基于電線電纜導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)問題及改進(jìn)方法研究

毛安平

摘要：電線電纜是影響國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)品，電線電纜導(dǎo)體直流電阻的檢測(cè)是反應(yīng)其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，檢測(cè)工作質(zhì)量的高低與電能源安全性、穩(wěn)定性息息相關(guān)。本文以改進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，解決檢測(cè)過程中存在的問題，提升導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)質(zhì)量為目標(biāo)，討論了現(xiàn)存于導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)中的問題，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。希望能夠?yàn)殛P(guān)注這一話題的人們提供參考。

Abstract： Wire and cable is an important product affecting the national economy and people's livelihood. The detection of DC resistance of wire and cable conductors is a key indicator to reflect its quality. The quality of inspection work is closely related to the safety and stability of electric energy. This paper aims to improve the detection technology， solve the problems in the detection process， improve the quality of the DC resistance detection of the conductor， discusses the existing problems in the detection of DC resistance of the conductor， and proposes corresponding improvement methods， to provide reference for people who are concerned about this topic.

關(guān)鍵詞：電線電纜;導(dǎo)體直流電阻;檢測(cè)問題;改進(jìn)方法

Key words： wire and cable;conductor DC resistance;detection problem;improved method

中圖分類號(hào)：TM246 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）13-0157-03

0 ?引言

電線電纜試驗(yàn)的重要工作內(nèi)容就是檢測(cè)導(dǎo)體直流電阻，進(jìn)而明確電線電纜的可適用性。因此，要求檢測(cè)工作具有高度準(zhǔn)確性。電線電纜導(dǎo)體直流電阻容易受到多種因素影響，例如，檢測(cè)設(shè)備、抽樣種類、檢測(cè)環(huán)境等，為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，有必要探討改進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的可行性方法。

1 ?基于導(dǎo)體直流電阻的概述

1.1 導(dǎo)體直流電阻含義

導(dǎo)體在直流作用下產(chǎn)生的電阻即導(dǎo)體直流電阻。在實(shí)際檢測(cè)工作中，根據(jù)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、擠壓工藝等確定鄰近因素?cái)?shù)值等，就能夠獲取直流電阻數(shù)值。但在實(shí)際檢測(cè)中采用一般的測(cè)量技術(shù)很難得到準(zhǔn)確的數(shù)值，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果。例如，夾具、試樣、設(shè)備等。

1.2 導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)原理

如圖1所示，是電線電纜實(shí)際檢測(cè)情況。檢測(cè)直流電阻通常采用伏安法，相比于其他檢測(cè)方法伏安檢測(cè)方法操作較為簡(jiǎn)單，但是其具有檢測(cè)誤差大的問題，為了保證檢測(cè)質(zhì)量，隨著我國(guó)電能的不斷發(fā)展，目前應(yīng)用最為廣泛的是電橋檢測(cè)方法。市場(chǎng)上有多種型號(hào)的電橋，檢測(cè)人員可以根據(jù)檢測(cè)樣品實(shí)際狀態(tài)靈活選用電橋，具體而言，應(yīng)當(dāng)選擇雙臂電橋檢測(cè)處于2×10-5—99.9Ω區(qū)間的樣品，受到取樣以及試驗(yàn)檢測(cè)場(chǎng)所環(huán)境的影響，通常取一段進(jìn)行檢測(cè)，電線電纜直流電阻大多不會(huì)超過1Ω，因此選用雙臂電橋具有合理性。應(yīng)當(dāng)選用單臂電橋檢測(cè)處于1-100Ω或者超過100Ω的樣品，依照GB/T 3956-2008相關(guān)規(guī)定，電線電纜直流電阻每千米最大值也處于39.0Ω以下，因此若在試驗(yàn)檢測(cè)場(chǎng)所進(jìn)行樣品檢測(cè)應(yīng)當(dāng)避免使用單臂電橋，但對(duì)于室外成品檢測(cè)可以選用單臂電橋[1]。

