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电线电缆绝缘电阻测量不确定度评定研究
测量是科学技术、工农业生产、国内外贸易以至日常生活各个领域中不可缺少的一项工作。测量的目的是确定被测量的值或获取测量结果。当报告测量结果时,必须对其质量给出定量的说明,以确定测量结果的可信程度。
测量不确定度就是对测量结果质量的定量表征。绝缘电阻是衡量电线电缆产品电气绝缘特性的重要指标之一。广大的电线电缆生产企业和测试机构都会对绝缘电阻项目进行测量,以判别该产品绝缘质量的优劣。因此开展绝缘电阻测量不确定度的研究是很有现实价值和应用意义的。本文建立了绝缘电阻测量不确定度的数学模型,并对测量过程中的不确定因素进行了定量分析,最终给出了测量不确定度的结果,并提出了测量的注意事项以及分析和应用。
绝缘电阻是指在规定条件下,处于两个导体之间的绝缘材料的电阻(绝缘直流电压U与泄漏电流J之间的比值)。其测量原理为:在规定的温度下,对单位长度的电线电缆绝缘施加100—500 V的直流电压,绝缘材料中(绝缘内部或绝缘表面)将产生一定的电流,电流随时间逐渐减少。根据电流形成原因的不同,可以将其分成如下几种:
(I)充电电流,加压时电源对绝缘的几何电容进行充电的电流,也称位移电流。
(2)吸收电流,由于绝缘介质的吸收产生的电流,是一种缓慢衰减的电流。
(3)泄漏电流,由于绝缘内部或绝缘表面的带电粒子移动产生的传导电流。泄漏电流是指绝缘材料中的自由离子及混入的导电杂质所产生的,与电压施加时间无关,在电场强度不太高时符合欧姆定律,电阻随温度升高而增大。充电电流和吸收电流随时间变化而衰减,泄漏电流一般不随时问变化而改变。
2绝缘电阻试验依据及试验方法
电线电缆绝缘电阻测试的主要方法有GB/T3048.5—_2007《电线电缆电性能试验方法第5部分:绝缘电阻试验》。
本文主要测试型号规格为IEC 60227 0l(BV)450/750 V 2.5 nlln2电线的绝缘电阻,结合产品标准B/T 5023.2—2008《额定电压450/750 V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第2部分:试验方法》中对绝缘电阻试验方法和检测仪器的要求,本试验应在环境温度为(20 4-5)℃,空气相对湿度≤80%的条件下,对有效长度为5 m的试样(有效长度测量误差应不超过±1%),在水温为(70 4-2)℃(有争议时应不超过±10c)的水浴中至少加热2 h以上,用电压-电流法测试电缆的绝缘电阻。
3绝缘电阻测量不确定度数学模型的建立根据GB/T 3048.5—2007和GB/T 5023.2m2008标准的规定,我们将规定温度下的每千米电线电缆的绝缘电阻表示成:R=[R,+ZkR(t)]×£(1)式中,尺为每千米电缆绝缘电阻(MQ·km);R,为有效长度试样的绝缘电阻值(MQ);AR(t)为测量绝缘电阻时,由于受温度的影响产生的有效长度试样绝缘电阻的修正值(MQ)。从较宽的温度范围内,如室温~70℃,绝缘电阻与温度成指数关系,由于在测量过程中,测量时间较短,测量时的温度变化较小(测量环境可控制在4-l℃),在较窄的温度范围内,我们可近似地认为绝缘电阻AR(t)与温度t成线性关系,即ZkR(t)=Cot,由绝缘电阻与温度的关系可设定温度对绝缘电阻的不确定度的关系;£为试样的有效测量长度(km)。
4测量不确定度评定
通常我们评定测量不确定度的方法有A、B类,表征A类评定所得不确定度分量由重复观测列算得到,表征B类评定所得不确定度分量依据有关信息进行评定,依据A、B类的评定结果对本次测量不确定度进行合成并进行扩展不确定度的评定。
4.I试验数据及相关统计用于本次测试的样品规格型号为:IEC 6022701(BV)450/750 V 2.5咖2的一般用途单芯硬导体无护套电缆,取有效长度为5 m的试样,测量其70℃时的绝缘电阻。
6结论语
本次实验从环境、设备、试样制备、试验方法等几方面考虑电线电缆绝缘电阻测试过程中的主要影响因素,确定了其不确定度的来源,主要体现为重复性测量误差、绝缘电阻测试仪的系统误差、试样有效长度的测量误差、试验温度误差及温度波动误差,建立了绝缘电阻测量不确定度的数学评价模型R=[尺,+AR(t)]×L,结合测量结果给出扩展不确定度,并对影响其测量不确定度的分量进行了分析,给出了被测试样的测量结果及扩展不确定度。
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