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[問(wèn)題求助] 電線(xiàn)電纜的絕緣電阻是如何檢測(cè)的？
P:2010-08-28 13:55:54
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在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3048.5--2007《電線(xiàn)電纜電性能試驗(yàn)方法第5部分：絕緣電阻試驗(yàn)》第7章"試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算"第7．2條中有明確的公式：
RL = RXL (1)
式中：
RL--試樣電纜每公里長(zhǎng)度的絕緣電阻，MΩokm
RX--試樣電纜的絕緣電阻，MΩ
L--試樣電纜的有效測(cè)量長(zhǎng)度，km
根據(jù)式(1)，可以很容易求得上述問(wèn)題的正確答案。已知RX=50(MΩ)，L=500(m)=0.5(km)；則該電纜每公里長(zhǎng)度絕緣電阻為RL =50×0.5=25(MΩokm)。
讀者可能會(huì)認(rèn)為該文中第一個(gè)答案是正確的，且慢!第一種答案是25MΩ/km，而不是正確答案25MΩokm，量綱不對(duì)。實(shí)際上式(1)中的量綱(MΩokm)與IEC標(biāo)準(zhǔn)的表述完全一致，若寫(xiě)成MΩ/km是概念性錯(cuò)誤。
不過(guò)筆者寧可相信量綱錯(cuò)誤是作者的筆誤，即使答案為25MΩokm，也會(huì)被認(rèn)為是錯(cuò)的，因?yàn)橐韵逻�有這樣一段論述："需要指出的是：上述換算公式僅為換算需要而制定的，并不表示絕緣電阻和長(zhǎng)度成線(xiàn)性反比例關(guān)系。"
對(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)，筆者是萬(wàn)萬(wàn)不敢茍同的。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3048.5中7.2條的換算公式，當(dāng)RL為一定值時(shí)，RX和L就是呈線(xiàn)性反比例關(guān)系的!GB/T 3048.5是唯一的關(guān)于電線(xiàn)電纜絕緣電阻測(cè)試的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是普遍適用于電纜制造與應(yīng)用領(lǐng)域的，是我們測(cè)量電線(xiàn)電纜絕緣電阻以及換算測(cè)量結(jié)果時(shí)必須遵循的法則。作為寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)的公式，應(yīng)該都通過(guò)理論與實(shí)踐的長(zhǎng)期驗(yàn)證，不可能為了換算方便而"制造"出一個(gè)違背客觀實(shí)際的換算公式。筆者作為絕緣電阻測(cè)量?jī)x器的生產(chǎn)者，有幸參加了GB/T 3048--2007的修訂工作，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂的整個(gè)過(guò)程都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�，在長(zhǎng)達(dá)3年的反復(fù)征求意見(jiàn)的過(guò)程中，沒(méi)有任何一個(gè)單位或個(gè)人對(duì)GB/T3048．5中7．2條的換算公式提出過(guò)疑義。
RX和L呈線(xiàn)性反比例關(guān)系，這一點(diǎn)很容易從基本的電工原理來(lái)理解。試想，有一段長(zhǎng)電纜分成等長(zhǎng)的N段，每段的絕緣電阻為RF，，那么長(zhǎng)電纜的絕緣電阻為N個(gè)RF并聯(lián)，因此總電阻RZ=RF／N。對(duì)于這個(gè)從理論上分析非常簡(jiǎn)單明了的問(wèn)題，也許有人提出疑義，可能有實(shí)際測(cè)量資料的支持，但是電線(xiàn)電纜絕緣電阻測(cè)量有其技術(shù)含量，如果我們對(duì)試驗(yàn)方法的理解
不全面，則會(huì)對(duì)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和資料分析帶來(lái)偏差。對(duì)此，筆者根據(jù)參與電線(xiàn)電纜絕緣電阻測(cè)量測(cè)試技術(shù)工作的實(shí)踐，提出自己的幾點(diǎn)看法，與大家共同探討GB/T 3048．5-2007的相關(guān)技術(shù)規(guī)范。
3 幾點(diǎn)看法
(1)絕緣電阻測(cè)量與普通的實(shí)體電阻的測(cè)量不同，有較大的離散性。例如單位長(zhǎng)度的電線(xiàn)電纜的絕緣電阻的數(shù)值，與電纜外徑、導(dǎo)體直徑以及絕緣體的體積電阻率P有關(guān)。由于絕緣材料(目前主要是各種塑料)的P與材料中的增塑劑以及雜質(zhì)的分布關(guān)系極大，而這些增塑劑以及雜質(zhì)的分布不可能絕對(duì)均勻，這就造成了同一批甚至是同一根電纜內(nèi)，單位長(zhǎng)度電纜的絕緣電阻數(shù)值是不完全相同的。因此，說(shuō)RX和L呈線(xiàn)性反比例關(guān)系，是一個(gè)比較粗略的概念，作為單次測(cè)量，不可能也沒(méi)有必要精確吻合。但是從宏觀上說(shuō)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的概念上說(shuō)，Rx和三之間線(xiàn)性反比例關(guān)系是成立的，否則國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的換算公式就是毫無(wú)意義的。
