電線電纜導體直流電阻檢測問題及改進方法研究

金坤鵬，陸琛杰，錢錫穎

(寧波送變電建設有限公司，浙江 寧波 315000)

0 引言

電線電纜作為國民經濟建設配套產業之一，是機械工業中僅次于汽車制造業的第二大產業，年產值占到我國國內生產總值的1%～2%[1]。特別是近年來，隨著工業的不斷發展，社會對電力的需求日益迫切，這進一步促進了該產業的發展，同時也對其性能指標提出了更高的要求。

電線電纜作為輸送電最主要的物資，其性能指標直接關系到電力損耗和供配電系統的正常運行。直流電阻作為電線電纜最重要的性能指標之一，如果電阻不合格，將增加電功率在輸變電線路上的損耗，導致其載流量的下降；同時也加劇了電線電纜的發熱，以及絕緣層的老化，降低了電纜壽命；在滿負荷的工作條件下，對供電的穩定性造成負面影響，甚至還會引發火災及其他事故，嚴重威脅人民生命財產安全[2]。因此，對電線電纜進行科學、嚴謹的檢測，盡可能地降低測量誤差，為國網對其導體的質量判定提供準確的判定依據，關系到電網線路的安全運行。

本文根據當前檢測過程中遇到的問題，對電線電纜直流電阻檢測誤差原因進行了分析，并就進一步提高檢測的準確性、科學性提出了一些意見。

1 影響電阻值因素分析

1.1 制樣對電阻值的影響

電線電纜的制樣標準在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》4.1節中已做明確規定。對于絕緣層的剝離，目前檢測機構一般都是采用刀具手工剝離[3]。在剝離過程中如果用力過大，則會傷及導體，導致實際橫截面積減小，特別是對軟細銅絲絞合而成的導體而言，如果用力過大，將直接導致銅絲斷裂，進而導致直流電阻升高。

對于有絕緣層保護的電線電纜而言，其制樣后，留樣時間對樣品電阻具有一定影響。當電線電纜絕緣層剝離后，未即刻測量，其暴露的導體表面會產生氧化。該氧化層的厚度與樣品擺放的環境具有緊密聯系，特別是在溫度較高，空氣濕度較大的情況下，其氧化更加嚴重，導體實測電阻更大，對于導體橫截面積較大的鋁質導體而言，其氧化程度受環境影響更加明顯[4]。

對于絞制的電線電纜而言，在制樣過程中，導體被來回扭折彎曲或絕緣層剝離裸露長度過多，將會導致導體線芯出現散股現象，當導體過于松散，內外層有較大空隙時，將直接導致導體內部接觸電阻增大，對測量結果的準確性也有重要影響[5]。

1.2 彎曲度對導體電阻的影響

目前，檢測機構檢測電線電纜導體電阻都是用雙臂電橋為主，測量過程中，將電線電纜通過夾具加緊，隨后通過夾具端部螺桿旋緊拉直，最終拉直后的長度為測量過程中默認的1 m標準長度，得出的電阻也就是默認為導體長度為1 m時的電阻[6]。該測試方法對電阻的測量具有一定的不確定性，首先，對于導體橫截面積較大的電線電纜而言，在運輸和存儲過程中都是將其盤成圓形，以增大空間利用率，但由于長期彎曲且受電橋夾螺桿拉伸力的限制，將大規格電纜取直較為困難。對于橫截面積較小的電線電纜而言，由于其彎曲程度較大，而電橋夾螺桿取直范圍有限，同樣無法把導線完全取直，這都將導致導體其實際檢測長度偏長，進一步導致實測電阻也偏大。

1.3 測試環境對電阻的影響

當前，在所有影響電纜直流電阻的環境因素中，其溫/濕度是最主要的影響因素。在國標GB/T 3048.4—2007中已經規定導體直流電阻試驗環境溫度為15～25 ℃，空氣濕度不大于85%，且環境溫度變化應不超過±1 ℃[3]。目前，各檢測機構一般會通過空調及除濕機來改變環境溫度、濕度，以滿足檢測環境要求。但是在使用空調的時候會出現檢流計滑動的現象，這就不能夠在穩定的條件下完成測量，這種情況下隨著溫度的變化，導體直流電阻也會隨之變動；同時國標規定試樣一定要在測量環境中保持足夠長的時間，使其自身溫度與環境溫度達到平衡，因為當測量人員在調節環境溫度時，試樣溫度隨環境溫度變化具有滯后性，因此在測量過程中，其測量值并不能真實反映出電線電纜其實際電阻大小。

1.4 夾具對測量電阻的影響

當前電線電纜導體直流電阻的測量設備主要以雙臂電橋和單臂電橋為主，而雙臂電橋(即開爾文電橋)對低電阻值的導體測量具有更高的測量精度，故現在檢測常用電橋都以雙臂電橋為主[7]。

