大截面分割導體直流電阻測試誤差分析與改進

金金元， 陳朝暉， 陳建平（.浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖3404；.國網廈門供電公司，福建廈門36000）

大截面分割導體直流電阻測試誤差分析與改進

金金元1， 陳朝暉2， 陳建平1
（1.浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204；2.國網廈門供電公司，福建廈門361000）

主要對采用常規的側面電流輸入法測試大截面分割導體直流電阻易產生測試誤差的原因進行了分析，進而發現了一種導體直流電阻端面電流輸入測試新技術。對新舊兩種測試方法進行了對比，結果顯示端面電流輸入法對大截面分割導體直流電阻的測試數據更穩定，結果更真實。

大截面分割導體；誤差；夾具；側面電流輸入；端面電流輸入

0　引 言

電纜導體直流電阻是衡量電線電纜產品質量的重要指標之一，對該指標準確地測量十分關鍵。在大截面分割導體直流電阻測試過程中，經常發現采用常規外端夾具測試大截面分割導體直流電阻時測試數據波動性較大，測試誤差大，測試結果不真實，這是電纜行業碰到的一大技術難題。本文將分析測量方法失敗的原因，介紹一種適合測量大截面分割導體直流電阻的新方法。

1　V形夾具側面電流輸入法

外端V形夾具側面電流輸入法是電纜導體直流電阻測量的基本方法，測量時電流從夾具的側面流入導體，如圖1所示。根據國家標準GB/T 3048.4—2007《電線電纜電性能試驗方法 第4部分：導體直流電阻試驗》中5.2.3規定，采用外端夾具側面電流輸入法測量電纜導體直流電阻時絞合導體的全部單絲應可靠地與測量系統的電流夾頭相連接。通常電纜生產企業和專業電纜檢測機構在測量導體直流電阻時，所采用的試樣夾具均是V形夾具。

圖1　V形夾具側面電流輸入法

1.1常規測試方法存在的誤差

采用常規的外端V形夾具側面電流輸入法對4個大截面2500 mm2銅芯分割導體樣品的20℃直流電阻進行測量，測量同一樣品，在一天內的4個不同時間段和V形夾具不同方向（分割導體頂角向上、向下和向左右兩側方向）夾緊條件下進行，測量結果如表1所示。

表1　采用側面電流輸入法和端面電流輸入法實測20℃導體直流電阻　　（單位：Ω·km-1）

從表1可知：（1）V形夾具夾持大截面分割導體的角度及方向稍微有不同，導體直流電阻的測試數據就產生很大差別，例如樣品A、B、C、D的最大、最小測試數據相差分別為7.59%、6.41%、5.19%、5.19%。由檢測數據可見，外端V形夾具側面電流輸入法測得的導體直流電阻數據偏差較大，存在很大的分散性和波動性，不能完全反映導體真實的直流電阻。（2）4個導體樣品的實測截面積均大于2 490 mm2，根據長期的材料控制、工藝控制及電纜導體直流電阻測試經驗，所有4個導體樣品的20℃實測直流電阻均大于20℃標準直流電阻0.007 3 Ω/km（此數據是依據GB/Z 18890—2002產品標準），測量結果顯然是不合理的。在原材料、退火軟化、單絲伸長率、絞合模具均嚴格按工藝控制的情況下，如截面積為2 500 mm2規格的銅芯分割導體實測截面積達到2 490mm2以上，電纜導體20℃直流電阻理論上應當小于0.007 3Ω/km的標準要求。

1.2常規測試方法的誤差分析

對此測量結果進行了仔細分析，發現存在以下幾個問題：（1）V形夾具僅在垂直方向壓緊，且并未設有壓緊限度，隨著夾緊力的增加，導體線芯會發生變形，使其側面的各根單絲松開，有時甚至各根單絲彼此脫離接觸；（2）由于異形緊壓導體或分割導體的扇形頂角角度方向不同，致使與V形夾具接觸角度不同，在接觸方向上形成了一個扭轉角度，V形夾具未能與導體實現以最佳的角度緊密良好接觸，使得導體與V形夾具的接觸電阻偏大，電流沒有均勻流過每根單絲；（3）分割導體進行切割后，導體斷面單絲間的間隙較大，單絲與單絲間的接觸電阻較大，無法保證測試電流均勻地流過每根單絲。

上述幾個原因導致導體直流電阻測量數據的分散性和波動性較大，使導體直流電阻測量結果存在較大誤差。因此外端V形夾具側面電流輸入法只適合測量單線、實心線或常規的緊壓圓形結構導體直流電阻，不太適合測量大截面分割導體。

2　端面夾具電流輸入法

為了能夠準確地測量大截面分割導體直流電阻，對各種電纜導體直流電阻測試方法進行了詳細地分析、對比和研究，最后發現采用端面電流輸入法測得的導體直流電阻結果穩定可靠，可體現導體直流電阻的真實情況。我們為端面電流輸入法專門設計了一種新型的端面夾具，測試電流通過電流引線直接從端面夾頭均勻地進入導體的端面，可真正保證測試電流最大限度均勻地流過每根單絲。圖2為設計的端面電流輸入法的測試照片，端面電流輸入法測試電纜導體直流電阻時，端面電流輸入夾具是夾在電纜導體的端面位置。

