王冬梅

（國家特種電纜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 055550）

絕緣層在電纜生產(chǎn)和使用過程中，主要作用是隔絕電芯材和外界的保護層。當(dāng)電芯材與外界直接接觸可能會產(chǎn)生電流，從而引起安全事故，用絕緣層將芯材和外界及其電器元件隔開，一定程度上能降低安全隱患率。而絕緣層在實際使用過程中，對其材料和厚度是有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的，這就需要對絕緣層質(zhì)量進行控制，特別是絕緣層厚度，要求絕緣層必須達到國家標(biāo)準(zhǔn)，且在生產(chǎn)中最大限度的控制其偏心力。要實現(xiàn)這些目標(biāo)需要對電纜絕緣層進行相應(yīng)檢測，以確定影響電纜絕緣厚度因素，并采取相應(yīng)措施解決實際問題。具體分析如下：

1 電纜絕緣層檢測概況

1.1 絕緣厚度對電纜的作用

絕緣作為阻電材料，其主要用于絕緣的不傳導(dǎo)材料，對電纜有重要影響，尤其是絕緣材料和厚度直接影響著電纜能否承受電壓強度。這就需要對絕緣層的材料和厚度（絕緣最薄處厚度）進行控制，使其生產(chǎn)和使用標(biāo)準(zhǔn)相符合，最大限度的避免強度降低和電場過于集中一點的現(xiàn)象，減少安全隱患，從而保證人們生命財產(chǎn)安全。

1.2 電纜絕緣厚度檢測原理

基于絕緣厚度對電纜的作用，有必要通過對電纜絕緣厚度不確定度的檢測，來保證絕緣厚度的準(zhǔn)確性。就現(xiàn)狀來看，國內(nèi)計量和檢定部門確定絕緣層參數(shù)主要是利用機械投影儀方法，其優(yōu)勢是利用光學(xué)將原有的物體放大至十幾倍，通過設(shè)置托物臺和托物臺下方的燈光電源裝置，并保證電源裝置垂直于托物臺固定支桿后，在支桿上設(shè)置升降裝置和自動變焦的數(shù)碼攝像頭，利用旋轉(zhuǎn)按鈕上下移動攝像頭，使實物影像信號經(jīng)過數(shù)碼攝像頭時能投影到屏幕上，根據(jù)屏幕上的投影圖像來觀察實物的變化。使用這種方法來確定絕緣厚度時，需將電纜絕緣層圖像移動至畫面中央。特別是在檢測單芯圓形電纜絕緣厚度時，需要每隔60°就測量相互對稱三對點且及時做好數(shù)據(jù)記錄，之后轉(zhuǎn)動60°再重復(fù)此動作直至得出六組數(shù)據(jù)，確定最小值和平均值，以此作為電纜絕緣層的最小厚度和平均厚度。這種測量方法確定電纜絕緣參數(shù)的測量有許多優(yōu)勢，但是實際測量中受人為和儀器誤差的影響，往往使得絕緣厚度檢測結(jié)果不夠準(zhǔn)確。

2 電纜絕緣厚度不確定度測評的必要性

電纜絕緣厚度檢測方法和原理比較多且各具優(yōu)勢，但測量中人和儀器室作為測量工作重要組成部分，難免會受人為失誤或儀器本身質(zhì)量的影響，而使電纜絕緣厚度數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。為了確保電纜絕緣厚度的準(zhǔn)確性，需要對測量的準(zhǔn)確性和有效性進行評定，看絕緣厚度結(jié)構(gòu)能否影響其質(zhì)量，絕緣抗強度和斷裂伸長率等是否符合標(biāo)準(zhǔn)，尤其是看檢測結(jié)果是否接近檢測對象的極限值，只有將不確定性判定出來，才能確保電纜絕緣厚度的準(zhǔn)確性。如果電纜絕緣厚度檢測完后，客戶對檢驗結(jié)果提出異議，實驗室可以將絕緣厚度不確定性檢測報告提供給客戶，以解除疑惑放心使用電纜。就目前來看，電纜絕緣厚度檢測領(lǐng)域?qū)?dǎo)體電阻和絕緣電阻測量的不確定度研究相對成熟，但對電纜絕緣厚度不確定度的檢測深度研究還不夠深入，這就需要對電纜絕緣厚度不確定度測評進行進一步研究。

