电缆质检中导体直流电阻测量不确定度探讨

摘要： 根据国家的规定，应用在低压配电系统中的电线电缆，其导体电阻值不应大于标准规定值，为了保障运行安全，不管是电缆生产企业还是技术监督部门的检验机构，电缆导体电阻都是必须检验的项目，也是消费者（使用方）最关心的检验项目。测定不确定度是影响测定水平的重要指标，但是由于各种因素的影响，检测人员往往会忽略对于不确定度的评价，这就在一定程度上影响了检测结果的有效性与准确性。本文主要分析电缆质检中导体直流电阻测量的不确定度。

Abstract： According to national regulations， the conductor resistance value of wire and cable that applied in the low voltage distribution system should not be greater than standard value， to guarantee the safe operation， the cable conductor resistance of both cable production enterprise and test institutions of technology supervision sector is the necessary test project， and it's also the most concerned test project of consumers （using party）. Measurement of uncertainty is the important indicator of impacting measuring level， but due to the influence of various factors， inspectors often overlook the evaluation of measurement uncertainty， which affects the validity and accuracy of the test result to some extent. This paper analyses uncertainty degrees of measurement of direct-current resistance in the cable quality inspection.

关键词： 电缆质检；导体直流电阻；不确定度

Key words： cable quality inspection；direct-current resistance of the conductor；the uncertainty

中图分类号：TM934.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0074-02

0 引言

测量不确定度就是测量结果无法肯定的程度，不确定度与测量结果有着密切的联系，表征合理的赋予被测量之值的分散性参数。根据相关规定，应用在低压配电系统中的电线电缆，其导体电阻值不应大于标准规定值，为了保障运行安全，不管是电缆生产企业还是技术监督部门的检验机构，电缆导体电阻都是必须检验的项目，也是消费者（使用方）最关心的检验项目，所以都会通过测量电缆的导体电阻来考核该电缆是否符合标准要求，也就是说该电缆是否合格，使用方使用前需要对每芯导体电阻值进行送样检验，只有保证每芯导体电阻值小于国家标准规定值，才能保障运行安全。

因此，质检机构的检测人员必须要严格地遵照国家规定进行检验，不仅需要掌握好相关的检验技术，还需要有分析能力，能够分析出影响检测结果的误差来源，这样才能够保障检测数据的准确性。测定不确定度是影响测定水平的重要指标，但是由于各种因素的影响，检测人员往往会忽略对于不确定度的评价，这就在一定程度上影响了检测结果的有效性与准确性。本研究对某电缆进行质量检测，同时，对结果开展了不确定度的评价，评定结果显示，测量结果符合国家规定的相关标准，下面就以能力验证中某导体进行导体电阻测量不确定评定为例来分析提升检测结果准确性的渠道，希望能够为检测人员提供帮助。

1 仪器设备与测量对象

被测样品为1×0.75mm2的铜导线，长度共计2000mm。

仪器设备有QJ84A型数字直流电桥、玻璃水银温度计与DQ-II型线缆测量夹具。其中QJ84A型数字直流电桥选择200mΩ量程，档位分辨率为10μΩ，准确度等级可以达到0.2，基本误差极限为（0.1%Rx-0.02%Rm）Ω。玻璃水银温度计测量范围为0-50℃，分度为0.1℃。DQ-II型线缆测量夹具配备了量程为0-1000mm的钢直尺，精度为1mm。

2 测量方式

具体测量方式如下：

2.1 环境温度与测量方式 样品放置在湿度小于75%、温度为20℃的环境中，放置时间为24h以上，在这一过程中，实验室温度需要控制在±1℃之内。测量时，使用温度计来测量周围环境的温度，温度计距离墙面保持在50cm、距离地面为1.1m、距离样品为0.15m，测量过程不会受到空气对流因素以及辐射因素的影响。

2.2 试验的制备方式 在待测电缆中取其中1300mm作为试样，将两端各170mm与电缆测量夹位置相连的绝缘层或覆盖物去除，最好使用单面刀片小心用力绕电缆一周将绝缘层剥离，避免损伤导体。

