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远东电缆有限公司 蒋华娟 徐静

摘要：本文针对大截面绞合铝导体直流电阻检测过程中测试数据不稳定、波动大等问题进行原因分析，通过一系列的验证试验，对绞合铝导体直流电阻测试的取样长度、夹具连接、端头处理进行改进，提高了测试数据的准确性，确保合格的产品满足市场需求。

关键词：绞合铝导体 直流电阻 测量

1、引言

近几年，也许由于利益关系，电缆行业不再敢于大声喊出在电线电缆产品上“以铝代铜”这一国家技术政策口号，而代之以“以铝节铜”这个模棱两可的名词，几乎把铝芯电力电缆打入冷宫而后快。但是，无论如何阻拦，科学技术的发展毕竟是阻挡不住的。我国铝资源相对丰富，近年来，随着我国铝杆生产技术的提升，铝导体电缆正在悄然推广应用，采购成本低、重量轻的铝导体电力电缆已受新建项目青睐。近几月我公司相继承接了冀北电力廊坊供电公司、中广核贵州龙里风力发电公司、淮北万黎电力公司、华北电网秦皇岛电力公司订单，生产了批量的YJLV22-8.7/15kV、YJLV62-18/30 kV等中压铝芯电力电缆，然而对绞合铝导体直流电阻的测试一直是一个难点，在测试过程中经常出现测试数据不稳定、波动大等问题，我们通过大量的试验，对试验方法和测试手段的不断改进，取得了很好的效果。

2、存在的问题

导体直流电阻测量是根据GB/T3048.4-2007的规定进行，当被测电阻小于1Ω时，采用四端测量夹具进行接线，电桥采用电阻测量误差不超过±0.5%的双臂电桥。目前，国家质检总局组织对电线电缆产品质量进行监督抽查，各监督检测所对铝导体电缆直流电阻测试通常是按常规测试方法检测，从抽查的结果发现，铝导体电缆直流电阻合格率很低。我公司采用电阻在200uΩ精度达±0.1%的PC36C型高精度数字式直流电阻测试仪，和电位电极与电流电极距离可调的合抱型DK-1200的四端测量夹具，以及试验室温度偏差±1℃，在检测装备和环境条件符合标准测量要求下，我们调整测试电流分别对铝绞线70 mm²、120mm² 185mm²、240 mm²、400 mm²按照GB/T3048.4-2007规定的测试方法进行测试，在同样的测量条件下，对同一个样品进行多次测试，得出的结果表1：

表1 两电位电极距离1米端头未作任何处理直流电阻测试情况

对表1的测试数据，用mintab15软件对各截面绞合铝导体电阻测试值进行单值控制图分析，分析结果如下图1所示：

图1 不同截面铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

从图1可以看出，对绞合铝导体用常规测试方法测试的数据极不稳定，重复性和再现性极差，数据波动大，很难反应绞合导体电阻的真实值。经过分析，造成影响绞合铝导体测量准确性的主要因素为端头的处理、夹具电极的连接、试样的长度，因此为了提高测试的准确度，我们分别从以上三个方面进行了改进和调整。

3、 原因分析及改进

3.1端头的处理

由于绞合铝绞线的单丝表面有氧化现象，而且氧化层的电阻率大于导体本身（特别是氧化铝），这样就在被测样品同连接线（或夹具）之间存在着氧化层接触电阻。接触电阻的大小随氧化的性质和厚度的变化而变化，也与被测样品同连接夹具之间的接触面松紧程度有关。接触电阻不仅存在于导体与连接线（夹具）之间，同时也存在于绞合线芯的每根单线之间，在数值上它是不稳定的，随着夹紧位置和夹紧力的变化而变化。经过多次的反复实验，发现夹具两头的夹紧角度不同也会产生很大的误差。对于大截面铝绞线的电阻最不易测准，由于氧化铝的电阻率比较高，而且截面越大单线根数越多，单线之间的总接触电阻也就越大，正因为接触电阻具有不稳定性，得到的必然是一个不稳定的测试结果。因此我们将绞合铝导体在接入测量系统前，用酒精清洗与电桥连接的导体表面，去除附着物、污垢和油污，并尽可能去除表面的氧化层，对于污染严重的，用5%的稀盐酸加少量洗洁精浸泡5分钟，再用清水将端头内的酸洗净，最后两端用铝鼻子压接。测试结果如下表2：

表2 试样两端头用铝鼻子压接后直流电阻测试情况

对表1和表2的测试数据，用mintab15软件对各截面绞合铝导体用铝鼻子压接前后的电阻测试值进行单值控制图分析比较，分析结果如下图2所示：

图2 不同截面铝绞线用铝鼻子压接前后单位长度直流电阻比较的单值控制图

从上图2可以看出虽然采用铝鼻子压接后电阻波动有所改进，但还是不稳定。

3.2 夹具电极的连接方法

目前市场上采购的电桥夹具普遍是一对直流电极在电桥两外端的四端测量夹具，而在测量时由于电流电极仅与绞线的外层接触，而且各单线表面都包有一层电阻很大的氧化铝膜，导致测量电流在绞线的各单线中极不均匀的分布，位于绞线内层的某些单线由于各单线表面的接触电阻，只分配到极少的电流，其电位差很低。要使测量正确，不仅要求电位电极能与被测试样紧密、均匀地接触，而且要求电流电极也能紧密而且均匀地与被测试样接触，因此我们对测量系统的电流电极作了改进，将各绞层的铝线分层用夹箍夹紧，使绞合铝导体的外层与电位电极紧密接触，其他各绞层分别与电流电极紧密接触，这样使绞合导体的全部铝单丝都能与测量系统的电流夹头相连接，使得每根单丝表面氧化层被压破，增加电气接触能力，电流从接头上的接线端引入，最大限度地使电流流过每根单丝，从而提高了直流电阻测试的准确度。电桥夹具改进后如图4：

