關(guān)于電纜導(dǎo)體“標(biāo)稱截面積”的解釋和分析

文章出處：oterciel.net 作者：BCC 時間：2023-08-04 09:34:02 瀏覽量：返回上一頁

針對近來有關(guān)企業(yè)、用戶及檢測機構(gòu)對電纜導(dǎo)體標(biāo)稱截面積的檢測存在一定誤解，本文結(jié)合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，對電纜導(dǎo)體截面的概念、理解及考核等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

關(guān)于電纜導(dǎo)體“標(biāo)稱截面積”的解釋與分析

一、引言

目前，部分用戶和檢測機構(gòu)在電纜標(biāo)稱截面積測量的理解上存在一些誤區(qū)，將標(biāo)稱截面積理解為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的截面積，采用幾何法測量導(dǎo)體的實際橫截面積并依此進(jìn)行判定，導(dǎo)致部分符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的電線電纜在交貨抽檢時被判定不合格。例如用于電器電源線的普通聚氯乙烯軟線60227 IEC 53(RVV) 300/500V 3X0.75產(chǎn)品，標(biāo)稱截面積為0.75 mm2，實測截面積為0.72 mm2，比標(biāo)稱橫截面小了0.03 mm2，即使其導(dǎo)體電阻符合標(biāo)稱截面積為0.75 mm2的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，仍被誤判為不合格產(chǎn)品，最終在線纜及整機產(chǎn)品的銷售和驗收上，給企業(yè)和用戶方均帶來困擾和不良影響。為此，本文對電線電纜導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積進(jìn)行解釋和說明，希望有助各方正確理解標(biāo)稱截面積，減少誤解及誤判，并科學(xué)準(zhǔn)確地運用電阻法來考核導(dǎo)體截面積。

二、關(guān)于電線電纜導(dǎo)體的截面

在電線電纜產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)計使用到檢測檢驗全過程中，大家所關(guān)注的電線電纜導(dǎo)體截面有著多種的叫法和理解：標(biāo)稱截面積、設(shè)計截面積和實際截面積，那么它們究竟是什么關(guān)系？

電線電纜導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積

所謂標(biāo)稱值是指產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中指定的量值并經(jīng)常用于表格之中，標(biāo)稱值引申出的量值通常須在規(guī)定公差下通過測量進(jìn)行檢驗。如果標(biāo)準(zhǔn)中沒有給定某標(biāo)稱值的公差，那么此標(biāo)稱值就無需考核和測量。在GB/T3956-2008《電纜的導(dǎo)體》中，對標(biāo)稱截面積沒有給出公差，并定義為：“確定導(dǎo)體特定尺寸的數(shù)值，但并不受直接測量影響。（注：本標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)體的每個特定尺寸應(yīng)符合最大電阻值的要求）”。可見，導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中是用來表述電線電纜產(chǎn)品的規(guī)格，僅僅是此規(guī)格的代號或名稱，便于產(chǎn)品制造過程中的文件及生產(chǎn)管理。對于用戶和設(shè)計人員，標(biāo)準(zhǔn)為了便于選擇和指導(dǎo)生產(chǎn)及電氣設(shè)計，并不要求直接測量其實際截面，而是通過導(dǎo)體電阻值來進(jìn)行衡量和考核。

電線電纜導(dǎo)體的設(shè)計截面積

GB50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》第12.2.2條的內(nèi)容如下：“低壓配電系統(tǒng)選擇的電纜、電線截面不得低于設(shè)計值，進(jìn)場時應(yīng)對其截面和每芯導(dǎo)體電阻值進(jìn)行見證取樣送檢”，這里講的設(shè)計值指的就是設(shè)計截面積。在設(shè)計電線電纜采用多大規(guī)格時通常是依據(jù)電線電纜的載流量，一般采用如下公式計算：

