金属导体直流电阻率的能力验证分析

黎 阳

（上海电缆研究所，上海200093）



金属导体直流电阻率的能力验证分析

黎 阳

（上海电缆研究所，上海200093）

摘要：为提高实验室的测试能力以及在行业内的影响力，EMTC组织行业内28家检测机构进行了金属导体的直流电阻率测试能力验证活动。主要介绍了此次能力验证的方案设计内容、误差数据分布和各参比实验室反

馈数据的比对结果，同时还分析了部分参比实验室产生不满意结果的原因。

关键词：能力验证；电阻率；误差数据分布

0 引 言

通过能力验证能够考察各实验室测量结果的一致程度，同时可以考察实验室检测数据的可靠程度，检查各检测机构的检测准确度是否保持在规定的范围内；也能够考察各实验室检测人员的技术水平和数据处理能力，从而发现问题，积累经验，以提高各检测机构的测量能力，确保检测数据正确、可靠、一致[1］。

本次能力验证计划由中国电器工业协会电线电缆分会（ECWB）组织开展，由上海电缆研究所电工材料及特种线缆质检中心（EMTC）负责起草并批准发布，EMTC主导实施并负责协调。全国各地区共28家检测实验室成为本次能力验证活动的参比实验室，其中获中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可的实验室有8家。

1 比对实施

本次能力验证依据的标准为GB/T 3048.2—2007《电线电缆电性能试验方法 第2部分：金属材料电阻率试验》。按照标准中6.1.3条规定，导体材料20℃时的直流电阻率与指定值的相对偏差应在±0.65%以内。而指定值则由实施机构EMTC根据均匀性检验的数据来确定。

金属导体的直流电阻率是判断导电材料质量的重要指标之一，也是判断材料价格的重要依据[2］。较小的直流电阻率可以减少导体的发热损耗，既节约了能源又保障了线路的安全运行。因此准确测定导体的直流电阻率对电线电缆的安全使用有着重要的实际意义。

本次能力验证比对项目为导体材料20℃时的直流电阻率，测试的方法为电桥法。检测试样选用的是电工硬圆铜线（φ=0.91 mm），其产品标准为GB/T 3953—2009《电工圆铜线》。

2 测量结果分析

EMTC对每根样品均按GB/T 3048.2—2007进行直流电阻率测试并计算平均值，从255根试样段中挑选出与平均值偏差≤±0.10%，且外观无明显瑕疵的84根作为本次能力验证计划的样品。将选出的样品按直流电阻率测试结果从小到大的顺序进行编号，分别从前1/3编号、中间1/3编号和后1/3编号的样品段中各随机挑选一个样品段（共三个样品段）组成一组样品，共分成28组样品，随机发放给28家参比实验室。

对铜导体的电阻率测量不确定度影响较大的因素包括[3］：导体电阻测量示值、导体直径测量示值、环境温度测量示值等，其中直径测量示值的影响最大，而试样标距长度示值、电阻温度系数和π的舍入误差的影响可忽略不计。因此，EMTC在测量时使用了数字显示千分尺，并采用5次测量取平均值的方法。计算得到EMTC提供的指定值的不确定度为0.13%。

2.1 稳定性测试

（1）环境温度对试样的影响

28家参比实验室遍布全国各地，样品在运输至参比实验室的过程中，有可能会处于环境温度高于恒温室温度的环境中。因此，EMTC在样品发放之前，先检测一下试样的稳定性。首先，从符合均匀性要求的84根样品中任选5根样品，在35℃的恒温水槽中放置120 h，测试放置前后的直流电阻率，并计算其变化率，结果见表1。

表1　环境温度35℃对试样直流电阻率的影响

对表1中的测量数据进行分析，35℃放置120 h后最大变化率为-0.06%，小于最大允许偏差控制量±0.1%，满足稳定性要求。

（2）放置时间对试样的影响

从符合均匀性要求的84根样品中任选7根样品，分别测试样品在室温下放置20天后的直流电阻率，并计算变化率，结果见表2。

表2　放置时间（20天）对试样直流电阻率的影响

7根试样在室温下放置20天后，其直流电阻率的最大变化率为0.08%，小于最大允许偏差控制量±0.1%，可认为在本次能力验证计划中，试样在3周之内其直流电阻率是稳定的。

