电线电缆电阻检测的探讨

2015-10-31温炽华

建材与装饰 2015年17期

关键词：绝缘材料电线电缆电阻值

温炽华

（广东雄炜建筑工程检测有限公司　广东　广州　510000）

电线电缆电阻检测的探讨

温炽华

（广东雄炜建筑工程检测有限公司广东广州510000）

电线电缆电阻检测主要包括两方面，一是导体电阻，二是绝缘电阻。本文基于实际试验数据，对比理论数值计算和试验结果，旨在探讨导体电阻、绝缘电阻与温度、导体长度等因素的关系，进一步加深对相关检测规范的理解，对电测检测具备一定的指导意义。

导体电阻；绝缘电阻；最小二乘法；微积分

1　导体电阻

1.1概述

电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻是一种耗能元件，而不是储能元件，电流经过它就产生内能，即是电阻把电能变为热能。输电线路上的电流Ⅰ一定时，电线电缆的电阻越大，则消耗在电线电缆上功率越大，损失的电能越大，故必须对导体电阻规定一个上限值，以满足日常生产生活中电气设备的使用。

1.2温度影响

在接近室温的温度，导体的电阻值，通常与温度成线性关系，导体的电阻值随温度的升高而增加。温度越低导电性能越好（即电阻越小），当温度很低的情况下，电阻几乎为零，形成超导现象。电阻在温度变化范围不大时，电阻与温度之间的关系为：

式中：R0——0℃时金属导体的电阻（Ω）；

α——相应金属导体的电阻温度系数（1/℃），不同金属材料的电阻温度系数α亦不相同。

为了考察试验温度对导体电阻的影响，实验室采用检测长度为1m的2.5mm2铜导体测试在不同温度下对应的电阻值，其电阻值见表1。

表1　温度与导体电阻的关系

在Excel2010绘制温度-导体电阻曲线图（见图1），可以判断温度-导体电阻基本为线性关系，可以通过数值计算方法计算拟合曲线方程。

根据最小二乘法原理，设回归方程为R（t）=bt+a，共6组数据：

图1　温度-导体电阻曲线图

回归方程即为：R（t）=0.0281t+6.5789。

当然，在Excel2010利用函数intercept（）、slope（），亦可以计算最小二乘法对应的回归方程（见图2），这样显得更为简捷。

图2　利用Excel2010计算回归方程

回归方程R（t）=0.0281t+6.5789，R（20）=0.0281×20+6.5789= 7.1409。

2　绝缘电阻

2.1绝缘电阻计算公式

绝缘电阻指在规定条件下，处于两个导体之间的绝缘材料的电阻。一般材料的绝缘电阻值随环境温度的升高而减小，并且施加电压的时间亦会影响到绝缘电阻的大小。因此，测量绝缘电阻时，必须指明试样与环境达到平衡的温度和施加电压时间，如规范GB/T5023.3-2008和GB/T5023.4-2008中产品的试验温度为70℃和90℃，规范GB/T5023.2-2008第2.4条规定施加电压时间≥1min。另外，当电线电缆受潮时，绝缘材料的老化加剧，其绝缘电阻亦降低。人体触电主要有三种方式“双手触电”、“单手触电”、“跨步触电”。当绝缘电阻足够大时，人双手或单手接触绝缘体，人体内产生的电流较小，对保护人身安全存在积极意义。

参考导体电阻：

式中：R-导体电阻（Ω）；ρ-体积电阻率（Ω·m）；l-导体长度（m）；s-导体截面面积（m2）。严格意义上来说，l指电流流经的途径长度（见图3），s指与电流流动方向正交的截面面积，在计算绝缘电阻需要特别注意这个问题。

图3　通过绝缘材料的电流方向

绝缘电阻单元与绝缘材料单元的微积分关系可表示为：

式中：dR——绝缘电阻单元（Ω）；

ρ——绝缘材料的体积电阻率（Ω·m）；

dx——绝缘材料厚度单元（m）；

s——绝缘材料中与经向电流正交的侧面积（m2）。

L——电线线缆的长度（m）。

D——绝缘的标称外径（mm）；

d——导体外接圆直径或铜皮软线绝缘的标称内径（mm）。

积分运算：

2.2电阻率、试验长度对绝缘电阻影响

即为规范GB/T5023.2-2008第2.4条绝缘电阻的计算公式。规范GB/T5023.2-2008第2.4条指出“在产品标准（GB/T5023.3-2008，GB/T5023.4-2008等）中规定的绝缘电阻是根据绝缘的体积电阻率为1×105Ω·m计算的，因此检测时应明确绝缘的体积电阻率为1×105Ω·m，否则不能直接采用规范GB/T5023.3-2008，GB/T5023.4-2008等中规定的绝缘电阻限值。

为了考察试样长度对绝缘电阻的影响，实验室采用按照以下要求进行试验：水温均为70℃，浸水时间均为2h，测试2.5mm2铜导体在不同试样长度时对应的绝缘电阻值，绝缘电阻值结果见表2。