電線電纜的載流量公式

式中，

I是導(dǎo)體流過的電流，即允許載流量（A）；

R是導(dǎo)體在其最高工作溫度下的交流電阻（Ω）；

Δθ是高于環(huán)境溫度的導(dǎo)體溫升（K）；

Wd是一根導(dǎo)體絕緣單位長度的介質(zhì)損耗（W/m）；

T1是一根導(dǎo)體和金屬套之間單位長度熱阻（K.m/W）；

T2是金屬套和鎧裝之間襯墊層單位長度熱阻（K.m/W）；

T3是電纜外護層單位長度熱阻（K.m/W）；

T4是電纜表面和周圍介質(zhì)之間單位長度熱阻（K.m/W）；

n是電纜中載有負(fù)荷的導(dǎo)體數(shù)（導(dǎo)體截面相等，負(fù)載相同）；

λ1是電纜金屬套損耗相對于該電纜所有導(dǎo)體總損耗的比率；

λ2是電纜鎧裝損耗相對于該電纜所有導(dǎo)體總損耗的比率。

由上述公式可見，與電線電纜載流量I直接相關(guān)的變量是導(dǎo)體電阻R，并非導(dǎo)體的實際截面。同樣，在整機及電器附件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)表格中，與額定電流值相對應(yīng)的也通常是配線的標(biāo)稱截面。所以說某一標(biāo)稱截面下的導(dǎo)體電阻大小對應(yīng)的截面也可稱電氣截面，即設(shè)計截面（設(shè)計值）。當(dāng)考核電線電纜的設(shè)計截面或標(biāo)稱截面時，均是考核它的電阻值，而不是測量它的實際截面值。

電線電纜導(dǎo)體的實際截面積

電線電纜導(dǎo)體的實際截面積指的是導(dǎo)體的幾何截面積。對于電線電纜生產(chǎn)制造者來講，某標(biāo)稱截面的導(dǎo)體截面究竟設(shè)計多大才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不是指實際截面要大于等于標(biāo)稱截面，而是指此標(biāo)稱截面下的設(shè)計截面（電氣截面）要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，即直流電阻是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，將此作為設(shè)計導(dǎo)體實際截面大小的依據(jù)。如果選擇的導(dǎo)電性能較高的導(dǎo)體材料，那么實際截面可以小一些，反之導(dǎo)體實際截面應(yīng)大一些。當(dāng)今隨著導(dǎo)體材料生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，無氧銅材的先進(jìn)生產(chǎn)工藝已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，銅導(dǎo)體材料電阻率足以保證用小于標(biāo)稱直徑銅絲能滿足對應(yīng)規(guī)格直流電阻的要求，所以目前電纜行業(yè)中較普遍出現(xiàn)直流電阻合格，但線芯實際直徑小于標(biāo)稱直徑或?qū)嶋H截面小于標(biāo)稱截面的現(xiàn)象，這是符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的，也是符合節(jié)能節(jié)材的科學(xué)發(fā)展觀。

電線電纜產(chǎn)品是基礎(chǔ)配套性產(chǎn)品，用于各行各業(yè)，大的行業(yè)又按照行業(yè)要求制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，在這些標(biāo)準(zhǔn)中對電線電纜產(chǎn)品又給了一些規(guī)定，特別是對導(dǎo)體的要求，從標(biāo)準(zhǔn)化法角度看，這是正確的，但對于同一個產(chǎn)品在不同的標(biāo)準(zhǔn)中相同考核項目出現(xiàn)矛盾或不合理不科學(xué)時，應(yīng)得到充分重視，特別是全國上下都在重視產(chǎn)品質(zhì)量的大環(huán)境下，更應(yīng)該注重產(chǎn)品的考核要求是否合理科學(xué)。例如：對于GB 50303-2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)第3.2.10條中第 3款的要求是“按制造標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場抽樣檢測絕緣層厚度和圓形線芯的直徑；線芯直徑誤差不大于標(biāo)稱直徑的l%；常用的BV型絕緣電線的絕緣層厚度不小于表12（略）的規(guī)定”。對于此條款，“線芯直徑誤差不大于標(biāo)稱直徑的l%”此句表述要求與相關(guān)電線電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的要求相矛盾，無論在GB/T5023-2008還是GB/T 3956-2008標(biāo)準(zhǔn)中對于第1種或第2種導(dǎo)體都不考核成品線纜導(dǎo)體中的單絲直徑，僅僅考核直流電阻和單絲根數(shù)。對于電線電纜的導(dǎo)體考核要求，還是要按GB/T3956的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

三、電線電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對導(dǎo)體截面積的要求

目前電線電纜各大主流標(biāo)準(zhǔn)體系的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)均采取標(biāo)稱截面積或規(guī)格代號來對應(yīng)區(qū)分不同截面的導(dǎo)體。例如IEC標(biāo)準(zhǔn)（IEC60227、IEC60245、IEC60502等）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN50525等）和國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T5013、GB/T5023、GB/T12706等）采用標(biāo)稱截面積（單位：平方毫米）作為不同截面導(dǎo)體規(guī)格的代號，美國標(biāo)準(zhǔn)（UL758、UL62 等）則采用AWG規(guī)格作為代號。其中，對于不同截面規(guī)格代號的考核均是通過導(dǎo)體電阻值來要求，而非實際測量導(dǎo)體截面積（注：UL 標(biāo)準(zhǔn)允許測量實際截面積，但采用導(dǎo)體電阻作為仲裁方法）。

