朱肖纬
上海雷谷建筑科技有限公司 上海市201619
摘要：简述了导体直流电阻测试技术，分析了数据误差来源，结合实际工作，对减小误差作了一些探讨，提出了一些建议和解决方案。
关键词 电线电缆 直流电阻 误差 探讨
随着国民经济的迅猛前进，电线电缆越来越多地被用在国家电网中，且需求还在加大。如何确保电线电缆质量达标，消除电力设备的安全隐患，保证用电安全，是我们检测工作中的一个重点。电线电缆性能的重要指标中，最重要的一个就是直流电阻。电线电缆直流电阻越大，则电能传输损耗越大，发热量亦越大，严重影响安全用电。本文依托多年检测经验，对实验室导体电阻的检测事项补充了些许注意点。
一．检测方法
实际检测工作中，检测试样的直流电阻值一般都在毫欧级，远小于1Ω。按照GB/T3048.4-2007，单臂电桥不适用于小电阻测量，只能采用双臂电桥（凯尔文电桥），接线原理图如下：
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双臂电桥
1、环境要求
标准要求：实验室检测环境规定应在20℃±15℃，空气湿度不超过85%。
2、试样制备
送检试样首先应放在实验室内环境调节，以一天为宜，使试样与实验室室温一致。开始试验时，首先从送检试样上截取长于1米的试样。整个检测过程中，实验室温度浮动不能超过±1℃。在开始试验前，要剥除试样表面的绝缘、护套和其他覆盖物，露出电缆电缆导体本身。为简便起见，可以只剥去试样两端和夹具相接触部分的覆盖物、露出金属层。要小心剥离外表面覆盖物，去除附着物、污秽和油污，注意不能使试样金属表面受伤。为了让四端夹具与试样充分接触，可用砂纸慢慢打磨试样和夹具接触处的氧化层，直至氧化层完全清理干净。
拉直试样放入四端夹具，禁止扭曲试样，以免引起试样截面积变化或者长度被拉长，保证压入后的电线电缆导体与电位电流接头紧密结合。
3、试验结果及计算
3.1 用双臂电桥测量时试样电阻按下式计算：
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式中：Rx—试样电阻值，Ω；
RN—标准电阻值，Ω；
R1，R2—电桥平衡时的桥臂电阻值，Ω。
3.2 温度20℃时每公里长度电阻值按下式计算：
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式中：R20—20℃时每公里长度电阻值，Ω/km；
L—试样的测量长度，m；
t—测量时的环境温度，℃；
a20—导体材料20℃时的电阻温度系数，1/℃。
二．误差分析
显而易见，双臂电桥检测数据的误差主要来源于：测量仪器的检定误差、接触电势差、通电后导体的温升误差。
试样的检测报告需要换算成1000米20℃时标准电阻，而3.2公式中用实验室环境温度代替试样温度，而试样温度变化滞后于环境温度变化，因此，实验室环境温度与试样温度的一致程度也会引起误差。由此可见，误差主要来源于：
1.检流计示值误差；
2.温度计示值误差；
3.四端夹具俩电位电极间距误差；
4.测量时实验室环境温度变化引起的误差。
我们认为，对于标准电阻、检流计、温度计和俩电位电极间距等测量设备，必须根据要求，定期请检定机构进行校准。在仪器的检定有效期内，测量结果可以直接使用检定值。当检测结果接近临界值时，应该综合考虑仪器检定结果的误差，尽可能对检测结果有个明确有说服力的解释。
对于接触电势和热电势导入的误差，实验室一般选择电流换向法，分别得到正负两个结果，取其绝对值再求均值，以消除因接触电势带来的偏离。由于检流计具有较高的测量灵敏度，在测量时应尽量避免人体接触，以免人体加热电压结点，引起热电耦效应，对测量造成影响。根据GB/T 3048，也可以采用零点补偿法，在电路不形成回路的条件下完成清零，检流计在通路时不跳动。