1.3 導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)方法

檢測(cè)導(dǎo)體直流電阻的主要目的是明確相關(guān)電線電纜的導(dǎo)電性能，即是說，檢測(cè)人員檢測(cè)導(dǎo)體內(nèi)部的直流電阻狀態(tài)，進(jìn)而通過分析導(dǎo)體質(zhì)量?jī)?yōu)劣，明確導(dǎo)體是否能夠滿足相關(guān)供電需求。首先，檢測(cè)人員通過確定導(dǎo)體橫截面積，通過了解直流電阻狀態(tài)，明確導(dǎo)體材料質(zhì)量。檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體檢測(cè)要求檢測(cè)出導(dǎo)體在常溫狀態(tài)下是否能夠正常運(yùn)行，通過獲取準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，即采集到直流電阻數(shù)據(jù)，將采集到的電阻數(shù)據(jù)與滿足運(yùn)行條件的電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)然，在對(duì)比前，檢測(cè)人員需要預(yù)先處理采集到的數(shù)據(jù)，確保其準(zhǔn)確無誤，若無法明確實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，還需要另行檢測(cè)。其次，數(shù)據(jù)對(duì)比后，若采集的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)吻合，則可以說明電線電纜質(zhì)量達(dá)標(biāo)，符合應(yīng)用要求。若采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，此時(shí)說明電線電纜存在問題，檢測(cè)人員在這種情況下應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳盡的測(cè)試，明確問題產(chǎn)生根源，及時(shí)解決問題。關(guān)于實(shí)際檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員依照試樣選擇電橋，以保證精確度大于等于0.2級(jí)，或者高于等于0.1級(jí)為目標(biāo)。最后，在開展實(shí)際檢測(cè)工作前，應(yīng)當(dāng)將試樣擱置一段時(shí)間，確保其溫度與常溫相符，同時(shí)盡可能控制試樣所處的環(huán)境溫度不變。另外，應(yīng)注意檢測(cè)時(shí)所使用的電流不宜太高（鋁導(dǎo)體應(yīng)不大于0.5A/mm2，銅導(dǎo)體應(yīng)不大于1A/mm2），若過高會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)體溫度上升的情況，進(jìn)而影響導(dǎo)體直流電阻[2]。

2 ?基于導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)問題及其改進(jìn)方法的分析

2.1 溫度引發(fā)的問題及改進(jìn)方法

導(dǎo)體直流電阻在檢測(cè)時(shí)容易受到溫度與濕度的影響，進(jìn)而出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。國(guó)標(biāo)GB/T 3048.4—2007對(duì)導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)環(huán)境溫度做出了明確，即其溫度應(yīng)當(dāng)在15到25℃之間，環(huán)境中空氣濕度小于85%，同時(shí)溫度變化幅度上下應(yīng)當(dāng)不超過1℃?，F(xiàn)階段，檢測(cè)部門普遍使用空調(diào)、除濕機(jī)控制檢測(cè)環(huán)境的溫度與濕度，確保其符合國(guó)標(biāo)對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求。但在應(yīng)當(dāng)空調(diào)控制溫度的時(shí)候容易產(chǎn)生檢流計(jì)滑動(dòng)的問題，這就難以保證在整個(gè)檢測(cè)過程中溫度均符合檢測(cè)要求，且隨著溫度的改變，試樣導(dǎo)體電阻也會(huì)出現(xiàn)變化。另外，國(guó)標(biāo)還規(guī)定試樣導(dǎo)體應(yīng)當(dāng)處于穩(wěn)定的環(huán)境中一段時(shí)間，確保其自身溫度的平衡性以及與環(huán)境穩(wěn)定的協(xié)調(diào)性，因?yàn)闄z測(cè)人員控制檢測(cè)環(huán)境溫度時(shí)，試樣導(dǎo)體隨環(huán)境變化的過程較為緩慢，若此時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，難以采集到導(dǎo)體直流電阻真實(shí)情況。為了解決上述有關(guān)溫度控制的問題，可以采取下述措施，應(yīng)用空調(diào)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保空調(diào)設(shè)備與檢測(cè)儀器相分離，即有一定距離的間隔，從而保證檢流計(jì)的穩(wěn)定性。在實(shí)際測(cè)量中，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，確保測(cè)量準(zhǔn)確性不會(huì)受到溫度的影響。在對(duì)溫度控制力度要求較高的檢測(cè)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)保證檢測(cè)環(huán)境風(fēng)速不高于0.5m/s。因此，檢測(cè)人員在檢測(cè)場(chǎng)所可以針對(duì)風(fēng)速進(jìn)行控制，例如，封閉門窗等。另外，為了防止因電流過大導(dǎo)致試樣導(dǎo)體溫度上升，進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員可以參考與檢測(cè)電線電纜規(guī)格相符的要求值進(jìn)行預(yù)估，在確保準(zhǔn)確度的情況下，采用較小電流進(jìn)行測(cè)試，但應(yīng)當(dāng)注意避免反復(fù)測(cè)量致使電阻過高。

