电线电缆导体直流电阻测量误差分析

李志勇+李冰

摘 要：在诸多电线电缆质量检验项目中，电线电缆导体电阻是重要的检测项目之一。实际检测过程中往往由于忽略某些因素，导致测量结果的偏离。对于电线电缆产品，根据GB/T3048.4-2007标准要求和实际检测工作，对电线电缆中电线电缆导体电阻项目的原理、实验过程、影响实验结果的因素及检测中应注意的事项进行分析。文章通过多年检测实践，分析对测量结果产生影响的因素并给出了相应的解决办法，与大家共同探讨。

关键词：电线电缆；直流电阻；横截面积；电流；温度

1 概述

电线电缆直流电阻测量的依据是GB/T3048.4-2007《电线电缆电性能实验方法第4部分：导体直流电阻试验》。试验的方法如下：从被测电线电缆上按要求切取不小于1m的试样，去除试验导体外表的绝缘、护套或其他覆盖物，露出导体。在试样接入测量系统前，清洁其连接部位的导体表面，去除附着物和油污，连接处表面的氧化层尽可能除尽后，将导体试样固定在专用四端卡具上，双臂电桥的四个测试端与导体两端可靠连接后闭合直流电源开关，仪器完成预热后开始测量。调节电桥平衡。读取电桥读数，记录至少四位有效数字，关闭试验电源后准确测量卡具间被测导线的实际长度，记录环境温度，将测量结果换算到20℃时1km导体长度的电阻数值作为最终的报出值。

2 系统误差

一般情况下，我们检测的样品的电线电缆导体电阻都远小于1Ω/m，通常采用双臂电桥和专用的四端测量卡具，再配合试样、标准电阻、检流计、变阻器、电流表、连接导线、开关、温度计等实验器材，组合成一个测量系统进行检测。不难看出，检测设备的精度、检定及校准是造成系统误差的主要原因。如何减少系统误差呢？我们应定期对检测设备进行检定和校准，以保证所有设备的精度都能满足检测的需要。使用双臂电桥时，标准电阻和试样间的导线电阻应明显小于标准电阻和试样的电阻。否则应采取适当的方法予以补偿，如导线补偿，使线圈和引线阻值比例达到足够平衡。对卡具的要求是每个电位接点与相应的电流接点之间的距离应不小于试样截面周长的1.5倍。

3 过程误差

过程误差我们也可以称之为方法误差，就是在整个测量过程中，由于方法使用不当，或测量程序出错为导致的误差。标准中，对电线电缆导体电阻的检测做出了明确的规定。（1）取样。试样的制备很重要，涉及到试样表面处理、电流引入方式、卡具型式等。基本技术路线是减小绞合导体中因单线表面状况接触电阻的影响，使得每根单线中的分布电流均匀，以提高测量准确度。截取试样的长度应不小于1m，一边卡具之间的距离是1m，两个卡具20cm，所以我们一般取样应在1.4m-1.5m。去除试样绝缘层，不能损伤导体。测量时试样不应弯曲也不应导致试样伸长，这是因为试样的长度和横截面积都是影响电线电缆导体电阻测量准确性的因素。将试样接入电桥前，导体表面应预先清洁，去除表面污秽和油污及表面的氧化层。对测量大截面的铝导体的电阻时，标准中有具体的要求：导体横截面积（95-185）m2，取3m；240m2及以上，取5m，有爭议时导体横截面积185m2及以下，取5m，240m2及以上，去10m，且电流引入端应使用铝压接头压接，其电位电极可采用直径约0.1m2的软铜丝在绕线外紧密缠绕1-2圈后打结，防止松动。（2）检测。试样应在实验环境中放置一定时间，以保证导体温度与环境达到平衡。也可以将试样浸入温度可控的液体槽内（精密油浴），油浴时间至少1h。测量应在较短时间内完成，使得检测前后的温度变化不大于1℃。同时可以对电线电缆的电阻值尽可能估计准确，也可以参考与标准相对应的规格型号的电线电缆导体电阻要求值作为预设值，以减少测量时间，这样可以减小试样发热或人体散热导致实验环境温度升高引起的误差。在测量小电阻（0.1Ω），我们可以采用电流换向法，分别读取一个正向读数和反向读数，取算数平均值，这里的换向并不是把电缆两端调换，而是指调换电流输入端子，电缆连接并不动。在满足试验系统灵敏度要求的情况下，应尽量选择较小的测试电流，因为大电流容易导致导体快速升温，产生测量误差。

4 环境误差

标准对于电线电缆导体电阻测量时外部环境的要求也是非常严格，我们应将测量环境要求有效控制在国家标准规定的检测该参数允许波动的范围内，即±1℃范围内。GB/T3048.4-2007标准中规定，型式试验时温度应在（15℃-25℃）范围内，例行试验时温度应在（5℃-35℃）范围内，空气湿度不大于85%RH，下限没做要求。因此，选择实验室时，首先应选择恒温恒湿，如果没这个条件，应考虑空气流动度小，相对封闭，湿度不宜过大的房间，避免热辐射和空气对流。对于温度控制设备的要求必须高，建议采用调频双温空调，温度测量设备的精度要达到0.1℃。所使用的温度测量设备必须定期进行检定或校准，同时温度测量设备应放置在距离地面不小于1m，距离墙面不小于10cm，距离试样不大于1m，且大致与试样同一高度的区间内。试样在实验室放置时间不少于16h，以保证试样温度与试验环境温度达到平衡，尽量避免因环境温度变化造成的测量误差。

5 人为误差

电线电缆导体电阻实验的检测人员应通过相关的标准培训，并经过考试合格，持有检验员证方可进行检测。检验人员应对相关的标准有深刻的认识，知道对实验过程中会对测量结果造成影响的因素，注重检验技能的提高，能够熟练掌握电线电缆导体电阻测量的各种方法，读数时认真仔细，尽量避免人为误差。必要时我们可以采取多人比对的方法来验证电线电缆导体电阻的测量值。电阻测量值按照GB/T3048.4-2007标准中规定应换算到20℃时1km导体长度的电阻数值作为最终的报出值，在换算过程中应按照标准的要求正确地进行数值的修约和有效数字的保留。

6 结束语

任何一个测量结果，由于操作条件的限制，都会产生误差，本文通过对导体直流电阻测量中产生误差的原因进行分析，提出了相应的解决办法，目的是对上述误差做出有效控制，使测量结果更加接近真值。

参考文献

[1]张振鹏，蒙绍新，赵健康，等.典型敷设条件下电力电缆线路运行振动特征值的测量试验[J].高电压技术，2015，41（4）：1188-1193.

[2]吴杰，刘梦丹，韩啸，等.基于数学形态学的VSC-HVDC电缆故障测距[J].电力系统及其自动化学报，2017（1）：111-117.

[3]邓显波，欧阳本红，孔祥海，等.大截面高压电缆导体交流电阻的优化[J].高电压技术，2016（2）：522-527.

[4]邓翔宇，DengXiangyu.修正非线性误差的宽量程多电桥电阻测量电路设计[J].电子测量与仪器学报，2016（9）：1418-1424.

作者简介：李志勇（1975，05-），男，河南郑州人，工程师，大专，研究方向：电气工程。

李冰（1985，12-），男，河南开封人，工程师，本科，研究方向：电气工程。