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5023-2008、GB/T 5013-2008和GB/T 12706-2008中，主要規(guī)定電纜導(dǎo)體符合GB/T3956的要求，主要考核有：軟導(dǎo)體的單線最大直徑和硬導(dǎo)體中單線最少根數(shù)符合GB/T3956的要求；導(dǎo)體在20℃時的電阻應(yīng)符合GB/T3956的要求。

在GB/T3956中，導(dǎo)體共分四種：第1種（實心導(dǎo)體）、第2種（絞合導(dǎo)體）、第5種（軟導(dǎo)體）和第6種（比第5種更柔軟的導(dǎo)體）。其中，第1種和第2種導(dǎo)體用于固定敷設(shè)的電纜中（例如布電線、電力電纜等）。第5種和第6種導(dǎo)體用于軟電纜和軟線中（例如電源線、橡套電纜等），也可用于固定敷設(shè)。

在以上四種導(dǎo)體中，不同標(biāo)稱截面積導(dǎo)體規(guī)格考核的20℃時最大導(dǎo)體電阻值如表1所示?？梢?，各個標(biāo)稱截面積導(dǎo)體規(guī)格與其最大導(dǎo)體電阻值存在一一對應(yīng)的關(guān)系。其中，對于同一標(biāo)稱截面積導(dǎo)體，由于各個導(dǎo)體種類、材料和結(jié)構(gòu)的不同以及鍍金屬層的影響，其考核的最大導(dǎo)體電阻值亦略有差異。

GB/T3956中導(dǎo)體的電阻要求

因此，對于電線電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，只要導(dǎo)體能達(dá)到所聲稱的標(biāo)稱截面積對應(yīng)的最大電阻值要求，導(dǎo)體單線直徑或根數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求即可判定合格。在近期給線纜質(zhì)量安全敲響警鐘的奧凱問題電纜事件中，抽樣單位和承檢單位也正是對問題電纜的20℃導(dǎo)體直流電阻項目進(jìn)行了檢測，并對照導(dǎo)體標(biāo)稱截面積對應(yīng)的電阻值進(jìn)行判定，給出了不合格的結(jié)論，反映了電纜導(dǎo)體的截面虧方問題。

四、整機及電器附件中對電纜導(dǎo)體截面積的要求

目前，在主要的整機及電器附件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，如表2所示，引用的均為標(biāo)稱截面積，應(yīng)按照電線電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)考核標(biāo)稱截面積的方法即導(dǎo)體電阻來衡量。

整機及電器附件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對電纜導(dǎo)體截面積的要求

值得一提的是，在2008年中國合格評定國家認(rèn)可委員會（CNAS）組織的“電動工具產(chǎn)品安全檢查（CNAS T0409）”能力驗證工作中，其中有個項目就是：手電鉆產(chǎn)品電源線截面積的測量。當(dāng)時有11個檢驗機構(gòu)采用數(shù)學(xué)幾何法測量電源線截面積，結(jié)果判定錯誤，導(dǎo)致能力驗證結(jié)果不滿意，而正確的測試方法應(yīng)是通過導(dǎo)體電阻測試的方法。

五、結(jié)束語

電線電纜作為上游配套產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的眾多產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域，也因此接受著來自各方的產(chǎn)品規(guī)范要求和質(zhì)量管控。在線纜制造、流通、交貨驗收以及安裝使用的各個環(huán)節(jié)中，大力推行和正確使用線纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，顯得尤為重要。特別是對線纜質(zhì)量安全性能直接相關(guān)的標(biāo)稱截面積，生產(chǎn)企業(yè)、用戶方和檢測機構(gòu)等有關(guān)方對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的正確理解與運用，將有助于進(jìn)一步規(guī)范線纜產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)上下游健康發(fā)展。

Q
電纜里增加棉線可加強高柔線的耐彎折性？

A
不少廠商為了凸顯耐彎折性，稱在電線里增加棉線，導(dǎo)線與棉線本身硬度和耐磨度不一樣，加上電線彎折從外觀是看不出來的，加上棉線后，手感電線沒折斷，是因為里面的棉線沒斷。內(nèi)部的導(dǎo)線斷掉后，電線便不再導(dǎo)電。棉線不過是填充導(dǎo)線之間空間空隙的，提高電纜的抗拉能力，并不是耐折。
Q
通過電纜軟硬能夠判別拖鏈電纜好壞嗎？

A
確切的說，通過電纜軟硬不能夠判別拖鏈電纜好壞。拖鏈電纜有著其特定的性能要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，它需要在頻繁移動、彎曲、拉伸等復(fù)雜環(huán)境下保持穩(wěn)定的電氣性能和機械性能。這不是單單通過拖鏈電纜軟硬就能夠?qū)崿F(xiàn)的。