阐述了绝缘电阻的定义及重要性;分析了测量方法对绝缘电阻测量结果的影响;建立了绝缘电阻测量不确定数学模型,并确定了不确定分量的灵敏度系数。测量了BV线的绝缘电阻,并确定了不确定分量的评定方法,计算得到测量扩展不确定度。最后提出了测量绝缘电阻的建议。 The importance and definition of insulation resistance were discussed. The influence produced by measurement method was analyzed. The mathematical model was built, and sensitivity coefficient of uncertainty components was determined. Insulation resistance of wires with the model BV was measured, and evaluation method of uncertainty components was determined, and expanded uncertainty was obtained. Proposal for measurement of insulation resistance was presented.
李向男,邢力,王会永,郑海鹏,王彬
山东检验检疫技术中心,山东 青岛
收稿日期:2017年3月9日;录用日期:2017年3月27日;发布日期:2017年3月31日
阐述了绝缘电阻的定义及重要性;分析了测量方法对绝缘电阻测量结果的影响;建立了绝缘电阻测量不确定数学模型,并确定了不确定分量的灵敏度系数。测量了BV线的绝缘电阻,并确定了不确定分量的评定方法,计算得到测量扩展不确定度。最后提出了测量绝缘电阻的建议。
关键词 :电线电缆,绝缘电阻,影响因素,不确定度
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绝缘电阻的定义 [
绝缘电阻反映了线缆类产品承受电击穿或热击穿能力的大小,与绝缘的介质损耗以及绝缘材料在工作状态下的逐步劣化等均存在着极为密切的关系 [
绝缘电阻的测量原理为 [
绝缘材料本身就是一种电介质,当给绝缘材料加电压后,介质与电极的分界面会在电场的作用下形成极化电荷,同时在电极上也会增加相应的自由电荷,当外电场去除后,极化电荷逐渐消失,但往往需要很长时间才能完全消失。这时需要将试样电极两端短接,电极上的电荷随极化电荷消失而慢慢减少。因此在测量时或重复测量时应先充分放电。
电介质理论研究和实际应用表明 [
当绝缘材料加上直流电压后,会有四种电流 [
通常我们评定测量不确定度的方法有A类和B类 [
规定温度下的每千米电线电缆的绝缘电阻的数学模型可表示为:
各分量的灵敏度系数为:
合成标准不确定度为:
式中,u1为A类不确定度分量;u2为Rx的B类不确定度分量,u3为L的B类不确定度分量;u4为t的B类不确定度分量。
扩展不确定为:
式中,k为包含因子。
用于本次测试的样品规格型号为:IEC 6022701(BV) 450/750V 1.5 mm2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。10次测量的绝缘电阻平均值
对试样在70℃下重复测量10次,计算
测量用电线电缆绝缘电阻测试仪校准证书显示:107 Ω档位时,扩展不确定度为Ur = 0.6% (k = 2)。因此,
灵敏度系数
长度的测量涉及测量工具的准确度、试样的弯曲度等因素,单纯由测量工具的准确度确定长度的不确定度分量会远小于实际的不确定度分量,因此,我们以标准要求的长度允许误差来确定长度的不确定度分量。根据GB/T 3048.5-2007要求,试样长度的允许误差为±1%,估计其为均匀分布,则:
灵敏度系数
测量用恒温水浴的校准证书显示:在70℃点测量结果的扩展不确定度为U = 0.25℃ (k = 2),温度均匀度为0.07℃,温度波动度为±0.15℃。温度均匀度和波动度估计为均匀分布,取k = 3。计算:
温度偏差的不确定度分量
温度均匀度的不确定度分量
温度波动度的不确定度分量
u41、u42、u43为相互独立的不确定分量,因此温度的不确定分量
在4.1中,我们近似地认为R(t)与温度t成线性关系,即
根据以上各分量及灵敏度系数,计算合成标准不确定度:
确定包含因子k = 2,则扩展不确定度为:
在相同绝缘材料和同一生产制造工艺下,电线电缆绝缘电阻的测量值与样品的长度、温度、测量时间等均有密切关系。重复性是本文中最大的不确定度分量,也表明在同一个样品上多次测量绝缘电阻有非常大的局限性。本文通过多次测量求得其重复性测量产生的不确定度,仅仅为了论述A类不确定度的评定方法。实际测量时,应尽量不对绝缘重复性施加电压,因为即使在每次施加电压前均对试样充分放电,绝缘介质吸收极化程度仍会发生变化,由此引入的不确定度的贡献是最大的。为准确测量绝缘电阻,应确保绝缘电阻测试仪和恒温水浴的精度满足要求。
山东检验检疫局科技计划项目(SK201639)。
李向男,邢 力,王会永,郑海鹏,王 彬. 电线电缆绝缘电阻测量影响因素分析及不确定度评定The Uncertainty Evaluation and Analysis of Influencing Factors for the Insulation Resistance Measurement of Wire and Cable[J]. 电气工程, 2017, 05(01): 73-77. http://dx.doi.org/10.12677/JEE.2017.51009