试样的测量长度，检测时一般为俩个电位电极之间的固定间距1m，故间距应注意校准。除此以外，在实际检测过程中，注意不能用力拉紧试样，拉直即可。拉力过大，试样发生形状变化，长度变大，而截面积变小。由于电线电缆的电阻正相关长度，而负相关截面积。此时检测结果比真实值明显偏大。检测时试样应松紧有度，不允许扭曲、拉长、变形等。GB/T3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法 第4部分:导体直流电阻试验》中规定：电位电极和相邻的电流电极间的距离应该大于或等于被测试样横截面周长的1.5倍。而这点往往容易被忽略。不少厂家生产的测量器具，接点都是固定的，有时不能满足实际测量需要。譬如试验室常用的PC36C直流电阻测量仪，配对的电位接点和电流接点间距是60mm，可测量的最大导体截面周长为40mm，超过此周长的导体试验结果，由于不满足标准的条件限制，不能保证准确性。对于横截面不是矩形和圆形的电线电缆，由于不是规则形状，其周长并不能直接求得，可采用密度法，修正后求得近似值。考虑到测量工作的实际情况，我们建议生产厂家将电位电极固定为1m，而电流电极设计为间距可调，以满足不同截面周长的试样检测需求，方便检测工作。又因为被测试样粗细不一，夹头长期使用后，可能对细小电缆电线不能夹紧，严重影响检测结果的准确性，建议生产厂家设计不同大小的夹头。
由于电线电缆等金属是热的良导体，加电流后导体发热，随着温度变化，电阻系数也会有明显变化。实际工作中，应根据经验对被测试样进行预估，可以参考标准相对应的规格型号对该电线电缆导体电阻的要求值，预设合适的电流。在满足检测工作的情况下，尽可能从小电流大电阻开始检测，整个检测过程要迅速，避免试样发热引起结果误差。推荐采用电流密度，按规定比值的电流分别进行检验。先测定1.00I下的电阻值，再根据需要选择0.707I，或1.41I电流下测量电阻值，与1.00I下的测量结果比较。如果结果差值小于或等于0.005，此时可以判定检测时没有出现温升现象；如果两者之差超过0.005，应重新试验。
试验前，导体应进行实验室环境调节，在实验室内放置一天。试验过程中，实验室环境温度的浮动不能超过±1℃。记录环境条件时，温度计保持距地一米以上，与被测导体等高且不过远，尽量保证温度计读数与试样温度一致。试验过程中，走动靠近试样，人体温度也会影响到试验结果，应尽可能避免人体和试样近距离接触。很多人习惯于使用空调来改变室温，此时检流计很难稳定下来，一直在慢慢地偏转。这是因为检流计灵敏度很高，室温一直在改变，所以导体电阻也一直在慢慢变化，很难准确读取数据。在多年的实际工作中，我们发现：有空调的实验室，试样的温度改变比起实验室温度变化要慢，温度漂移会影响到检测结果的准确性。我们认为：试验室应该避免使用空调控制环境温度，只要在标准允许的温度范围，不需要调节温度。实践证明，自然条件下的试验室比有空调的房间更好，因为用空调控制房间的温度，温度波动变化并不容易满足标准允许值。
三．结论
本文简要介绍了现行电线电缆直流电阻检测方法，对方法中可能引入的误差作了简要分析，给出了一些有效的减少误差的建议和方案：
1.测量设备要定期进行检定，保证测量结果可靠准确。
2.采用电流换向法或者零点补偿法，消除接触电势和热电势引入的系统误差。
3.俩电位电极间距固定为1m，放置被测试样时应松紧有度，拉直即可，用力拉紧会使试样变形，截面积变小，导致测量值比真实值偏大。
4.测量夹具相邻接点间距限制了被测试样的截面周长，建议厂家生产电流电极接点位置可调的测量仪器，以不足不同规格试样的测量需求。对于不规则截面，推荐采用密度法近似计算周长。
5.建议设置不同大小的夹具夹头，防止夹具长期使用以后和细小电线电缆接触不良，影响检测结果的准确性。
6.不推荐空调房间作为试验环境，因为电线电缆电阻对温度非常敏感。在有空调的环境下，被测试样和环境温度不容易平衡，导体温度变化滞后于室温变化，由此引入的误差难以避免。
参考文献
1.GB/T3956-2009 电缆的导体
2.GB/T3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法 第4部分:导体直流电阻试验》