圖2　端面電流輸入法

2.1端面電流輸入夾具結構

端面電流輸入夾具的結構如圖3所示。

該夾具中心部位有16根沿圓周均勻排布的紫銅針（頂尖），每根直徑為（2.4±0.2）mm，長度為12 mm。這些頂尖可與大截面導體端面實現彈性接觸，且彈力可調。根據頂尖與導體端面接觸情況，通過擰緊外端圓形調節螺母，可使頂尖與導體端面達到緊密接觸。大截面導體是由多根單絲經絞合并且按模具形狀緊壓而成的一種扇形、瓦楞形或預扭扇形形狀導體，單絲之間肯定會有一些間隙，但這些間隙并未影響頂尖與導體端面的緊密接觸。這是因為在擰緊外端圓形調節螺母時，夾具中的多根頂尖將會進入導體間隙部分，仍可保證夾具上的頂尖與導體緊密接觸，減少接觸電阻。鑲嵌紫銅針模塊的外端部分通過銅螺栓與測試電流引線連接，測試時電流就是通過引線進入紫銅針連接部位再流入導體端面（四周各根單絲），然后均勻流過整個導體，這樣有效減小了夾具與導體的接觸電阻。為了保證測試時導體的徑向拉緊度，電位夾具仍然采用原有夾具，使導體在同一平面拉緊并保持水平狀態，夾緊后能確保導體不松動。

2.2兩種測試方法的數據對比

采用端面電流輸入夾具結合端面電流輸入法對上述4個大截面2 500 mm2銅芯絞合導體樣品的20℃直流電阻每隔2 h進行測量（主要考慮測試數據是否具有重復性），測量結果如表1所示。

從表1中可知，所有4個導體樣品的20℃實測直流電阻均小于20℃標準直流電阻（0.007 3Ω/ km），且測得的數據波動性和分散性均較小，例如樣品A～D的最大、最小測試數據相差分別為1.39%，這比外端夾具側面電流輸入法測得的數據差值至少小了6.6%以上。可見測量結果較為真實可靠，同時也符合相關生產經驗的判斷。因此，采用新設計的端面電流輸入夾具結合端面電流輸入法測量大截面分割導體直流電阻是可行的。

2.3新測試裝置的確認

為了進一步驗證端面電流輸入法測量大截面分割導體直流電阻結果是否真實可靠，我們專門委托國家電線電纜質量監督檢驗測試中心和中國電力科學研究院電力工業電氣設備質量檢驗測試中心進行了復核測試。經過大量測試數據匯總對比分析后，上述兩家專業電線電纜檢測機構認為端面電流輸入法的測試數據波動性和分散性較小，測試結果真實可靠。為此，我們將導體直流電阻端面電流輸入測試技術及測試裝置申報了國家發明專利，所設計的“電纜導體直流電阻測試裝置”已獲得國家知識產權局頒發的發明專利證書，專利號為ZL 201210070556.9。

圖3　端面電流輸入夾具的結構剖視圖

3　結 論

由于大截面分割導體與側面夾具的接觸界面較難控制在最佳狀態，接觸電阻偏大，在側面電流輸入法檢測導體直流電阻時，很難真正保證測試電流最大限度地流過每根單絲，因而致使采用常規的V形側面電流輸入法測試大截面分割導體直流電阻易產生測試誤差，最終導致了測量結果的不真實。

端面電流輸入夾具結合端面電流輸入法可以準確地測量大截面分割導體直流電阻，測得的導體直流電阻數據穩定可靠，波動性和分散性小，解決了行業的一大技術難題，對電纜產品質量控制具有重要意義。

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［5］ GB/T 3048.4—2007 電線電纜電性能試驗方法第4部分：導體直流電阻試驗［S］.

Error Analysis and Improvement of Large Sectional Conductor DC Resistance Measurement

JIN Jin-yuan1，CHEN Chao-hui2，CHEN Jian-Ping1
（1.Zhejiang Chenguang Cable Stack Co.，Ltd.，Pinghu 314204，China；2.Stale Grid Xiamen Power SuPPly ComPany，Xiamen 361000，China）

By analyzing the reson vhy it is easy to occur deviation when testing the DC resitance of sPlit large crosssection conductor by regular side-face current inPutmethod，we innovatively find a new DC resitance testing technology of conductor called end-face current inPut.ComPared and contrast these twomethods by data analysis，the result shows that the testing data of sPlit large cross-section conductor ismore steady and the testing result ismore accurate by end-face current inPutmethod.

large cross section conductor；error；fixture；side current inPut；end current inPut

TM247

A

1672-6901（2016）02-0026-03

2015-05-05

金金元（1966-），男，高級工程師.

作者地址：浙江平湖市獨山港鎮白沙灣［314204］.