大截面分割导体直流电阻测试误差分析与改进

金金元， 陈朝晖， 陈建平（.浙江晨光电缆股份有限公司，浙江平湖3404；.国网厦门供电公司，福建厦门36000）

大截面分割导体直流电阻测试误差分析与改进

金金元1， 陈朝晖2， 陈建平1
（1.浙江晨光电缆股份有限公司，浙江平湖314204；2.国网厦门供电公司，福建厦门361000）

主要对采用常规的侧面电流输入法测试大截面分割导体直流电阻易产生测试误差的原因进行了分析，进而发现了一种导体直流电阻端面电流输入测试新技术。对新旧两种测试方法进行了对比，结果显示端面电流输入法对大截面分割导体直流电阻的测试数据更稳定，结果更真实。

大截面分割导体；误差；夹具；侧面电流输入；端面电流输入

0　引 言

电缆导体直流电阻是衡量电线电缆产品质量的重要指标之一，对该指标准确地测量十分关键。在大截面分割导体直流电阻测试过程中，经常发现采用常规外端夹具测试大截面分割导体直流电阻时测试数据波动性较大，测试误差大，测试结果不真实，这是电缆行业碰到的一大技术难题。本文将分析测量方法失败的原因，介绍一种适合测量大截面分割导体直流电阻的新方法。

1　V形夹具侧面电流输入法

外端V形夹具侧面电流输入法是电缆导体直流电阻测量的基本方法，测量时电流从夹具的侧面流入导体，如图1所示。根据国家标准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》中5.2.3规定，采用外端夹具侧面电流输入法测量电缆导体直流电阻时绞合导体的全部单丝应可靠地与测量系统的电流夹头相连接。通常电缆生产企业和专业电缆检测机构在测量导体直流电阻时，所采用的试样夹具均是V形夹具。

图1　V形夹具侧面电流输入法

1.1常规测试方法存在的误差

采用常规的外端V形夹具侧面电流输入法对4个大截面2500 mm2铜芯分割导体样品的20℃直流电阻进行测量，测量同一样品，在一天内的4个不同时间段和V形夹具不同方向（分割导体顶角向上、向下和向左右两侧方向）夹紧条件下进行，测量结果如表1所示。

表1　采用侧面电流输入法和端面电流输入法实测20℃导体直流电阻　　（单位：Ω·km-1）

从表1可知：（1）V形夹具夹持大截面分割导体的角度及方向稍微有不同，导体直流电阻的测试数据就产生很大差别，例如样品A、B、C、D的最大、最小测试数据相差分别为7.59%、6.41%、5.19%、5.19%。由检测数据可见，外端V形夹具侧面电流输入法测得的导体直流电阻数据偏差较大，存在很大的分散性和波动性，不能完全反映导体真实的直流电阻。（2）4个导体样品的实测截面积均大于2 490 mm2，根据长期的材料控制、工艺控制及电缆导体直流电阻测试经验，所有4个导体样品的20℃实测直流电阻均大于20℃标准直流电阻0.007 3 Ω/km（此数据是依据GB/Z 18890—2002产品标准），测量结果显然是不合理的。在原材料、退火软化、单丝伸长率、绞合模具均严格按工艺控制的情况下，如截面积为2 500 mm2规格的铜芯分割导体实测截面积达到2 490mm2以上，电缆导体20℃直流电阻理论上应当小于0.007 3Ω/km的标准要求。

1.2常规测试方法的误差分析

对此测量结果进行了仔细分析，发现存在以下几个问题：（1）V形夹具仅在垂直方向压紧，且并未设有压紧限度，随着夹紧力的增加，导体线芯会发生变形，使其侧面的各根单丝松开，有时甚至各根单丝彼此脱离接触；（2）由于异形紧压导体或分割导体的扇形顶角角度方向不同，致使与V形夹具接触角度不同，在接触方向上形成了一个扭转角度，V形夹具未能与导体实现以最佳的角度紧密良好接触，使得导体与V形夹具的接触电阻偏大，电流没有均匀流过每根单丝；（3）分割导体进行切割后，导体断面单丝间的间隙较大，单丝与单丝间的接触电阻较大，无法保证测试电流均匀地流过每根单丝。

上述几个原因导致导体直流电阻测量数据的分散性和波动性较大，使导体直流电阻测量结果存在较大误差。因此外端V形夹具侧面电流输入法只适合测量单线、实心线或常规的紧压圆形结构导体直流电阻，不太适合测量大截面分割导体。