2.2 制樣引發(fā)的問題及改進(jìn)方法

在國(guó)標(biāo)GB /T 3048.4—2007中，針對(duì)電線電纜制樣已經(jīng)進(jìn)行了明確規(guī)定。在剝離絕緣層方面，現(xiàn)階段多數(shù)檢測(cè)部門均采取使用刀具進(jìn)行人為手工剝離。檢測(cè)人員在剝離環(huán)節(jié)，若產(chǎn)生的作用力過大，則很容易損壞導(dǎo)體，致使試樣的實(shí)際橫截面積變小，尤其是針對(duì)軟細(xì)銅絲絞合制作的導(dǎo)體。另外，若人工剝離時(shí)用力過大還會(huì)使導(dǎo)體斷裂，不僅會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體直流電阻升高，還造成了資源的浪費(fèi)。且通過該制樣方法選取的試樣，若其有絕緣層保護(hù)，經(jīng)過一段時(shí)間的留樣后，檢測(cè)出的電阻也會(huì)與實(shí)際電阻有區(qū)別。導(dǎo)體絕緣層剝離之后，若不立即檢測(cè)，導(dǎo)體表面會(huì)出現(xiàn)氧化的情況，氧化層厚度與試樣所處環(huán)境密切相關(guān)，例如，在空氣濕度大、溫度高的環(huán)境下，氧化層厚度會(huì)明顯增加，這也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際檢測(cè)電阻變大，且若導(dǎo)體的橫截面積較大，導(dǎo)體材料為鋁的情況下，其氧化層度更加嚴(yán)重。于絞制的導(dǎo)體而言，進(jìn)行制樣時(shí)，導(dǎo)體扭折次數(shù)極多，再加上剝離絕緣層的時(shí)間過長(zhǎng)，絕緣層剝離長(zhǎng)度太大，就會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)體線芯分散的問題。分散的導(dǎo)體線芯，其內(nèi)部層空間較大，這會(huì)直接導(dǎo)致試樣導(dǎo)體內(nèi)部接觸電阻增加，進(jìn)行影響檢測(cè)結(jié)果，即檢測(cè)電阻過高。基于制樣問題的改進(jìn)策略，其一，我國(guó)相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)電子、機(jī)械制樣設(shè)備的研發(fā)力度，通過電子制樣彌補(bǔ)人工制樣的不足;其二，基于目前我國(guó)人工制樣的現(xiàn)狀來說，檢測(cè)人員在制樣環(huán)節(jié)，多使用刀具剝離導(dǎo)體絕緣層，檢測(cè)人員應(yīng)當(dāng)快速、多次、少量剝離絕緣層，防止試樣導(dǎo)體出現(xiàn)斷裂等情況，同時(shí)注意加強(qiáng)對(duì)絕緣層剝離長(zhǎng)度的控制。應(yīng)當(dāng)僅在夾具夾持處裸露出少量導(dǎo)體，可以使用絕緣線固定導(dǎo)體兩端線芯，避免其分散，進(jìn)而確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性[3]。

