電線電纜導(dǎo)體直流電阻測(cè)量的誤差分析

趙剛

摘要：對(duì)于電線電纜產(chǎn)品，根據(jù)GB/T3048.4-2007標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)際檢測(cè)工作，對(duì)電線電纜中導(dǎo)體電阻項(xiàng)目的原理、實(shí)驗(yàn)過程、影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素及檢測(cè)中應(yīng)注意的事項(xiàng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電線電纜;直流電阻;截面積;電流;溫度

引言

在諸多電線電纜質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目中，導(dǎo)體電阻是重要的檢測(cè)項(xiàng)目之一。實(shí)際檢測(cè)過程中往往由于忽略某些因素，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的偏離。本文通過多年檢測(cè)實(shí)踐，分析對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響的因素并給出了相應(yīng)的解決辦法，與大家共同探討。

1.概述

電線電纜直流電阻測(cè)量的依據(jù)是GB/T3048.4-2007《電線電纜電性能實(shí)驗(yàn)方法第4部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》。試驗(yàn)的方法如下：從被測(cè)電線電纜上按要求切取不小于1m的試樣，去除試驗(yàn)導(dǎo)體外表的絕緣、護(hù)套或其他覆蓋物，露出導(dǎo)體。在試樣接入測(cè)量系統(tǒng)前，清潔其連接部位的導(dǎo)體表面，去除附著物和油污，連接處表面的氧化層盡可能除盡后，將導(dǎo)體試樣固定在專用四端卡具上，雙臂電橋的四個(gè)測(cè)試端與導(dǎo)體兩端可靠連接后閉合直流電源開關(guān)，儀器完成預(yù)熱后開始測(cè)量。調(diào)節(jié)電橋平衡。讀取電橋讀數(shù)，記錄至少四位有效數(shù)字，關(guān)閉試驗(yàn)電源后準(zhǔn)確測(cè)量卡具間被測(cè)導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度，記錄環(huán)境溫度，將測(cè)量結(jié)果換算到20℃時(shí)1km導(dǎo)體長(zhǎng)度的電阻數(shù)值作為最終的報(bào)出值。

2.系統(tǒng)誤差

一般情況下，我們檢測(cè)的樣品的導(dǎo)體電阻都遠(yuǎn)小于1Ω/m，通常采用雙臂電橋和專用的四端測(cè)量卡具，再配合試樣、標(biāo)準(zhǔn)電阻、檢流計(jì)、變阻器、電流表、連接導(dǎo)線、開關(guān)、溫度計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材，組合成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。不難看出，檢測(cè)設(shè)備的精度、檢定及校準(zhǔn)是造成系統(tǒng)誤差的主要原因。如何減少系統(tǒng)誤差呢？我們應(yīng)定期對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，以保證所有設(shè)備的精度都能滿足檢測(cè)的需要。使用雙臂電橋時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電阻和試樣間的導(dǎo)線電阻應(yīng)明顯小于標(biāo)準(zhǔn)電阻和試樣的電阻。否則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰匝a(bǔ)償，如導(dǎo)線補(bǔ)償，使線圈和引線阻值比例達(dá)到足夠平衡。對(duì)卡具的要求是每個(gè)電位接點(diǎn)與相應(yīng)的電流接點(diǎn)之間的距離應(yīng)不小于試樣截面周長(zhǎng)的1.5倍。