2.3 导体电阻测量方式 将电桥开关打开，预热5分钟，对电桥20mΩ档进行准确度以及零位校准，同时，看电缆与电桥测量夹具导线连接情况，看接触是否良好正确。以上流程完成后，测量电阻值，选择好量程，本组试验量程控制在200mΩ，将试验拉直设置在测量夹具中，在拉直的过程中避免导体出现扭曲与伸长的情况，将电桥测量键位按下，在数值达到稳定之后，按下保持键，保持测试数据，完成后将测量键复位。记录电阻值测试数据与测试温度，分别用Ri与ti表示，完成后，保持样品状态不变，使用电流换向法将由于热电势与触电势引起的测量误差，将电桥接线反接，按照如上的方式继续测量电阻值测试数据与测试温度，详细记录。

2.4 检测结果分析 将20℃环境下测量的电阻值根据以下计算方式换算为电缆在20℃，长度在1km的电阻，具体计算方式如下：R20it=■×■

在上式之中，ti为测量试验温度，Ri为在ti环境下，长度为L电缆的电阻值，a20是导体材料在20℃环境下的电阻温度系数，本组测量样品为铜导体，因此，电阻温度系数取0.003393℃-1。

3 导体直流电阻测量不确定度模型的建立

不确定度与电桥测量系统、电阻夹具、温度测量以及电缆不平直四个因素有着密切的关系，其中由电桥引起的不确定度使用B类进行评定，由多次重复测量因素的不确定度采用A类进行评定，由线缆长度测量引起的不确定度采用B类评定，由测温系统引起的不确定度使用B类进行评定。

3.1 测量不确定度A类评定分析 由温度测量与多次测量因素引起的不确定度使用A类进行评定，在该种检验环境下，对长度为L的被测电缆导体电阻连续进行10次测量，根据贝塞尔公式，测量过程中产生的标准差可以用如下的计算方式进行表示：

s （R20it）=■=2.15×10-2Ω/km

3.2 测量不确定度B类评定分析

3.2.1 电桥引起的不确定度 0.05级电桥最大量程在200mΩ的情况下，其基本误差极限绝对值大于10μΩ，考虑到分辨率与误差极限都属于电桥计量的特征，两者之间具有一些相关性，因此，在分析由于电桥导致的不确定度时，选择基本误差极限作为不确定度的来源，那么可以得出：ui（R）-（0.1%Ri+0.02%Rit）/■

3.2.2 测温系统引起的不确定度 由测温系统不确定度评定引起的计算测量系统不确定度包括两种情况，第一种就是由于温度计本身引发的测定不确定度，第二种是由于多次重复测量环境温度引发的不确定度。从本组测量情况来看，温度计分度等于0.1℃，那么温度变化半宽就是0.1℃，将其极为均匀分布，这就能够得出，由于温度计测量引起的不确定度为5.77×10-3℃。

由于电缆长度测量引起的不确定度包括两个部分，第一个就是由于电阻夹具引起的不确定度，第二个是由于电缆不平直引起的不确定度。被测导体长度由电阻夹夹口距离决定，本研究采用的夹具长度误差为0.11mm，因此，校准结果扩展不确定度为0.09mm。

4 结语

根据评定结果可以得出，在4个分量中出现数量级差别，在这其中，由电桥导致的不确定度分量是最大的，其次分别为由测温系统、测温重复性与电缆长度测量导致的不确定度。为了提升测定准确性，可以采取如下的措施：

校直被测导线，在测定时，需要及时校正夹口距离，缩短检测时间，避免由于导体通电后给测量工作造成不良影响，此外，还要采取科学有效的措施提升电桥测量精度，避免由于电桥测量精度给导体电阻测量结果带来不良影响。

参考文献：

[1]周义博，万四维，曾宪文，李顺尧，钟世杰.一起220kV GIS漏气及盆式绝缘子破裂原因分析[J].广东电力，2012（09）.

[2]陈世昌，李顺尧，刘珂.一起35kV户外电容器组故障分析及预防措施[J].电力电容器与无功补偿，2013（01）.

[3]陈玉明，宋文.导体直流电阻测量不确定度评定研究[J].电线电缆，2009（01）.