(2)在式(1)中只考慮電纜的體積電阻RV，忽略表面電阻RS的影響。GB/T 3048．5的第2章中給出了"絕緣電阻、體積電阻、體積電阻率"三個(gè)術(shù)語(yǔ)的定義，并在第7．4條列出體積電阻率的計(jì)算公式，這就是明證。而在實(shí)際測(cè)量中，如果RS影響到RX的測(cè)量資料，則必須采取技術(shù)措施。GB/T 3048．5第8．1條規(guī)定："需要時(shí)，可在試樣兩端絕緣表面上加保護(hù)環(huán)。保護(hù)環(huán)應(yīng)緊貼絕緣表面，并與測(cè)試系統(tǒng)的屏蔽相連接或接地。"
(3)除此之外，影響電纜絕緣電阻測(cè)量的因素還有很多，造成測(cè)量結(jié)果的離散性大與不可重復(fù)性，具體為：
①測(cè)量時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
在電線(xiàn)電纜絕緣電阻測(cè)量時(shí)，由于電纜中存在較大的分布電容以及絕緣材料的介質(zhì)吸收與極化現(xiàn)象，其充電時(shí)間常數(shù)可能高達(dá)數(shù)十分鐘。在測(cè)量開(kāi)始時(shí)，電容性電流占主導(dǎo)地位，電阻示值很小，隨著電容電流逐漸衰減，儀表電阻示值緩慢上升，這是正常現(xiàn)象(如果電阻示值很快穩(wěn)定，反而說(shuō)明在測(cè)量開(kāi)始時(shí)電導(dǎo)性泄漏電流就在測(cè)量電流中占主導(dǎo)地位，這是被測(cè)對(duì)象因受潮而導(dǎo)致絕緣不良的一個(gè)主要特征)。為了取得一個(gè)比較確定的測(cè)量結(jié)果，通常規(guī)定一個(gè)特定的測(cè)量時(shí)間(GB/T 3048．5第6．6條規(guī)定："不少于1 min，不超過(guò)75min，通常推薦1min讀數(shù)。")，可以通過(guò)設(shè)置高阻計(jì)(如ZC一90系列)中的定時(shí)器獲得所需的定時(shí)時(shí)間。
②重復(fù)測(cè)量對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
在測(cè)量電線(xiàn)電纜的絕緣電阻時(shí)，如在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，則第二次測(cè)量示值將明顯比第一次測(cè)量示值高，這是由于被測(cè)電纜中存在第一次測(cè)量所施加的殘余電荷的緣故。這些電纜充電時(shí)間很長(zhǎng)，同樣，放電時(shí)間也很長(zhǎng)，在沒(méi)有充分放電的情況下重復(fù)測(cè)量，充電效果是疊加的，其等效作用是延長(zhǎng)了后一次測(cè)量實(shí)際上的測(cè)量時(shí)間，電阻示值自然較高。因此，測(cè)量結(jié)果應(yīng)以第一次測(cè)量為準(zhǔn)，如要進(jìn)行第二次測(cè)量則必須對(duì)被測(cè)電纜進(jìn)行充分放電后(GB/T 3048．5第8．3條規(guī)定："放電時(shí)間應(yīng)不少于試樣充電時(shí)間的4倍。")才能進(jìn)行。
⑧測(cè)量電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
不同的測(cè)量電壓可能會(huì)導(dǎo)致不同的測(cè)量結(jié)果，這是因?yàn)榻^緣體的導(dǎo)電機(jī)理與金屬的導(dǎo)電機(jī)理有本質(zhì)上的不同，一般都有較高的負(fù)電壓系數(shù)，即測(cè)量電壓越高，漏電流越大，絕緣電阻值數(shù)越小。因此，電纜試樣的測(cè)量電壓應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行(GB/T 3048．5第6．5條)。
④環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
電線(xiàn)電纜的絕緣電阻具有較大的溫度系數(shù)，為了取得一個(gè)比較確定的測(cè)量結(jié)果，通常規(guī)定一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)溫度[GB/T3048．5第6．3條規(guī)定了型式試驗(yàn)應(yīng)在(20±5)℃的環(huán)境溫度中進(jìn)行，第6．4條又規(guī)定了電纜高溫下絕緣電阻測(cè)試方法]。對(duì)于例行試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，可以用GB/T 3048．5第7．3條中的公式進(jìn)行絕緣電阻的溫度校正：
R20=KRL (2)
式中：
R20-
K--絕緣電阻溫度校正系數(shù)(應(yīng)由供需雙方商定)
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