3.過程誤差

過程誤差我們也可以稱之為方法誤差，就是在整個(gè)測(cè)量過程中，由于方法使用不當(dāng)，或測(cè)量程序出錯(cuò)為導(dǎo)致的誤差。標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)導(dǎo)體電阻的檢測(cè)做出了明確的規(guī)定。（一）取樣。試樣的制備很重要，涉及到試樣表面處理、電流引入方式、卡具型式等。基本技術(shù)路線是減小絞合導(dǎo)體中因單線表面狀況接觸電阻的影響，使得每根單線中的分布電流均勻，以提高測(cè)量準(zhǔn)確度。截取試樣的長(zhǎng)度應(yīng)不小于1m，一邊卡具之間的距離是1m，兩個(gè)卡具20cm，所以我們一般取樣應(yīng)在1.4m-1.5m。去除試樣絕緣層，不能損傷導(dǎo)體。測(cè)量時(shí)試樣不應(yīng)彎曲也不應(yīng)導(dǎo)致試樣伸長(zhǎng)，這是因?yàn)樵嚇拥拈L(zhǎng)度和截面積都是影響導(dǎo)體電阻測(cè)量準(zhǔn)確性的因素。將試樣接入電橋前，導(dǎo)體表面應(yīng)預(yù)先清潔，去除表面污穢和油污及表面的氧化層。對(duì)測(cè)量大截面的鋁導(dǎo)體的電阻時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中有具體的要求：導(dǎo)體截面積（95-185）m2，取3m;240?m2及以上，取5m，有爭(zhēng)議時(shí)導(dǎo)體截面積185m2及以下，取5m，240m2及以上，去10m，且電流引入端應(yīng)使用鋁壓接頭壓接，其電位電極可采用直徑約0.1m2的軟銅絲在繞線外緊密纏繞1-2圈后打結(jié)，防止松動(dòng)。（二）檢測(cè)。試樣應(yīng)在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中放置一定時(shí)間，以保證導(dǎo)體溫度與環(huán)境達(dá)到平衡。也可以將試樣浸入溫度可控的液體槽內(nèi)（精密油?。?，油浴時(shí)間至少1h。測(cè)量應(yīng)在較短時(shí)間內(nèi)完成，使得檢測(cè)前后的溫度變化不大于1℃。同時(shí)可以對(duì)電線電纜的電阻值盡可能估計(jì)準(zhǔn)確，也可以參考與標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的規(guī)格型號(hào)的導(dǎo)體電阻要求值作為預(yù)設(shè)值，以減少測(cè)量時(shí)間，這樣可以減小試樣發(fā)熱或人體散熱導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度升高引起的誤差。在測(cè)量小電阻（0.1Ω），我們可以采用電流換向法，分別讀取一個(gè)正向讀數(shù)和反向讀數(shù)，取算數(shù)平均值，這里的換向并不是把電纜兩端調(diào)換，而是指調(diào)換電流輸入端子，電纜連接并不動(dòng)。在滿足試驗(yàn)系統(tǒng)靈敏度要求的情況下，應(yīng)盡量選擇較小的測(cè)試電流，因?yàn)榇箅娏魅菀讓?dǎo)致導(dǎo)體快速升溫，產(chǎn)生測(cè)量誤差。

4.環(huán)境誤差

標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于導(dǎo)體電阻測(cè)量時(shí)外部環(huán)境的要求也是非常嚴(yán)格，我們應(yīng)將測(cè)量環(huán)境要求有效控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)該參數(shù)允許波動(dòng)的范圍內(nèi)，即±1℃范圍內(nèi)。GB/T3048.4-2007標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，型式試驗(yàn)時(shí)溫度應(yīng)在（15℃-25℃）范圍內(nèi)，例行試驗(yàn)時(shí)溫度應(yīng)在（5℃-35℃）范圍內(nèi)，空氣濕度不大于85%RH，下限沒做要求。因此，選擇實(shí)驗(yàn)室時(shí)，首先應(yīng)選擇恒溫恒濕，如果沒這個(gè)條件，應(yīng)考慮空氣流動(dòng)度小，相對(duì)封閉，濕度不宜過大的房間，避免熱輻射和空氣對(duì)流。對(duì)于溫度控制設(shè)備的要求必須高，建議采用調(diào)頻雙溫空調(diào)，溫度測(cè)量設(shè)備的精度要達(dá)到0.1℃。所使用的溫度測(cè)量設(shè)備必須定期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，同時(shí)溫度測(cè)量設(shè)備應(yīng)放置在距離地面不小于1m，距離墻面不小于10cm，距離試樣不大于1m，且大致與試樣同一高度的區(qū)間內(nèi)。試樣在實(shí)驗(yàn)室放置時(shí)間不少于16h，以保證試樣溫度與試驗(yàn)環(huán)境溫度達(dá)到平衡，盡量避免因環(huán)境溫度變化造成的測(cè)量誤差。

5.人為誤差

導(dǎo)體電阻實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)人員應(yīng)通過相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)，并經(jīng)過考試合格，持有檢驗(yàn)員證方可進(jìn)行檢測(cè)。檢驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有深刻的認(rèn)識(shí)，知道對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響的因素，注重檢驗(yàn)技能的提高，能夠熟練掌握導(dǎo)體電阻測(cè)量的各種方法，讀數(shù)時(shí)認(rèn)真仔細(xì)，盡量避免人為誤差。必要時(shí)我們可以采取多人比對(duì)的方法來(lái)驗(yàn)證導(dǎo)體電阻的測(cè)量值。電阻測(cè)量值按照GB/T3048.4-2007標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定應(yīng)換算到20℃時(shí)1km導(dǎo)體長(zhǎng)度的電阻數(shù)值作為最終的報(bào)出值，在換算過程中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的要求正確的進(jìn)行數(shù)值的修約和有效數(shù)字的保留。

6.總結(jié)

任何一個(gè)測(cè)量結(jié)果，由于操作條件的限制，都會(huì)產(chǎn)生誤差，本文通過對(duì)導(dǎo)體直流電阻測(cè)量中產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的解決辦法，目的是對(duì)上述誤差做出有效控制，使測(cè)量結(jié)果更加接近真值。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T3956-2008《電纜的導(dǎo)體》

[2]GB/T3048.1-2007《電線電纜電性能實(shí)驗(yàn)方法第1部分：總則》

[3]GB/T3048.4-2007《電線電纜電性能實(shí)驗(yàn)方法第4部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》