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 检测依据的标准
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 ...
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
依据的
GB 3048.4-2007《电线电缆电性能试验
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
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。
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