電線電纜導體直流電阻測量的誤差分析

趙剛

摘要：對于電線電纜產品，根據GB/T3048.4-2007標準要求和實際檢測工作，對電線電纜中導體電阻項目的原理、實驗過程、影響實驗結果的因素及檢測中應注意的事項進行探討。

關鍵詞：電線電纜;直流電阻;截面積;電流;溫度

引言

在諸多電線電纜質量檢驗項目中，導體電阻是重要的檢測項目之一。實際檢測過程中往往由于忽略某些因素，導致測量結果的偏離。本文通過多年檢測實踐，分析對測量結果產生影響的因素并給出了相應的解決辦法，與大家共同探討。

1.概述

電線電纜直流電阻測量的依據是GB/T3048.4-2007《電線電纜電性能實驗方法第4部分：導體直流電阻試驗》。試驗的方法如下：從被測電線電纜上按要求切取不小于1m的試樣，去除試驗導體外表的絕緣、護套或其他覆蓋物，露出導體。在試樣接入測量系統前，清潔其連接部位的導體表面，去除附著物和油污，連接處表面的氧化層盡可能除盡后，將導體試樣固定在專用四端卡具上，雙臂電橋的四個測試端與導體兩端可靠連接后閉合直流電源開關，儀器完成預熱后開始測量。調節電橋平衡。讀取電橋讀數，記錄至少四位有效數字，關閉試驗電源后準確測量卡具間被測導線的實際長度，記錄環境溫度，將測量結果換算到20℃時1km導體長度的電阻數值作為最終的報出值。

2.系統誤差

一般情況下，我們檢測的樣品的導體電阻都遠小于1Ω/m，通常采用雙臂電橋和專用的四端測量卡具，再配合試樣、標準電阻、檢流計、變阻器、電流表、連接導線、開關、溫度計等實驗器材，組合成一個測量系統進行檢測。不難看出，檢測設備的精度、檢定及校準是造成系統誤差的主要原因。如何減少系統誤差呢？我們應定期對檢測設備進行檢定和校準，以保證所有設備的精度都能滿足檢測的需要。使用雙臂電橋時，標準電阻和試樣間的導線電阻應明顯小于標準電阻和試樣的電阻。否則應采取適當的方法予以補償，如導線補償，使線圈和引線阻值比例達到足夠平衡。對卡具的要求是每個電位接點與相應的電流接點之間的距離應不小于試樣截面周長的1.5倍。

3.過程誤差

過程誤差我們也可以稱之為方法誤差，就是在整個測量過程中，由于方法使用不當，或測量程序出錯為導致的誤差。標準中，對導體電阻的檢測做出了明確的規定。（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。基本技術路線是減小絞合導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，以提高測量準確度。截取試樣的長度應不小于1m，一邊卡具之間的距離是1m，兩個卡具20cm，所以我們一般取樣應在1.4m-1.5m。去除試樣絕緣層，不能損傷導體。測量時試樣不應彎曲也不應導致試樣伸長，這是因為試樣的長度和截面積都是影響導體電阻測量準確性的因素。將試樣接入電橋前，導體表面應預先清潔，去除表面污穢和油污及表面的氧化層。對測量大截面的鋁導體的電阻時，標準中有具體的要求：導體截面積（95-185）m2，取3m;240?m2及以上，取5m，有爭議時導體截面積185m2及以下，取5m，240m2及以上，去10m，且電流引入端應使用鋁壓接頭壓接，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，防止松動。（二）檢測。試樣應在實驗環境中放置一定時間，以保證導體溫度與環境達到平衡。也可以將試樣浸入溫度可控的液體槽內（精密油浴），油浴時間至少1h。測量應在較短時間內完成，使得檢測前后的溫度變化不大于1℃。同時可以對電線電纜的電阻值盡可能估計準確，也可以參考與標準相對應的規格型號的導體電阻要求值作為預設值，以減少測量時間，這樣可以減小試樣發熱或人體散熱導致實驗環境溫度升高引起的誤差。在測量小電阻（0.1Ω），我們可以采用電流換向法，分別讀取一個正向讀數和反向讀數，取算數平均值，這里的換向并不是把電纜兩端調換，而是指調換電流輸入端子，電纜連接并不動。在滿足試驗系統靈敏度要求的情況下，應盡量選擇較小的測試電流，因為大電流容易導致導體快速升溫，產生測量誤差。

4.環境誤差

標準對于導體電阻測量時外部環境的要求也是非常嚴格，我們應將測量環境要求有效控制在國家標準規定的檢測該參數允許波動的范圍內，即±1℃范圍內。GB/T3048.4-2007標準中規定，型式試驗時溫度應在（15℃-25℃）范圍內，例行試驗時溫度應在（5℃-35℃）范圍內，空氣濕度不大于85%RH，下限沒做要求。因此，選擇實驗室時，首先應選擇恒溫恒濕，如果沒這個條件，應考慮空氣流動度小，相對封閉，濕度不宜過大的房間，避免熱輻射和空氣對流。對于溫度控制設備的要求必須高，建議采用調頻雙溫空調，溫度測量設備的精度要達到0.1℃。所使用的溫度測量設備必須定期進行檢定或校準，同時溫度測量設備應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間內。試樣在實驗室放置時間不少于16h，以保證試樣溫度與試驗環境溫度達到平衡，盡量避免因環境溫度變化造成的測量誤差。

5.人為誤差

導體電阻實驗的檢測人員應通過相關的標準培訓，并經過考試合格，持有檢驗員證方可進行檢測。檢驗人員應對相關的標準有深刻的認識，知道對實驗過程中會對測量結果造成影響的因素，注重檢驗技能的提高，能夠熟練掌握導體電阻測量的各種方法，讀數時認真仔細，盡量避免人為誤差。必要時我們可以采取多人比對的方法來驗證導體電阻的測量值。電阻測量值按照GB/T3048.4-2007標準中規定應換算到20℃時1km導體長度的電阻數值作為最終的報出值，在換算過程中應按照標準的要求正確的進行數值的修約和有效數字的保留。

6.總結

任何一個測量結果，由于操作條件的限制，都會產生誤差，本文通過對導體直流電阻測量中產生誤差的原因進行分析，提出了相應的解決辦法，目的是對上述誤差做出有效控制，使測量結果更加接近真值。

參考文獻：

[1]GB/T3956-2008《電纜的導體》

[2]GB/T3048.1-2007《電線電纜電性能實驗方法第1部分：總則》

[3]GB/T3048.4-2007《電線電纜電性能實驗方法第4部分：導體直流電阻試驗》