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铝合金电缆在直流电阻检测时的误判分析

     0.6/1kV铝合金导体电力电缆在国内市场上已初步得到了认可。产品应用大量增加的同时,也带来了一系列和安装有关的上游和下游的新问题。按照国家标准GB50411《建筑节能工程施工质量验收规范》中强制性条文的规定——“电缆……,进场时应对其截面和每芯导体电阻值进行见证取样送检。同厂家各种规格总数的10%,且不少于2个规格”和质量监督检查的规定,各地质监部门、建筑工程检测机构对建筑市场上的铝合金电缆进行了产品抽检。导体直流电阻检测是电缆电气性能的指标检测中蕞重要的一个环节。对于德昊铝合金电缆的直流电阻检测以哪个标准为合格指标,检测方法与常用铜缆相比有何区别,按照常规方法检测是否会出现误判,本文就这些问题展开讨论。
铝合金导体电力电缆的主要特点是在电工铝中加入合金元素,同时通过工艺调整,使得铝合金导体的机械性能大幅提高,避免纯铝导体的伸长率低、抗蠕变性能差、柔韧性差的问题,增加电缆系统的连接可靠性。另外,保持铝合金的电气性能与电工铝导体持平,在61%IACS以上。
铝合金电导体的直流电阻考核指标可参考GB/T3956-2008《电缆的导体》中实心导体或绞合导体的直流电阻值。
1997年版的电缆导体标准中虽然也允许铝或铝合金线作为导体材料之一,但并没有指明铝合金导体的直流电阻值。2008年新版标准中,除保留铝合金线作为导体材料外,还将铝合金导体的直流电阻值等同铝导体,这样给评判铝合金导体的电气性能提供了依据。
很多电缆质检机构的试验室多年来检测的绝大多数样品均为240mm2以下的铜缆,常取试样1.3米,一批试样全部剥除两端头绝缘和保护隔离层,导体两端处于松散状态,电流引入采用QJ-57双臂电桥螺栓传动的合抱型夹具(与试验人员的用力大小有直接影响、进而对测量结果产生巨大影响)。由于大截面铝合金电缆本身的特点,两端暴露在空气中会很快生成致密的高电阻的氧化膜,影响测试电流在导体中均匀流过,采用常规铜缆检测方法,得出的结果不能反映真实值。继续采用习惯做法来检测大截面铝合金电缆产生的误差会非常大,常常导致严重的误判发生。
出现问题的原因在于铝合金导体在空气中会迅速形成一层薄而致密的氧化膜,这层氧化膜虽然能防止氧气对下面的铝金属继续氧化起到保护作用,但其本身的电阻非常高,对于10A至50A厚的Al2O3膜的范围为106~107欧姆。氧化膜造成连接夹具与被测试样的接触电阻增加;同时,由于这层氧化膜的隔绝作用,测量电流并未沿导体的所有截面均匀流过,而是沿单线成螺旋状流动,而且处于外层单线电流密度大于内层单线电流密度的状态,两个间距1米的电位电极测得其间导体的电压差要大于电流密度均匀的电压差,所以蕞终的测量值会高于实际值。
反观铜电缆的直流电阻测量,虽然铜的氧化膜不具有钝化功能,随着时间延续,氧气会继续对氧化膜下面的铜进行氧化腐蚀。但铜的氧化物膜电阻(通常是Cu2O)在10A至50  A厚时为0.01~0.1欧姆。测量电流在导体的全部截面均匀流过,所以测得的直流电阻值会更接近真实值。
去除铝合金导体的氧化膜,减小接触电阻;改变电流引入的方法,让测试电流均匀地流过除所有导体截面,可以大幅减小测量误差,使测量值更接近真实值。
国家标准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》4.4.1 型式试验的试验长度中规定:“推荐采用试样长度:导体截面(95~185mm2),取3m;导体截面240mm2及以上,取5m。”4.4.2 电流端和电位端中规定:“铝绞线的电流引入端可采用铝压接头(铝鼻子),并按常规压接方法压接,以使压接后的导体与接头融为一体。”
对于试验室检测电缆直流电阻来说,采用铝合金电缆端部冷压接是一个方便操作、简单易行、经济合理,又能保证结果相对**的方法。
试验结果表明,电缆两端电缆端部进行压接,电流引入端自线鼻子引入确实能够得到较低的直流电阻值,使实测结果更接近真实值。
对于大截面铝或铝合金电缆的直流电阻检测特别有必要按照标准规定的方法执行。因为电缆在实际安装和运行时,也是采用端部冷压接之后为电力系统供电的。这种做法让测试结果更接近铝合金导体的实际电阻值。

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