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摘要：绝缘电阻是评估电线电缆电性能的重要参数之一，通过绝缘电阻试验，其绝缘电阻值的大小直接反映了绝缘材料的优劣。本文在阐述绝缘电阻的定义与测试原理的同时，对影响测量结果的原因逐一进行分析，通过70℃时绝缘电阻的不确定度评定，找出影响测量结果的主要原因，进而解决绝缘电阻测试结果精度普遍偏低的问题。
关键词：绝缘电阻；不确定度；影响因素
0引言
电线电缆的抗电击穿和抗热击穿能力是绝缘介电性能的直接体现，绝缘电阻是评估电线电缆产品电性能的重要指标之一，其大小不仅反映了绝缘材料电性能的优劣，也反映了材料的老化性能和使用寿命，所以在国内大部分的电线电缆产品都需要测定绝缘电阻指标。
绝缘电阻试验结果的精度受到众多不确定因素的影响，本文为分析绝缘电阻测量的不确定度，建立有效数学模型，计算各影响因素的不确定度及贡献度，从而得出扩展不确定度，并对影响因素逐一分析，以减少试验过程中不确定性因素对试验结果的影响。
1绝缘电阻的定义及测量原理
绝缘电阻在GB/T 3048.5-2007中定义为：在规定条件下，处于两个导体之间的绝缘材料的电阻。绝缘电阻R即使在绝缘上所加的直流电压U与泄漏电流I之商，即： 
。在规定试验温度下，在电线电缆上施加80~500v的直流电压，在绝缘表面或者绝缘内部就会形成一定的电流，而电流是会随着时间慢慢减少的，所以说绝缘电阻也不是一直不变的。
2绝缘电阻测量中影响因素分析
2.1温度的影响
温度是影响绝缘电性能的重要因素之一，绝缘材料因周围环境温度的升高，会使材料内部自由电子和自由离子热运动加快，电子更容易向电空位移动，绝缘电阻随之减小，从而导致其导电性能增加，严重影响绝缘的电性能，所以要求在实验过程试验温度与周围环境温度一致，一般存放至少两小时。
2.2存留电荷的影响
在试验过程中有可能对上一个试样没有充分放电，而影响测量结果，甚至会影响人与实验设备的安全。由于绝缘材料属于电介质的范畴，通过绝缘电阻试验，施加在导体与水之间的高电压会使介质的交界面形成极化电荷，当电场突然消失后，极化电荷渐渐消失，所以由于没有充分放电，短时间内剩余电荷与测量电压叠加，使绝缘材料内部的自由电子发生定向运动，从而导致绝缘电阻的下降。因此在试验过程中，每次测量的充分放电是必须的步骤，且放电时长应至少为上次充电时长的4倍。
2.3充电时间的影响
在绝缘材料施加电压过程中有3种电流产生，其中充电电流和吸收电流随着时间的变化而衰减，泄漏电流一般不会随着时间变化，所以在测量的时候应该等充电电流和吸收电流完全消失后测得漏电电流，这样绝缘电阻才稳定。由于设备自身的稳定性，测试时间应不宜太长，但充电时间也应充分，所以在标准GB/T 3048.5-2007中规定了电化时间应大于等于1分钟，不超过5分钟，通常推荐1分钟。GB/T 5023.2-2007中明确规定了施加电压一分钟后读数。
3绝缘电阻试验试验条件及操作过程
根据GB/T 3048.5-2007和GB/T 5023.2-2007的试验方法，用ZC90高绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻。
3.1测试试样
一般用途单芯硬导体无护套电缆，规格型号为60227 IEC 01(BV) 450/750V 2.5mm2。截取5m试样进行测试，在距两个端头0.25m处做好标记。
3.2试验过程
试验过程中环境温度（20±1）℃，相对湿度62%。将试样浸入稳定在70℃的恒温水浴中，试样两端露出水面长度0.25m，其他部分全部浸入水中，露出的绝缘表面应干燥清洁。浸水时间为2个小时，试验前进行充分放电5分钟。施加测试电压为250V，保持电压一分钟后读数。
4.测量不确定评定
4.1建立数学模型
绝缘电阻测试不确定度数学模型可表示为：
式中：
——每公里长度绝缘电阻，MΩ•km；
——试样绝缘电阻，MΩ；