2.3 夾具引發(fā)的問題及改進(jìn)方法

目前，導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)設(shè)備以雙臂、單臂電橋?yàn)橹鳌ｋp臂電橋也就是開爾文電橋能夠確保測(cè)量較低電阻時(shí)具有高精確性，因此由前文分析可知，目前以應(yīng)用雙臂電橋設(shè)備為主。市場(chǎng)上雙臂電橋包括V形與圓環(huán)形兩種，立足于夾具對(duì)試樣導(dǎo)體的夾持力進(jìn)行分析可知在檢測(cè)過程中具有下述問題，其一，V形設(shè)備跟試樣導(dǎo)體進(jìn)行接觸，它通過用于檢測(cè)單線或?qū)嵭木€，檢測(cè)大截面通常不適宜應(yīng)用V形設(shè)備，因?yàn)閂形設(shè)備夾持作用力的增大會(huì)導(dǎo)致與其相接觸的導(dǎo)體出現(xiàn)變形情況，接觸面積由小增大，進(jìn)而容易導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。另外，V形設(shè)備刃口較易磨損、卷邊，這種情況也會(huì)導(dǎo)致在檢測(cè)環(huán)節(jié)夾具與試樣導(dǎo)體接觸不良，尤其在測(cè)量橫截面積不大的導(dǎo)體時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)體的有效接觸，進(jìn)而使得電阻數(shù)值較為分散，影響檢測(cè)結(jié)果。其二，環(huán)形設(shè)備在夾持時(shí)，其作用力主要作用于圓心處，具有凝結(jié)單絲的作用，有利于數(shù)值的集中檢測(cè)，能夠提升數(shù)值的穩(wěn)定性，但若導(dǎo)體橫截面呈現(xiàn)扇形，則不應(yīng)使用環(huán)形夾具，因其在應(yīng)用過程中容易導(dǎo)致具有扇形橫截面的導(dǎo)體變形，進(jìn)而影響電阻數(shù)值。另外，環(huán)形設(shè)備與試樣導(dǎo)體接觸模式是線接觸，若導(dǎo)體氧化，則環(huán)形設(shè)備則無法進(jìn)行有效檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果會(huì)偏大。

設(shè)備是影響導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)結(jié)果的重要因素，可以說，良好的檢測(cè)設(shè)備是保證檢測(cè)工作成功的關(guān)鍵，基于上述問題，可以采用下述兩種方法進(jìn)行改良。一，試驗(yàn)新型檢測(cè)方法，最大程度上使夾具與線芯相貼近或者使電流直接經(jīng)由相接處以降低誤差，若導(dǎo)體采用的是銅線芯，應(yīng)當(dāng)保證檢測(cè)電流地域1A。通過端部焊接法減少接觸電阻，若導(dǎo)體截面積較大，則可以應(yīng)用規(guī)格相當(dāng)?shù)匿X壓接頭展開壓接工作，保證其與導(dǎo)體的有效接觸，該檢測(cè)技術(shù)所需成本較高，且增加了檢測(cè)人員工作強(qiáng)度，不適宜推廣應(yīng)用。最后，電位電極選取銅絲將其作用于絞線，保證其有效接觸，之后將銅絲與檢測(cè)設(shè)備相連進(jìn)行檢測(cè)，該技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)便，但若導(dǎo)體氧化層較厚，檢測(cè)的電阻會(huì)比實(shí)際大。其二，研發(fā)新型設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效接觸，如圖2所示，是一般導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)示意圖，基于解決導(dǎo)體與設(shè)備接觸不良的問題作如下分析。以實(shí)現(xiàn)有效接觸為目的，制作一套電阻較小的接觸設(shè)備，采用扇形狀態(tài)，該扇形接觸設(shè)備主要應(yīng)用于預(yù)扭導(dǎo)體。在檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員首先將接觸設(shè)備安置于預(yù)扭導(dǎo)體兩端，確保扇形接觸設(shè)備上存在電流接線端子，之后將其與預(yù)扭導(dǎo)體進(jìn)行固定，再將電橋設(shè)備的電流線連接到扇形接觸設(shè)備上，電位電極依舊采用夾具，固定導(dǎo)體，然后檢驗(yàn)線路，保證其適宜檢測(cè)，等到檢測(cè)環(huán)境穩(wěn)定后再開展檢測(cè)工作。如圖3所示，是扭轉(zhuǎn)導(dǎo)體測(cè)量節(jié)夾持示意圖，在檢測(cè)設(shè)備與試樣導(dǎo)體密切接觸的情況下進(jìn)行檢測(cè)，其準(zhǔn)確性會(huì)大大提升。且相關(guān)試驗(yàn)研究表明，該檢測(cè)方法所獲得的數(shù)據(jù)具有可靠性，能夠最大程度上降低檢測(cè)誤差[4]。