3 基于實驗對影響電纜絕緣厚度的誤差進行判定和策略

3.1 基于實驗對影響電纜絕緣厚度的誤差進行判定

電纜絕緣厚度作為影響電纜絕緣性能的關(guān)鍵指標(biāo)，其與電纜承受電壓和絕緣電阻有直接聯(lián)系，這就需要對出廠或?qū)嶋H使用的設(shè)備進行電纜絕緣厚度檢測。下文利用單芯絕緣電纜GB/T2951.11—2008常用的方法結(jié)合測量投影儀方法，通過試驗對電纜厚度誤差進行判定。

3.1.1 電纜絕緣厚度誤差試驗

電纜絕緣厚度檢測試驗中，需要從被測電纜每隔一米處截取三段電纜，其中包括有壓印標(biāo)記凹痕那段電纜。然后將截好的電纜外部的護層、導(dǎo)體和隔離層用鋒利的刀片順著與導(dǎo)體軸線垂直的平面切取薄片作為試樣。再利用讀數(shù)顯微鏡將電纜截面投影在顯微鏡上，確保切割面與光軸垂直后，以GB/T2951.11—2008為標(biāo)準(zhǔn)，對切片試樣最薄處進行首次檢測，在此基礎(chǔ)上用六等分式進行剩余五次檢測，每一次檢測都需要檢測出六個數(shù)據(jù)，以便從最終數(shù)據(jù)中選擇出最小值和平均值作為電纜絕緣的平均厚度。而在對有壓印標(biāo)記凹痕截段電纜絕緣厚度檢測時，可以不按照上述方法進行計算，但必須確保測點和絕緣厚度標(biāo)準(zhǔn)一致。這樣通過試驗?zāi)艽_定判定出不同種類的電纜絕緣厚度控制要求相似，纖芯的平均值高于標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱厚度，最薄點也高于絕緣厚度標(biāo)稱值。

電纜絕緣厚度誤差試驗具體過程，是以GB/T2951.11—2008為依據(jù)，順著導(dǎo)體軸線平面切取截段薄片。這里應(yīng)注意的是用刀片截取薄片試樣的橫截面與導(dǎo)體軸線不一定成90°，且很可能出現(xiàn)絕緣厚度檢測誤差，這可能與薄片試樣上下橫截面、導(dǎo)體軸線不相垂直的程度和試樣上下截面間垂直高度（α）有聯(lián)系?；诖巳绻娎|內(nèi)外面近似平行，試樣上下截面也可能近似平行，試樣上下截面與電纜導(dǎo)體軸線之間垂直角度（），這時將試樣縱截面看成一個近似平行的四邊形，可得出試樣絕緣厚度值δ與參數(shù)量之間的關(guān)系：

3.1.2 電纜絕緣厚度誤差

通過上述試驗和結(jié)合實踐經(jīng)驗知道人為操作、試驗裝置自身質(zhì)量、試樣本身質(zhì)量都會造成電纜絕緣厚度誤差。工作中一些工作人員為了方便檢測功能工作，可能隨意從電纜樣品的尾端截取一段進行實驗，這一定程度上會增加誤判風(fēng)險。再加上電纜生產(chǎn)中對工藝和質(zhì)量控制不當(dāng)，使得電纜產(chǎn)品中出現(xiàn)粗細(xì)不均現(xiàn)象。另外，從這些電纜產(chǎn)品中截取試樣，可能無法達到生產(chǎn)和使用標(biāo)準(zhǔn)，從而加大絕緣厚度誤差率；一般會以GB/T2951.11—2008為標(biāo)準(zhǔn)，利用顯微鏡和放大投影儀裝置對絕緣厚度進行測量，檢測時出現(xiàn)爭議需以讀數(shù)顯微鏡為依據(jù)，這種有爭議的方法不能對電纜截面的厚度進行更好的測量，甚至?xí)霈F(xiàn)誤差；正常情況下試樣本身是有一定厚度但規(guī)則形狀不一定完全，這樣在對電纜進行局部設(shè)計時可能會出現(xiàn)局部重影，試樣邊界模糊可能導(dǎo)致測量點不準(zhǔn)確，從而無法保證絕緣厚度質(zhì)量。

