电线电缆导体直流电阻检测问题及改进方法研究

2018-01-26金坤鹏陆琛杰钱锡颖

综合智慧能源 2018年3期

金坤鹏，陆琛杰，钱锡颖

(宁波送变电建设有限公司，浙江宁波 315000)

0 引言

电线电缆作为国民经济建设配套产业之一，是机械工业中仅次于汽车制造业的第二大产业，年产值占到我国国内生产总值的1%～2%[1]。特别是近年来，随着工业的不断发展，社会对电力的需求日益迫切，这进一步促进了该产业的发展，同时也对其性能指标提出了更高的要求。

电线电缆作为输送电最主要的物资，其性能指标直接关系到电力损耗和供配电系统的正常运行。直流电阻作为电线电缆最重要的性能指标之一，如果电阻不合格，将增加电功率在输变电线路上的损耗，导致其载流量的下降；同时也加剧了电线电缆的发热，以及绝缘层的老化，降低了电缆寿命；在满负荷的工作条件下，对供电的稳定性造成负面影响，甚至还会引发火灾及其他事故，严重威胁人民生命财产安全[2]。因此，对电线电缆进行科学、严谨的检测，尽可能地降低测量误差，为国网对其导体的质量判定提供准确的判定依据，关系到电网线路的安全运行。

本文根据当前检测过程中遇到的问题，对电线电缆直流电阻检测误差原因进行了分析，并就进一步提高检测的准确性、科学性提出了一些意见。

1 影响电阻值因素分析

1.1 制样对电阻值的影响

电线电缆的制样标准在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》4.1节中已做明确规定。对于绝缘层的剥离，目前检测机构一般都是采用刀具手工剥离[3]。在剥离过程中如果用力过大，则会伤及导体，导致实际横截面积减小，特别是对软细铜丝绞合而成的导体而言，如果用力过大，将直接导致铜丝断裂，进而导致直流电阻升高。

对于有绝缘层保护的电线电缆而言，其制样后，留样时间对样品电阻具有一定影响。当电线电缆绝缘层剥离后，未即刻测量，其暴露的导体表面会产生氧化。该氧化层的厚度与样品摆放的环境具有紧密联系，特别是在温度较高，空气湿度较大的情况下，其氧化更加严重，导体实测电阻更大，对于导体横截面积较大的铝质导体而言，其氧化程度受环境影响更加明显[4]。

对于绞制的电线电缆而言，在制样过程中，导体被来回扭折弯曲或绝缘层剥离裸露长度过多，将会导致导体线芯出现散股现象，当导体过于松散，内外层有较大空隙时，将直接导致导体内部接触电阻增大，对测量结果的准确性也有重要影响[5]。

1.2 弯曲度对导体电阻的影响

目前，检测机构检测电线电缆导体电阻都是用双臂电桥为主，测量过程中，将电线电缆通过夹具加紧，随后通过夹具端部螺杆旋紧拉直，最终拉直后的长度为测量过程中默认的1 m标准长度，得出的电阻也就是默认为导体长度为1 m时的电阻[6]。该测试方法对电阻的测量具有一定的不确定性，首先，对于导体横截面积较大的电线电缆而言，在运输和存储过程中都是将其盘成圆形，以增大空间利用率，但由于长期弯曲且受电桥夹螺杆拉伸力的限制，将大规格电缆取直较为困难。对于横截面积较小的电线电缆而言，由于其弯曲程度较大，而电桥夹螺杆取直范围有限，同样无法把导线完全取直，这都将导致导体其实际检测长度偏长，进一步导致实测电阻也偏大。

1.3 测试环境对电阻的影响

当前，在所有影响电缆直流电阻的环境因素中，其温/湿度是最主要的影响因素。在国标GB/T 3048.4—2007中已经规定导体直流电阻试验环境温度为15～25 ℃，空气湿度不大于85%，且环境温度变化应不超过±1 ℃[3]。目前，各检测机构一般会通过空调及除湿机来改变环境温度、湿度，以满足检测环境要求。但是在使用空调的时候会出现检流计滑动的现象，这就不能够在稳定的条件下完成测量，这种情况下随着温度的变化，导体直流电阻也会随之变动；同时国标规定试样一定要在测量环境中保持足够长的时间，使其自身温度与环境温度达到平衡，因为当测量人员在调节环境温度时，试样温度随环境温度变化具有滞后性，因此在测量过程中，其测量值并不能真实反映出电线电缆其实际电阻大小。

1.4 夹具对测量电阻的影响

当前电线电缆导体直流电阻的测量设备主要以双臂电桥和单臂电桥为主，而双臂电桥(即开尔文电桥)对低电阻值的导体测量具有更高的测量精度，故现在检测常用电桥都以双臂电桥为主[7]。

目前，直流双臂电桥常用夹具有V形和圆环形2种，根据其夹具对导体夹持作用力分析可知，V形夹具与导体之间为点接触，其适用于测量单线或者实心线，而对于绞合结构的大截面线芯或者软铜导体具有一定的不适用性，因为随着V形夹具垂直压紧力越来越大，其接触导通处发生变形，接触部位由点接触变成线接触，易使得其侧面单丝垂直于受力点滑移、松开，线芯变形，导致测量结果产生偏差。同时V形夹具刃口容易发生磨损、卷边，该现象将导致测量过程中刃口与导体接触不良，特别是在测量一些横截面积较小的导体材料时，不能对导体实现有效夹持，易使得测量数值具有分散性，影响其结果判定[8]。