目前，直流雙臂電橋常用夾具有V形和圓環形2種，根據其夾具對導體夾持作用力分析可知，V形夾具與導體之間為點接觸，其適用于測量單線或者實心線，而對于絞合結構的大截面線芯或者軟銅導體具有一定的不適用性，因為隨著V形夾具垂直壓緊力越來越大，其接觸導通處發生變形，接觸部位由點接觸變成線接觸，易使得其側面單絲垂直于受力點滑移、松開，線芯變形，導致測量結果產生偏差。同時V形夾具刃口容易發生磨損、卷邊，該現象將導致測量過程中刃口與導體接觸不良，特別是在測量一些橫截面積較小的導體材料時，不能對導體實現有效夾持，易使得測量數值具有分散性，影響其結果判定[8]。

環形夾具在夾持過程中，其力沿著半徑作用于圓心位置，從而使得導體各單絲緊密接觸在一起，避免了導體松散和變形導致的測量誤差，但環形夾具不適用于橫截面為扇形的電纜導體檢測，因為其在夾持過程中會導致扇形結構面發生變形，從而導致電阻變化。同時，環形夾具與導體之間接觸為線接觸，在導體表面有氧化層的情況下，環形夾具無法有效刺破氧化層，從而導致接觸電阻增大，進而顯示實測電阻偏大。

2 提高檢測準確性研究

針對當前電線電纜導體直流電阻檢測過程中遇到的以上問題，目前各檢測機構主要從以下幾個方面進行質量管控，以期提高檢測的準確性。

2.1 規范制樣流程

針對制樣導致樣品缺陷問題，目前有檢測機構在制樣過程中，多采用小型刀具剝離絕緣層，少量多次劃開絕緣層，避免導體劃傷或者斷絲現象的發生，同時嚴格控制絕緣層剝離面積，只在夾具夾持部位漏出部分導體，或者在導體兩端用絕緣線扎捆，防止線芯松散，以期提高檢測精度。

2.2 嚴格檢測方法

檢測環境控制，空調不應對著測量裝置，以免檢流計難以穩定。測量中一定要對溫度進行合理的分析，只有擺脫溫度的限制，才能夠實現測量的準確性。在一些受溫度影響較大的檢測過程中，有標準要求其環境風速低于0.5 m/s[9]，因此，在試驗室可以參考該標準對環境風速進行控制，避免空調出風口直吹電纜或者檢流計，同時避免開窗或者其他干擾環境溫度的行為。為了避免檢測過程中，檢測電流過大導致導體溫度升高的現象，在檢測時，可以參考相應規格電纜的要求值作為預估值，然后在保證精度的前提下，盡量采用小電流進行測試，同時要避免多次測量，以免導體發熱導致電阻偏大。

2.3 開發新型夾具

目前針對各類電橋夾具缺陷，有檢測機構采用如下手段予以控制。

(1)將夾具和線芯的兩端盡量靠近以降低誤差，或者將電流直接通過連接位置。研究表明，銅線芯的電纜，其測量所用電流最好不超過1 A[10]。

(2)采用端部焊接的方式來降低接觸電阻。對于大截面積的導體而言，可采用相同規格的鋁壓接頭與導體進行壓接，以保證導體與接頭有效結合，但該檢測方法成本較高，且增加了檢測人員工作強度，不利于其推廣[11]。

(3)電位電極應采用軟細銅絲在絞線外緊密繞若干圈后打結，防止松脫，隨后 將軟銅絲接入電橋進行測量，該方法雖然操作上簡單易行，但對于有較厚氧化層的導體而言，其測量電阻也會偏大[12]。

2.4 降低接觸電阻

降低夾具與電纜導體之間的接觸電阻是提高檢測結果準確度的重要方法之一，接觸電阻目前主要來源于導體表面氧化和與夾具之間接觸不良兩個方面[13]。針對部分導體有輕微氧化的情況，可以采用酒精稀釋的鹽酸進行表面清潔，以去除銅芯或者鋁芯導體表面的氧化層，從而降低導體與夾具之間的接觸電阻。同時根據導體材質、形狀、規格，適當選擇合適的夾緊力，增大接觸面積，使夾具對導體實現有效夾持也是降低接觸電阻的有效方法之一。

3 結束語

綜上所述，隨著電纜生產技術的不斷進步和社會的進步，安全、穩定、可靠已成為社會對電力供應的基本要求，電線電纜導體直流電阻也已成為關系電力運行安危的重要因素之一。檢測人員在嚴格規范操作的前提下，依靠不斷創新，研發新型自動化、智能化檢測設備也是提高檢測準確度的重要方向，只有直流電阻檢測標準技術的不斷進步和檢測結果的準確、可靠，才能促進電線電纜行業在經濟效益和社會效益方面的改善，有效滿足社會發展的不斷需要。

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