上述可能導(dǎo)致絕緣厚度誤差原因主要針對一般電纜絕緣厚度，而其他種類電纜誤差解決策略雖與一般誤差策略大致相同，但有必要了解一下。絕緣試樣選取時其內(nèi)外表面就可能有殘損現(xiàn)象，且殘損部位正好在測量點，這會使測量值出現(xiàn)偏小現(xiàn)象從而帶來絕緣厚度誤差；電纜絕緣層厚度的檢測需要對每一個試樣的六個點進行檢測，并得出18個數(shù)據(jù)，而在對保護套進行測量時雖以GB/T2951.11—2008為標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，但也要根據(jù)芯線種類和護套的形狀測量出3～8個之間不等的測量點，并求出三個試樣測量點為9～24個不等。如果測量這類點不以不同結(jié)構(gòu)為依據(jù)可能會使絕緣厚度出現(xiàn)誤差。

3.2 基于實驗解決電纜絕緣厚度誤差的策略

3.2.1 利用輔助工具減少誤差

針對厚度測量值、絕緣度測量誤差值對絕緣厚度測量結(jié)果的影響，可以通過合理制造電纜絕緣切面夾具，盡可能的減少人為誤差。夾具制作時要先確保軸線和斷面垂直，在此基礎(chǔ)上將平直狀態(tài)下的電纜絕緣線芯夾在其中，以控制角，減少誤差；在用鋒利的單面刀片來截取電纜試樣時，可以結(jié)合頭戴式放大鏡和塞尺，以確保切取試樣厚度能達到標(biāo)準(zhǔn)。用工具來進行輔助測量，一定程度上能減少試樣切片與導(dǎo)體軸線不垂直引起的誤差。

3.2.2 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)降低誤差

一些檢測人員在檢測過程中可能因每卷電纜較長，從尾端直接截取樣品而使電纜絕緣厚度的準(zhǔn)確性得不到保證。針對這一問題，應(yīng)該嚴(yán)格按照GB/T2951.11—2008標(biāo)準(zhǔn)進行，在每隔1m的三處分別截取一段電纜并將其作為試樣進行檢測。檢測中為了減少因電纜本身存在的問題，在依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的同時，還需要考慮每卷電纜的標(biāo)稱長度，如果長度為100m，可以在距頭、距尾10cm的位置和中間約50cm的位置各截取一段電纜作為試樣，以最大限度的降低誤差。

3.2.3 利用讀數(shù)顯微鏡減少重影

絕緣厚度出現(xiàn)重影后可能會影響絕緣厚度的準(zhǔn)確性，為了避免這類問題出現(xiàn)，在條件允許的情況下，盡可能用讀數(shù)顯微鏡來做測量儀器，畢竟顯微鏡工作過程中可以將識別到的信號直接以屏幕形式呈現(xiàn)出來，可通過屏幕直觀的看到重影現(xiàn)象，以便及時采取相應(yīng)措施減少或掩蓋重影。測量時可以在顯微鏡下面放置一張與被測試樣色差較大的淺色紙，利用離托物臺較近照明裝置光線掩蓋或減少重影，從而減少誤差。

3.2.4 合理選用電纜絕緣樣品降低誤差

一些電纜絕緣厚度不確定可能是護套外層或內(nèi)層樣品試樣受損而引起的。針對這一問題，在選擇電纜絕緣樣品時要觀察樣品試樣外觀是否完好，再檢查樣品試樣內(nèi)部的絕緣層是否有損壞現(xiàn)象。如果外觀和內(nèi)部絕緣層受損應(yīng)該及時更換，將誤差消滅在源頭。

4 結(jié)束語

綜上所述，電纜在實際使用過程中，受絕緣厚度不確定度的影響而使電纜質(zhì)量得不到保證。為了保證電纜質(zhì)量，上文通過試驗檢驗出影響絕緣厚度不確定的因素，提出了合理性建議。然而隨著時代的發(fā)展，對電纜絕緣厚度的要求就會更高，為了滿足時代需求，在原有電纜厚度不確定度測評基礎(chǔ)上還需要進一步創(chuàng)新，以更好的確定絕緣厚度參數(shù)。

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