环形夹具在夹持过程中，其力沿着半径作用于圆心位置，从而使得导体各单丝紧密接触在一起，避免了导体松散和变形导致的测量误差，但环形夹具不适用于横截面为扇形的电缆导体检测，因为其在夹持过程中会导致扇形结构面发生变形，从而导致电阻变化。同时，环形夹具与导体之间接触为线接触，在导体表面有氧化层的情况下，环形夹具无法有效刺破氧化层，从而导致接触电阻增大，进而显示实测电阻偏大。

2 提高检测准确性研究

针对当前电线电缆导体直流电阻检测过程中遇到的以上问题，目前各检测机构主要从以下几个方面进行质量管控，以期提高检测的准确性。

2.1 规范制样流程

针对制样导致样品缺陷问题，目前有检测机构在制样过程中，多采用小型刀具剥离绝缘层，少量多次划开绝缘层，避免导体划伤或者断丝现象的发生，同时严格控制绝缘层剥离面积，只在夹具夹持部位漏出部分导体，或者在导体两端用绝缘线扎捆，防止线芯松散，以期提高检测精度。

2.2 严格检测方法

检测环境控制，空调不应对着测量装置，以免检流计难以稳定。测量中一定要对温度进行合理的分析，只有摆脱温度的限制，才能够实现测量的准确性。在一些受温度影响较大的检测过程中，有标准要求其环境风速低于0.5 m/s[9]，因此，在试验室可以参考该标准对环境风速进行控制，避免空调出风口直吹电缆或者检流计，同时避免开窗或者其他干扰环境温度的行为。为了避免检测过程中，检测电流过大导致导体温度升高的现象，在检测时，可以参考相应规格电缆的要求值作为预估值，然后在保证精度的前提下，尽量采用小电流进行测试，同时要避免多次测量，以免导体发热导致电阻偏大。

2.3 开发新型夹具

目前针对各类电桥夹具缺陷，有检测机构采用如下手段予以控制。

(1)将夹具和线芯的两端尽量靠近以降低误差，或者将电流直接通过连接位置。研究表明，铜线芯的电缆，其测量所用电流最好不超过1 A[10]。

(2)采用端部焊接的方式来降低接触电阻。对于大截面积的导体而言，可采用相同规格的铝压接头与导体进行压接，以保证导体与接头有效结合，但该检测方法成本较高，且增加了检测人员工作强度，不利于其推广[11]。

(3)电位电极应采用软细铜丝在绞线外紧密绕若干圈后打结，防止松脱，随后将软铜丝接入电桥进行测量，该方法虽然操作上简单易行，但对于有较厚氧化层的导体而言，其测量电阻也会偏大[12]。

2.4 降低接触电阻

降低夹具与电缆导体之间的接触电阻是提高检测结果准确度的重要方法之一，接触电阻目前主要来源于导体表面氧化和与夹具之间接触不良两个方面[13]。针对部分导体有轻微氧化的情况，可以采用酒精稀释的盐酸进行表面清洁，以去除铜芯或者铝芯导体表面的氧化层，从而降低导体与夹具之间的接触电阻。同时根据导体材质、形状、规格，适当选择合适的夹紧力，增大接触面积，使夹具对导体实现有效夹持也是降低接触电阻的有效方法之一。

3 结束语

综上所述，随着电缆生产技术的不断进步和社会的进步，安全、稳定、可靠已成为社会对电力供应的基本要求，电线电缆导体直流电阻也已成为关系电力运行安危的重要因素之一。检测人员在严格规范操作的前提下，依靠不断创新，研发新型自动化、智能化检测设备也是提高检测准确度的重要方向，只有直流电阻检测标准技术的不断进步和检测结果的准确、可靠，才能促进电线电缆行业在经济效益和社会效益方面的改善，有效满足社会发展的不断需要。

参考文献：

[1] 宗刚,王琨.我国电线电缆行业现状与发展研究[J].电器工业,2008(2):31-36.

[2] 吴启震.电线电缆20 ℃导体电阻不合格原因分析及探讨[J].日用电器,2015(5)：30-32.

[3] 电线电缆电性能试验方法第4部分：导体直流电阻试验：GB/T 3048.4—2007[S].

[4] 石春德.电线电缆直流电阻测试问题分析和改进办法[J].中国房地产业,2016(21)：166.

[5] 季红.长、短样大截面铝导体直流电阻测量不确定度评定研究[J].电线电缆,2017(5):24-27.

[6] 赵刚.电线电缆导体直流电阻测量的误差分析[J].中国机械,2015(10):171-172.

[7] 张光华.探讨电线电缆导体电阻检测方法[J].建筑界,2013(22):256-256.

[8] 罗明.探究双臂电桥测量导体直流电阻的技术要点和误差控制[J].工程技术(全文版),2016(11):162-162.

[9]高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求：GB/T 11022—2011[S].

[10] 张国光.电线电缆导体直流电阻测试的改进措施[J].大众用电,2009(5):31-31.

[11] 张丽娜,杜刚.电线电缆导体直流电阻测量探讨[J].科技创新与应用,2012(19):130-130.