图3 电桥夹具改进后电极连接线图

为了验证改进后的电桥夹具对绞合铝导体电阻测试结果的稳定性是否有效，我们选用300mm²绞合铝导体进行夹具改进前后分别测试12次，测试结果见表3。

表3 夹具改进前后 300 mm²铝绞线单位长度直流电阻对比表

对表3数据进行分析，用以观察夹具电极连接方式改进前后，测试其直流电阻数据的波动性，分析结果如图4所示：

图4 夹具改进前后测试300mm²绞合铝导体的直流电阻

从图4中可看出夹具改进前测试的300mm²绞合铝导体直流电阻波动较大，夹具改进后测试的直流电阻较平稳，说明夹具改进后测试的结果较改进前准确，所以在今后绞合铝导体的测试当中，为了使测试结果更加准确，可使用改进的夹具进行测试。

3.3取样长度的选择

由于铝在空气中十分容易氧化,因此各铝单线表面均有一层氧化层,且这层氧化层的电阻率要大于铝导体本身的电阻率,因此在测试铝导体电阻时,存在氧化层接触电阻,这接触电阻不仅存在于被测试样与电桥夹具之间,同时也存在于绞合铝导体的各单线之间,而且导体截面越大,单线根数越多,单线之间的总接触电阻就越大。另一方面，导体的截面越大，导体本身的电阻就越小，1米导体的电阻甚至与接触电阻处在同一数量级，这样接触电阻对测试电阻的相对影响就大。为了减小接触电阻对测试的影响，可以提高导体测试长度，增加被测导体电阻，拉开被测电阻与接触电阻的差距，这样接触电阻对导体测试电阻的影响就相对缩小。

为了验证测试铝绞线直流电阻时，测试试样的长度是否对测试结果的准确性有影响，我们改装了两电位电极间距为5米的夹具，选用120 mm²、185 mm²、

240 mm²、400 mm² 、70 mm² 、50 mm² 六种规格铝绞线，测试过程中每种规格的铝绞线分别取1、2、3、4和5米五根不同长度的试样进行多次重复测量，测试结果见表4、表5、表6、表7、表8、表9。

表4 120mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表4数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察400mm²铝绞线试样不同长度下，测试其直流电阻数据的波动性，分析结果如下图5所示：

图5 120mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

表5 185mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表5数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察185mm²铝绞线试样在不同长度下，测试后计算其每公里导体直流电阻数据的波动性，分析结果如下图6所示：

图6 185mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

表6 240mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表6数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察240mm²铝绞线试样不同长度下，测试其每公里直流电阻数据的波动性，分析结果如下图7所示：

图7 240mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

表7 400mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表7数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察400mm²铝绞线试样不同长度下，测试其直流电阻数据的波动性，分析结果如下图8所示：

图8 400mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

8 70mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表8数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察70mm²铝绞线试样不同长度下，测试其直流电阻数据的波动性，分析结果如下图9所示：

图9 70mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

表9 50mm²铝绞线单位长度直流电阻测试值

单位:Ω/km

对表9数据，用mintab15软件进行单值控制图分析，用以观察50mm²铝绞线试样不同长度下，测试其直流电阻数据的波动性，分析结果如下图10所示：

图10 50mm²铝绞线单位长度直流电阻的单值控制图

测试铝绞线120、185、240、400 、70、50mm²六种不同规格不同长度下的直流电阻，从控制图5、图6、图7、图8、图9和图10分析可得，三个规格的铝绞线均是在试样长度为1米时，单位长度直流电阻的测试值波动最大，试样长度为5米时，测试的单位长度直流电阻值波动最小，说明对于铝绞线，其测试的准确性与试样的长度有关，长度越大，测试的准确性越高，同时，我们根据试验，当测试试样长度大于5米后，测试的长度对测试的影响相对较小，根据实际试验条件，我们确定测试铝导体的直流电阻选取试样长度为5米较为妥当，同时对于截面小于70以下的铝绞线，长度对直流电阻的影响相对较小，因此其长度可以适当缩短，但不应小于3米。

4、总结

绞合铝导体在检测导体直流电阻时，如果按常规的测试方法会产生较大的误差。以上是我公司检测部门在测试绞合铝导体直流电阻过程中，通过对试样长度的取样、夹具电极的连接方法、端头的处理等试验方法和检测手段进行改进，取得了较好的效果，大大提高了测试结果的准确性，为公司生产、科研提供强有力的保障。

参考文献

1、 吴长顺主编.电线电缆产品检验（上册），机械工业职业技能鉴定指导中心.2004.

1 GB/T3048.4-2007电线电缆性能试验方法 第4部分：导体直流电阻试验