0 引 言
大截面裸絞線，如：鋼芯鋁絞線、鋁絞線、鋁合金絞線等，由于其結(jié)構(gòu)易于松散，在直流電阻測(cè)試過(guò)程中，極易產(chǎn)生測(cè)量誤差[1-3]。而大截面電纜的銅導(dǎo)體，其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜：通常由3個(gè)或3個(gè)以上緊密絞合的扇區(qū)組成，每個(gè)扇區(qū)之間用紙分隔，每個(gè)扇區(qū)內(nèi)有若干根緊壓絞合的圓銅線，每根銅線之間用紙分隔。這種分隔結(jié)構(gòu)，使得其直流電阻難以準(zhǔn)確測(cè)量[4-6]。
為準(zhǔn)確測(cè)量大截面絞合導(dǎo)體的直流電阻，本文以大截面電纜的銅導(dǎo)體為例，從試樣制備、設(shè)備選取、測(cè)試電流等角度分析影響測(cè)試結(jié)果的各個(gè)因素，以期提高大截面絞合導(dǎo)體直流電阻的測(cè)量精度。
1 試樣制備
為準(zhǔn)確測(cè)量大截面銅電纜導(dǎo)體的直流電阻，嚴(yán)格按照GB/T 3048.4-2007[7]的要求，進(jìn)行試樣制備。
（1）從某1000mm2的待測(cè)試樣上截取一段1.5m長(zhǎng)試樣，去除兩端護(hù)套、絕緣和覆蓋物，露出導(dǎo)體，在剝離護(hù)套和絕緣等覆蓋物時(shí)，盡可能避免導(dǎo)體損傷。
（2）用砂紙打磨夾持部位氧化層后，用酒精充分清洗試樣夾持部位，去除污穢和附著物。
（3）將試樣端部逐層切割成寶塔狀，或全部散開后，用軟銅絞線充分纏繞每根單絲和每個(gè)扇區(qū)后，用低熔點(diǎn)合金澆鑄端頭，并使軟銅絞線露出端頭，作為電流引入端，如圖1所示。
（4）在距離電流引入端內(nèi)側(cè)＞1.5D（D為試樣直徑）的位置，緊密纏繞2圈直徑為1mm的銅絲，作為電位端。
試樣制備完成后，將其放置在測(cè)試環(huán)境內(nèi)至少24h，使試樣與環(huán)境溫度和測(cè)試儀器溫度達(dá)到充分平衡。
2 測(cè)試過(guò)程
2.1 靈敏度分析
圖2所示為直流電阻測(cè)試的典型試驗(yàn)布置，直流電阻測(cè)試的本質(zhì)在于測(cè)定兩電位端之間的電位差，根據(jù)歐姆定律U=IR，測(cè)試電流越大，兩電位端之間的電位差越大，電流和電壓的測(cè)試精度和準(zhǔn)度越高[8，9] ，由此計(jì)算得到的電阻R精度越高。
根據(jù)GB/T 3048.4-2007相關(guān)規(guī)定，在滿足試驗(yàn)系統(tǒng)靈敏度要求的前提下，應(yīng)盡量選擇*小的測(cè)試電流以防止電流過(guò)大而引起的導(dǎo)體升溫。標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為當(dāng)采用比例為1：1.41的兩個(gè)測(cè)試電流，分別測(cè)試被測(cè)試樣的電阻值，如兩者之差不超過(guò)0.5%，則認(rèn)為采用比例為1的電流測(cè)量時(shí)，試樣未發(fā)生溫升變化。
采用兩臺(tái)不同的設(shè)備，分別對(duì)同一試樣，在不同測(cè)試電流進(jìn)行直流電阻測(cè)試，分析測(cè)試設(shè)備和測(cè)試電流對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
2.2 QJ36B-3數(shù)字電橋測(cè)試結(jié)果
查閱設(shè)備計(jì)量證書，QJ36B-3數(shù)字電橋在電阻分辨率0.01μΩ時(shí)，測(cè)量誤差小于0.4%，符合GB/T 3048.4的要求。該設(shè)備操作面板如圖3所示，可見(jiàn)該電橋只有6個(gè)測(cè)試檔位，試樣與電橋采用螺栓方式連接。
按照設(shè)備操作規(guī)程，調(diào)節(jié)測(cè)試檔位，測(cè)試試樣的直流電阻，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，QJ36B-3數(shù)字電橋在不同檔位下測(cè)試結(jié)果基本一致，僅在*低測(cè)試檔位時(shí)，其測(cè)試結(jié)果的有效位數(shù)較低。測(cè)試后，拆除設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)與電橋連接的測(cè)點(diǎn)綁扎的銅絲位置有明顯發(fā)熱，而導(dǎo)體本身未見(jiàn)發(fā)熱。產(chǎn)生這種情況的原因在于綁扎銅絲的截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被測(cè)試樣，其電阻顯著大于被測(cè)試樣。根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，在相同電流、相同時(shí)間作用下，綁扎銅絲的發(fā)熱量將顯著高于被測(cè)試樣。
