电力电缆导体直流电阻测量不确定度评定

电力电缆导体直流电阻测量不确定度评定 一、 概 述 1.1  目  的 评定标称截面面积  mm2的电力电缆的单芯铜导体在温度20±0.5℃，空气湿度≤75％时，导体直流电阻测量的不确定度。 1.2  检测依据的 GB 3048.4-2007《电线电缆电性能试验方法 第4部分：导体直流电阻试验》。 1.3  检测使用的仪器设备 (1) 双臂电桥，型号：QJ36，准确度等级：0.02级； (2) 标准电阻，型号：BZ3，准确度等级：0.01级； (3) 水银温度计，最大允许误差±0.2℃； (4) 专用四端夹具。 1.4  检测程序 从被试电线电缆上切取长度不小于  m的试样，去除试样导体外表面的绝缘、护套或其它覆盖物，露出导体。在试样接入测量系统前，清洁其连接部位的导体表面，去除附着物和油垢，连接处表面的氧化层应尽可能除尽后。将铜导体试样固定在专用四端夹具上，双臂电桥的四个测试端与导体两端可靠连接后闭合直流电源开关，仪器完成预热后开始测试。调节电桥平衡，读取电桥读数，记录至少四位有效数字，当试样的电阻小于0.1Ω时，应用相反方向电流在测量一次，读取读数。关闭试验电源后测量夹具电压极之间铜导线的实际长度并记录，记录环境温度，将测量结果折算到20℃。 1.5  不确定度评定结果的应用 符合上述条件或十分接近上述条件的同类测量结果，一般可以参照本例的评定方法。 二、 数学模型 测量结果由以下公式计算得到： (1) 式中：R20x——铜导体20℃时每公里电阻测量值，Ω/km； t ——环境温度测量值，℃； R——电桥测量读数，Ω； R1——电桥内部电阻，Ω； Rs——标准电阻，Ω； l ——电压极导体间的长度，m。 由于测试时温度可以控制在（20±0.5）℃范围内， ，则式(1)可简化为： (2) 三、 灵敏系数 考察式(2)可知，被测量铜导体20℃时每公里电阻测量值R20x为相互独立的输入量R、R1、Rs、l的线性函数。应用简易方法，u(R)的灵敏系数c11，u (R1)的灵敏系数c21， u(Rs)的灵敏系数c31，u (l)的灵敏系数c41。所以，试样20℃时每公里电阻测量值R20x的合成方差为 (3) 式中：ucr(R20x)——R20x的合成相对标准不确定度； ur(R)——R的相对标准不确定度； ur(R1)——R1的相对标准不确定度； ur(Rs)——Rs的相对标准不确定度； ur(l)——l的相对标准不确定度。 四、 不确定度来源 电力电缆导体直流电阻测量的不确定度来源主要包括： (1) 测量重复性的不重复引入的不确定度uAr，采用A类方法评定； (2) 双臂电桥准确度引入的不确定度uB1r，采用B类方法评定； (3) 标准电阻准确度引入的不确定度uB2r，采用B类方法评定； (4) 刻度尺误差引入的不确定度uB3r，采用B类方法评定； (5) 导体温升引入的不确定度uB4r，采用B类方法评定； (6) 环境温度变化引入的不确定度uB5r，采用B类方法评定。 五、 标准不确定度评定 5.1  电力电缆导体直流电阻测量重复性的不重复引入的标准不确定度uAr。 用双臂电桥对被测导体在重复性条件下进行10次测量并将结果折算到20℃，所测数据如表1所示。 表1  电力电缆导体直流电阻测量结果（单位：Ω/km） 序号 测量结果 序号 测量结果 1 2 3 4 5   6 7 8 9 10   平均值 0.12153         算得单次的实验标准差为：       Ω/km 标准不确定度分量：         Ω/km 相对不确定度为： 5.2  双臂电桥准确度引入的标准不确定度uB1r。 在10-3～102测量范围内QJ36型双臂电桥准确度等级为0.02级，区间内服从均匀分布，包含因子 ，区间半宽aB10.0002，则标准不确定度： 5.3 标准电阻准确度引入的标准不确定度uB2r。 所用BZ3型标准电阻准确度等级为0.01级，区间内服从均匀分布，包含因子 ，区间半宽aB20.0001，则标准不确定度： 5.4 刻度尺引入的标准不确定度分量uB3r 所用刻度尺测试范围为(0～1000)mm，由检定证书得刻度尺示值误差在全长上不超过±0.2mm，区间内服从均匀分布，包含因子 ，区间半宽a30.2mm，其引入的不确定度以相对不确定度表示为： 5.5   环境温度引入的标准不确定度分量uB4r 由于测试时温度可以控制在（20±0.5）℃范围内，因此由实验环境温度引入的不确定度分量uB4r可以忽略不计。 5.6   导体温升引入的标准不确定度分量uB5r 对导体施加电流时，严格控制电流密度不超过GB 3048.4-1994 《电线电缆电性能试验方法 导体直流电阻试验》中推荐的电流密度值，并保证施加电流时间尽可能短。另外按GB 3048.4-1994规定用比例1：1.41的两个测量电流分别测量出试样的电阻值，两者测试值未超过0.5％，则可认为比例为1的电流测量时，因此可认为导体温升变化所引入的不确定度可以忽略。 列表给出不确定度汇总如下： 序号 i 标 准 不 确 定 度 不确定度来源 类型 分 布 包含因子 (ki) 符 号 数值 1 测量重复性 A 正态 1 uAr 2 双臂电桥准确度 B 均匀 uB1r 3 标准电阻准确度 B 均匀 uB2r 4 刻度尺 B 均匀 uB3r 5 环境温度 B ―― ―― uB4r 忽略 6 导体温升 B ―― ―― uB5r 忽略 7 合成不确定度 ucr 8 相对扩展不确定度U＝2uc k= 2               表2  电力电缆导体直流电阻测量不确定度汇总表 六、 合成标准不确定度评定 由式(3)可以得到电力电缆导体直流电阻测量的合成不确定度为： 七、 扩展不确定度评定 取包含因子k=2，电力电缆导体直流电阻测量的不确定度 七、 检测结果和扩展不确定度 电力电缆导体直流电阻的检测结果最佳估计值为：     Ω/km，其扩展不确定度为： Ω/km；k=2。