2　端面夹具电流输入法

为了能够准确地测量大截面分割导体直流电阻，对各种电缆导体直流电阻测试方法进行了详细地分析、对比和研究，最后发现采用端面电流输入法测得的导体直流电阻结果稳定可靠，可体现导体直流电阻的真实情况。我们为端面电流输入法专门设计了一种新型的端面夹具，测试电流通过电流引线直接从端面夹头均匀地进入导体的端面，可真正保证测试电流最大限度均匀地流过每根单丝。图2为设计的端面电流输入法的测试照片，端面电流输入法测试电缆导体直流电阻时，端面电流输入夹具是夹在电缆导体的端面位置。

图2　端面电流输入法

2.1端面电流输入夹具结构

端面电流输入夹具的结构如图3所示。

该夹具中心部位有16根沿圆周均匀排布的紫铜针（顶尖），每根直径为（2.4±0.2）mm，长度为12 mm。这些顶尖可与大截面导体端面实现弹性接触，且弹力可调。根据顶尖与导体端面接触情况，通过拧紧外端圆形调节螺母，可使顶尖与导体端面达到紧密接触。大截面导体是由多根单丝经绞合并且按模具形状紧压而成的一种扇形、瓦楞形或预扭扇形形状导体，单丝之间肯定会有一些间隙，但这些间隙并未影响顶尖与导体端面的紧密接触。这是因为在拧紧外端圆形调节螺母时，夹具中的多根顶尖将会进入导体间隙部分，仍可保证夹具上的顶尖与导体紧密接触，减少接触电阻。镶嵌紫铜针模块的外端部分通过铜螺栓与测试电流引线连接，测试时电流就是通过引线进入紫铜针连接部位再流入导体端面（四周各根单丝），然后均匀流过整个导体，这样有效减小了夹具与导体的接触电阻。为了保证测试时导体的径向拉紧度，电位夹具仍然采用原有夹具，使导体在同一平面拉紧并保持水平状态，夹紧后能确保导体不松动。

2.2两种测试方法的数据对比

采用端面电流输入夹具结合端面电流输入法对上述4个大截面2 500 mm2铜芯绞合导体样品的20℃直流电阻每隔2 h进行测量（主要考虑测试数据是否具有重复性），测量结果如表1所示。

从表1中可知，所有4个导体样品的20℃实测直流电阻均小于20℃标准直流电阻（0.007 3Ω/ km），且测得的数据波动性和分散性均较小，例如样品A～D的最大、最小测试数据相差分别为1.39%，这比外端夹具侧面电流输入法测得的数据差值至少小了6.6%以上。可见测量结果较为真实可靠，同时也符合相关生产经验的判断。因此，采用新设计的端面电流输入夹具结合端面电流输入法测量大截面分割导体直流电阻是可行的。

2.3新测试装置的确认

为了进一步验证端面电流输入法测量大截面分割导体直流电阻结果是否真实可靠，我们专门委托国家电线电缆质量监督检验测试中心和中国电力科学研究院电力工业电气设备质量检验测试中心进行了复核测试。经过大量测试数据汇总对比分析后，上述两家专业电线电缆检测机构认为端面电流输入法的测试数据波动性和分散性较小，测试结果真实可靠。为此，我们将导体直流电阻端面电流输入测试技术及测试装置申报了国家发明专利，所设计的“电缆导体直流电阻测试装置”已获得国家知识产权局颁发的发明专利证书，专利号为ZL 201210070556.9。

图3　端面电流输入夹具的结构剖视图

3　结 论

由于大截面分割导体与侧面夹具的接触界面较难控制在最佳状态，接触电阻偏大，在侧面电流输入法检测导体直流电阻时，很难真正保证测试电流最大限度地流过每根单丝，因而致使采用常规的V形侧面电流输入法测试大截面分割导体直流电阻易产生测试误差，最终导致了测量结果的不真实。

端面电流输入夹具结合端面电流输入法可以准确地测量大截面分割导体直流电阻，测得的导体直流电阻数据稳定可靠，波动性和分散性小，解决了行业的一大技术难题，对电缆产品质量控制具有重要意义。

［1］ 金金元.直流电阻测试误差的原因分析及改进［J］.农村电气化，2011（12）：27-28.

［2］ 金金元.大规格异形紧压导体直流电阻的测试［J］.光纤与电缆及其应用技术，2013（2）：11-13.

［3］ 吴长顺，林培璟.电线电缆产品检验手册［Z］.上海：国家电线电缆质量监督检验中心，2004：44-49.

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［5］ 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［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，高级工程师.

作者地址：浙江平湖市独山港镇白沙湾［314204］.