2.3 PROMET 600 直流電阻測(cè)試儀 (KOCOS)測(cè)試結(jié)果
查閱設(shè)備說(shuō)明書，PROMET 600直流電阻測(cè)試儀（KOCOS）電阻測(cè)量分辨力可達(dá)0.01μΩ，測(cè)量誤差小于0.1%，測(cè)試電流可達(dá)到600A，其操作面板如圖4所示，電位端與電流端的連接方式均為鱷魚鉗夾持。按照操作規(guī)程，調(diào)節(jié)測(cè)試電流，在不同測(cè)試電流下的電阻測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。
根據(jù)表2測(cè)試結(jié)果，繪制測(cè)試電流與測(cè)得電阻曲線，如圖5所示，由表2及圖5可見(jiàn)，PROMET 600直流電阻測(cè)試儀（KOCOS）在100A以下的測(cè)試電流進(jìn)行測(cè)量時(shí)，試樣電阻快速下降，這表明對(duì)于該試樣，100A以下的測(cè)試電流，均無(wú)法獲得較高測(cè)試精度。測(cè)試電流為（100~400）A時(shí)，測(cè)得電阻值隨測(cè)試電流增大緩慢減小，并趨于穩(wěn)定，當(dāng)測(cè)試電流增大到450A以上時(shí)，測(cè)得電阻開始隨測(cè)試電流增大而增大。
上述結(jié)果表明，在400A以下，隨測(cè)試電流增大，測(cè)試精度提高；當(dāng)測(cè)試電流增大至450A時(shí)，導(dǎo)體的發(fā)熱使得試樣電阻開始增加。但增量依然小于0.5%，符合GB/T 3048.4-2007的要求，此時(shí)的電流密度為0.45A/mm2。
3 結(jié)果分析
3.1 兩測(cè)試設(shè)備結(jié)果比較
對(duì)兩臺(tái)設(shè)備在相同測(cè)試電流下的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，見(jiàn)表3。
由表3可見(jiàn)，兩臺(tái) 設(shè)備在 相同 測(cè) 試 電流情況下，測(cè)試 結(jié)果 僅相差 0 . 0 5%，該 差 值 遠(yuǎn) 小于 G B /T 3048.4-2007規(guī)定的基準(zhǔn)試驗(yàn)允許測(cè)量誤差（0.15%）。這表明不同的測(cè)試設(shè)備，在相同測(cè)試電流均可獲得較高精度測(cè)試結(jié)果，符合方法標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2 測(cè)試策略分析
根據(jù)GB/T 3048.4-2007相關(guān)規(guī)定和歐姆定律推知，大電流的測(cè)試精度比小電流的測(cè)試精度要高，但是大電流會(huì)引起導(dǎo)體升溫，從而引起被測(cè)試樣電阻增大。根據(jù)上述規(guī)定，可從小至大采用不同檔位的測(cè)試電流對(duì)被測(cè)試樣進(jìn)行電阻測(cè)量，以找出測(cè)量精度*高且不引起導(dǎo)體升溫的測(cè)試電流。
由表2測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，采用PROMET 600直流電阻測(cè)試儀（KOCOS）進(jìn)行本次測(cè)量過(guò)程中，采用從小至大的測(cè)試電流，依次測(cè)試試樣的直流電阻，計(jì)算并比較兩個(gè)相鄰測(cè)試結(jié)果的差值，可以快速找出合適的測(cè)試電流區(qū)間，即（100~400）A之間，此時(shí)的電流密度為（0.1~0.4）A/mm2。
當(dāng)測(cè)試電流繼續(xù)增加至450A以上時(shí)，試樣的直流電阻開始持續(xù)增加，表明測(cè)試電流引起的試樣發(fā)熱，已開始顯著影響測(cè)試結(jié)果。這表明針對(duì)該試樣的*佳測(cè)試電流為400A左右，此電流即為該試樣的*佳測(cè)試電流。
4 結(jié) 論
本文分析了大截面絞合導(dǎo)體直流電阻測(cè)試過(guò)程中試樣制備、試驗(yàn)設(shè)備、測(cè)試電流等影響因素，得出以下結(jié)論。
（1）嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行試樣制備，按照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程開展測(cè)試，不同設(shè)備均可得到滿意測(cè)試結(jié)果。
（2）在設(shè)備可選情況下，盡可能選擇測(cè)試電流大的設(shè)備，可以獲得更高測(cè)試精度，推薦電流密度為（0.1~0.4）A/mm2。
（3）同一設(shè)備，采用多個(gè)不同測(cè)試電流開展測(cè)量，直至試樣電阻開始增大，此測(cè)試電流的前一檔測(cè)試電流值可認(rèn)為是*佳測(cè)試電流，在該測(cè)試電流下可獲得*佳測(cè)試精度。