2.2 测量数据分布

对均匀性符合要求的84根试样逐个进行重复性测量，并计算得出每一个试样与整体平均值的测量误差值。将所有的误差值数据用直方图进行检验，并画出概率密度曲线，见图1所示。概率密度曲线的计算公式如下：

式中：x为测量误差；σ为标准偏差；m为误差平均值。

通过图1中的直方图部分可以直观地判别出测量数据的分布类型基本服从正态分布。因此，可以下结论：对电阻率的测量，其误差具有随机性特性，测量过程是可预测的（预测性），符合统计控制规律[4］。

2.3 比对结果

表3列出了本次能力验证参比实验室测试结果与指定值的相对偏差。

图1　直流电阻率测量误差数据分布图

表3　参比实验室检测偏差结果

本次能力验证以参比实验室提交的三个试样测试结果的平均值作为最终的结果。根据GB/T 3048.2—2007中的6.1.3条规定，其与指定值的相对偏差应该在±0.65%以内。根据表3所示的结果，28家参比实验室中有5家提供了不满意结果，其余均为满意结果。

仔细核对参比实验室提供的原始数据之后发现，提供不满意结果的5个实验室大都是由于数据计算错误导致了结果偏差较大。由此可见，测试人员的能力会对测试结果产生决定性影响。

另外，如果试验环境未能控制在（20±5）℃范围内，那么电阻温度系数α20=0.00377℃-1的取值将不再适用，也能导致测试结果有偏差。其他情况，比如测试时试样未能被拉直、线径的测量、玻璃温度计读数不准等因素均能导致结果有一定的偏差。

3 能力验证的意义

能力验证活动是一项技术性很强的工作[5］，EMTC在方案设计、前期对样品及方法的研究、样品传递设计、数据统计等环节都做了十分认真的准备，通过大量的实际工作，及时发现了工作中存在的一些问题并采取了相关措施予以改进，从而提高了实验室的检测能力和管理水平。

近年来随着国内电线电缆企业的海外业务不断提升，EMTC作为CNAS认证的实验室，尤其在架空导线型式试验资质上处于国内领先地位，经常要为电线电缆企业提供海外市场所需的检测报告，目前已在中东和东南亚等地的检测市场上具有一定的知名度。为了进一步扩展实验室的海外业务，EMTC还需不断提高实验室能力和在国外的影响力和竞争力。

根据目前的海外市场来看，国外检测订单大都依据ASTM、EN、IEC等国际标准，因此，EMTC还应积极参加国外权威机构组织的能力验证项目，比如ASTM实验室每年有很多的能力验证项目，其中就包括金属材料分析及机械性能检测等。EMTC应主动跟踪国际权威机构组织的实验室能力验证活动信息，积极参与，通过能力验证有效提高实验室在海外的影响力。

参考文献：

[1] 李彦群，崔岩.测量用互感器检测能力验证及比对结果分析[J］.技术应用，2013（7）：89-91.

[2] 夏凯荣.金属导体材料电阻率的仲裁试验[J］.电线电缆，2001（6）：37-38.

[3] 鲁修军，李国琛.铜导体的电阻率测量不确定度评定[J］.中国计量，2012（6）：83-85.

[4] 李彦群，李艾艾，白宇峰.电能实验室能力验证的分析与研究[J］.研究与分析，2008，36（10）：25-28.

[5] 郭德华.有效开展实验室能力验证的对策思考[J］.现代测量与实验室管理，2011（1）：40-42.

作者地址：上海市军工路1000号[200093］.

中图分类号：TM206

文献标识码：A

文章编号：1672-6901（2016）04-0038-03

收稿日期：2015-11-13

作者简介：黎 阳（1979-），女，工程师.

Analysis on Proficiency Testing of the DC Resistivity of Metallic Conductors

LIYang
（Shanghai Electric Cable Research Institute，Shanghai200093，China）

Abstract：To improve the test ability and impact on the industry，EMTC organized a proficiency testing of DC resistivity，which attracted 28 testing labs.The data distribution and contrast results are analyzed.The reason of unsatisfied results is given.

Key words：proficiency testing；resistivity；data distribution