2.4 試驗(yàn)種類問題及改進(jìn)方法

如表1所示，是電線電纜一般檢測(cè)種類與要求，包括型式、例行與抽樣三種試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法的不同導(dǎo)致其要求也有所不同。導(dǎo)體型式試驗(yàn)要求直流電阻檢測(cè)誤差小于0.5%，導(dǎo)體例行試驗(yàn)要求直流電阻檢測(cè)誤差小于2.0%，導(dǎo)體抽樣試驗(yàn)要求直流電阻檢測(cè)誤差小于0.5%。現(xiàn)階段，電線電纜行業(yè)整體質(zhì)量問題較為嚴(yán)重，電網(wǎng)檢測(cè)部門應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮自身作用保障電線電纜質(zhì)量，同時(shí)結(jié)合檢測(cè)試驗(yàn)自身特點(diǎn)，檢測(cè)導(dǎo)體直流電阻時(shí)必須保障其誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。具體而言，檢測(cè)人員開展檢測(cè)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)熟練且迅速，保證在較短的時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)工作，這樣能夠避免在檢測(cè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，例如，溫度控制不穩(wěn)、導(dǎo)體升溫等，快速完成檢測(cè)工作是保證檢測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.5 檢測(cè)人員問題及改進(jìn)方法

檢測(cè)人員檢測(cè)試樣導(dǎo)體的熟練程度與檢測(cè)程序的遵守程度直接影響檢測(cè)結(jié)果，高水平的檢測(cè)人員能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)工作，而不會(huì)由于自身檢測(cè)水平原因擴(kuò)大檢測(cè)誤差。檢測(cè)部門必須保證導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)人員具備相應(yīng)的檢測(cè)水平，只有其考核通過，具備檢測(cè)員資格后才能開展檢測(cè)工作，且在其正式進(jìn)行工作前，應(yīng)當(dāng)對(duì)檢測(cè)人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)。保證檢測(cè)人員明晰相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，清楚在檢測(cè)過程中能夠影響檢測(cè)結(jié)果的所有相關(guān)因素，例如，溫度、設(shè)備等。在技能方面，應(yīng)當(dāng)確保其能夠熟練運(yùn)用多種導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)方法。在工作態(tài)度上，確保其工作仔細(xì)認(rèn)真，能夠準(zhǔn)確記錄電阻數(shù)據(jù)。對(duì)于重點(diǎn)檢測(cè)地區(qū)，必要時(shí)可以采用多次多人檢測(cè)，對(duì)比電阻值的方法。另外，根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T3048.4-2007，檢測(cè)的電阻數(shù)值應(yīng)當(dāng)根據(jù)20℃情況下1km導(dǎo)體電阻數(shù)值進(jìn)行換算，注意換算的準(zhǔn)確性。

3 ?總結(jié)

總而言之，電線電纜導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)結(jié)果受到多種因素影響，較為容易產(chǎn)生誤差，對(duì)保障供電安全性與穩(wěn)定性十分不利。為此，檢測(cè)部門應(yīng)當(dāng)從溫度、設(shè)備、人員、環(huán)境、制樣等多種角度出發(fā)，全面分析改良導(dǎo)體直流電阻檢測(cè)技術(shù)，提升檢測(cè)質(zhì)量的有效方法，為保障我國(guó)電能源的持續(xù)、穩(wěn)定供應(yīng)，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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