长导体直流电阻测量不确定度来源分析及控制

摘要：

对于GB/T 3048.4-2007中规定需要采用长导体测量导体直流电阻的情况，从实际测量数据出发，分析了影响测量正确性因素，对比了不确定度因数的影响，提出应将导体长度测量与实测电阻代入公式计算后一起进行A类评定方法，并进行了评定。

关键词：

长导体；直流电阻测量；来源分析

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2015）11019302

0概述

电线电缆导体直流电阻测量的方法是GB/T 3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验》。通常检测时依据标准将从电线电缆上切取长度不小于1m的试样，安装在专用的四端测量夹具测量。该夹具外侧为电流电极，内侧为电位电极。两个电位电极之间距离定长为1m。测量1m长度导体的电阻值，并根据公式（1）换算至导体在温度为20℃时每公里长度电阻值。

同时由于铝在空气中极易被氧化的特性，其表面均有一层氧化层，而氧化层的电阻率大于铝导体本身的电阻率。虽然标准中4.3款要求：“试样在接入测量系统前，应预先清洁其连接部位的导体表面，连接处表面的氧化层应尽可能除尽。”但是该氧化层不仅存在于绞合导体的外表面，还存在于绞合导体各个单线之间。导体的截面越大，单线之间的总接触电阻随之增大。通常采用增加导体电阻试样长度的方法，减少接触电阻对导体电阻测试的影响。标准的4.4.1款推荐了几种试样的长度，因此铝芯绞线的导体电阻测量时经常出现3m、5m、10m的试样。因此需要对这种较长的导体试样进行导体电阻测量不确定度的来源分析并加以控制。

1测量步骤及环境

1.1设备及样品

（1）本次测量样品是2014年由上海电缆研究所组织的能力验证的样品，是一根长约3.5m、7根单丝绞合的铝导体。

（2）PC36C直流电阻测量仪，该试验仪内置有铜、铝导线温度校正功能。既当试验温度在15℃-25℃范围内，通过设定温度校正开关，将实测的电阻值根据GB/T3048.4推荐的公式（2）自动换算到该导线在基准温度20℃时的电阻值。

1.2样品制备

依据GB/T3048.4的要求将3.5m样品去除两端的绝缘，露出导体。由于导体表面光洁，未见明显附着物和氧化层，因此未对接触部位酸洗，直接将导体端头用铝鼻子压接。将导体安装在四端夹具上，夹具的电流电极夹在铝鼻子上，同时闭合锋利的电位电极，保证其与导体表面可靠接触。同时打开房间空调，进行恒温处理24h。

2测量不确定度影响分析及评定

根据导体直流电阻测量方法及相关文献资料，结合日常检验的经验分析其不确定度的来源主要有：

依据检测方法，需对样品进行10次独立的测量计算重复性引入的相对标准不确定度。由于长导体的特殊性，无法依靠试验夹具本身的间距控制测量时导体的长度，因此采用取下样品反复安装上夹具进行重复的测量的方法，会导致每次实测导体长度出现较大的偏差。因此只能采用先测量电阻，根据电位电极位置在导体上划出相应的标记，将样品取下后拉直依据标记位置进行长度测量的方法。

考虑到进行测量时通过导体电流会导致导体的温度上升的因素，因此将测量间隔调为5min一次。测量数据见表1。

从上表中看出第6次和第10次测量值明显小于其他8次测量，这两次测量正好处于空调启动制热不久后进行的。应该是空调制热时将环境温度提升，检测人员按照水银温度计显示的温度输入设备进行计算，而导体本身的温度未产生变化导致。随后我们将检测间隔增加到1h，并且保证空调启动后15min进行测量。测量数据见第二次测量值。

分析其原因，一方面是由于样品为绞合导体本身有一定的扭曲应力，生产出来都是卷绕在线盘上存放，导致测量时无法绝对拉直；另一方面样品的长度超过了定值夹具的测量范围，测量时人员操作、读数存在较多的不确定因素。可以预见随着样品截面积的增大，样品长度增加到5m、10m时，长度测量的难度随之增大。因此根据实际情况出发，将10次电阻测量的平均值，分别与10次长度测量值进行计算，得出数据进行A类评定。

3结束语

从整个实验及不确定评定过程来看：

测量时温度计对环境温度灵敏度，远远高于试样导体的温度，因此测量时环境温度并不能真实的反映试样的温度，因此除了按照标准要求布置温度计位置外，还应该尽量避免在空调启动后马上对温度计进行读数。

由于样品长度的特殊性，测量10次电阻值均没有将样品从夹具中取下，也没有改变夹具加持力。因此本次实验时电阻值的A类评定与设备精度的B类评定相差无几，如果能在恒温条件更好的恒温实验室中进行测量，是否能够直接使用单次测量值进行不确定评定呢？这样可以降低温度计读数造成不确定度影响。

导体长度的测量对测试结果影响很大，仅仅对测量工具进行B类评定无法真实的反映其影响，应该将10次电阻测量的平均值，分别与10次长度测量值进行计算，得出数据进行A类评定。在日常检测工作中也应该采用多次测量长度，取平均值带入公式计算导体电阻。