L——试样有效测量长度，km。
4.2 各输入量的标准不确定度的评定
4.2.1 输入量
标准不确定度 
的评定
输入量 
标准不确定度的来源主要有：
1）由重复性测量引入的标准不确定度
；
2）由绝缘电阻测试仪允许误差引入的标准不确定度 
。
4.2.1.1 由重复性测量引入的标准不确定度
的评定
由重复性测量引入的标准不确定度 
，采用A类方法进行评定。
对被测量试样，用ZC90型绝缘电阻测试仪在重复性条件下连续测量6次，测试结果见表1：
表1 绝缘电阻测试结果
测量平均值
试验中测量重复性分量引入的标准不确定度u1
6次测量的试验标准差按A类评定的贝塞尔公式得
=0.922MΩ
4.2.1.2 由绝缘电阻测试仪允许误差引入的标准不确定度
的评定
查找校准证书知，绝缘电阻测试仪的不确定度为 
1.2%。所以由ZC90型绝缘电阻测试仪允许误差引入的标准不确定度
=0.0900(MΩ）
输入量
标准不确定度
的计算：
(MΩ）
4.2.2输入量L标准不确定度
的评定
输入量L标准不确定度的来源主要有：
1）由钢卷尺允许误差引入的标准不确定度
；
2）试样接入测量系统时，由试样的有效长度测量误差引入的标准不确定度
。
4.2.2.1由钢卷尺允许误差引入的标准不确定度
的评定
使用的钢卷尺的量程为5m，试验样品的长度为5m。查找校准证书知，钢卷尺的不确定度为U=0.16mm，则 
=0.16×10-6/2=0.8×10-7(km)
4.2.2.2试样接入测量系统时，由试样的有效长度测量误差引入的标准不确定度
的评定
将试样接入测量系统时，试样的有效长度测量误差应不超过±1%，按均匀分布考虑，取k= 
，则
=0.005× 
=2.887×10-5（km）
所以，
=2.887×10-5（km）
4.3、合成标准不确定的评定
4.3.1灵敏系数
数学模型：
灵敏系数：C1＝
＝L (km)
C2＝
＝RX (MΩ)
C1=0.005km，C2=15.0MΩ
4.3.2标准不确定度一览表
见表2
表2 绝缘电阻测量不确定度一览表
4.3.3合成标准不确定度的计算
0.00465MΩ/km
4.4扩展不确定度的评定
根据公式：
通常，取置信概率 
，相应的取
。
计算得 U=2×0.00465=0.00930MΩ/km
4.5测量不确定度的报告
所测得的绝缘电阻RL =（0.0751±0.00930）MΩ/km ，其中包含因子 kp=2，对应约95%的置信概率。
5.结论
本文通过对电线电缆绝缘电阻的影响因素进行分析，计算出了绝缘电阻的测量不确定度，经过比较可以看出重复性测量是影响试验结果最重要的因素，而设备自身的误差对试验结果影响甚小。我们在进行重复性测量试验时，不管是第一次还是重复测量都需要对试样充分放电。需要多组数据时，应从同一样品上截取不同的试样段进行测量，在检测过程中尽量采取一次性测量的方式，来保证结果的准确性。
参考文献：
[1]蒋雪花, 郭春育. 电线电缆绝缘电阻及测量方法的探讨[J]. 硅谷. 2011(13): 192.
[2]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[S].
[3]JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示技术规范[S].
[4]GB/T5023.2-2008,额定电压450/750v及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第2部分 试验方法[S].
论文作者:李宁宁,魏勇,王扬虎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/6
标签：电阻论文; 不确定论文; 测量论文; 试样论文; 标准论文; 误差论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第23期论文;