:31-32.