關(guān)于電纜導體“標稱截面積”的解釋和分析

來源 : m.vyjgubg.cn 編輯 : 玖泰卷筒電纜時間 : 2023-09-07 08:16:28 瀏覽量 :

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

關(guān)于電纜導體“標稱截面積”的解釋與分析

一、引言

目前，部分用戶和檢測機構(gòu)在電纜標稱截面積測量的理解上存在一些誤區(qū)，將標稱截面積理解為標準規(guī)定的截面積，采用幾何法測量導體的實際橫截面積并依此進行判定，導致部分符合產(chǎn)品標準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，標稱截面積為0.75 mm2，實測截面積為0.72 mm2，比標稱橫截面小了0.03 mm2，即使其導體電阻符合標稱截面積為0.75 mm2的產(chǎn)品標準要求，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，本文對電線電纜導體的標稱截面積進行解釋和說明，希望有助各方正確理解標稱截面積，減少誤解及誤判，并科學準確地運用電阻法來考核導體截面積。

二、關(guān)于電線電纜導體的截面

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)注的電線電纜導體截面有著多種的叫法和理解：標稱截面積、設(shè)計截面積和實際截面積，那么它們究竟是什么關(guān)系？

電線電纜導體的標稱截面積

所謂標稱值是指產(chǎn)品標準中指定的量值并經(jīng)常用于表格之中，標稱值引申出的量值通常須在規(guī)定公差下通過測量進行檢驗。如果標準中沒有給定某標稱值的公差，那么此標稱值就無需考核和測量。在GB/T3956-2008《電纜的導體》中，對標稱截面積沒有給出公差，并定義為：“確定導體特定尺寸的數(shù)值，但并不受直接測量影響。（注：本標準中導體的每個特定尺寸應符合最大電阻值的要求）”。可見，導體的標稱截面積在產(chǎn)品標準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，標準為了便于選擇和指導生產(chǎn)及電氣設(shè)計，并不要求直接測量其實際截面，而是通過導體電阻值來進行衡量和考核。

電線電纜導體的設(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，進場時應對其截面和每芯導體電阻值進行見證取樣送檢”，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是導體流過的電流，即允許載流量（A）；

R是導體在其最高工作溫度下的交流電阻（Ω）；

Δθ是高于環(huán)境溫度的導體溫升（K）；

Wd是一根導體絕緣單位長度的介質(zhì)損耗（W/m）；

T1是一根導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是電纜中載有負荷的導體數(shù)（導體截面相等，負載相同）；

λ1是電纜金屬套損耗相對于該電纜所有導體總損耗的比率；

λ2是電纜鎧裝損耗相對于該電纜所有導體總損耗的比率。

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

電線電纜導體的實際截面積

電線電纜導體的實際截面積指的是導體的幾何截面積。對于電線電纜生產(chǎn)制造者來講，某標稱截面的導體截面究竟設(shè)計多大才能滿足標準要求，不是指實際截面要大于等于標稱截面，而是指此標稱截面下的設(shè)計截面（電氣截面）要滿足標準要求，即直流電阻是否滿足標準要求，將此作為設(shè)計導體實際截面大小的依據(jù)。如果選擇的導電性能較高的導體材料，那么實際截面可以小一些，反之導體實際截面應大一些。當今隨著導體材料生產(chǎn)工藝的改進和科學技術(shù)進步，無氧銅材的先進生產(chǎn)工藝已經(jīng)得到普遍應用，銅導體材料電阻率足以保證用小于標稱直徑銅絲能滿足對應規(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稱直徑或?qū)嶋H截面小于標稱截面的現(xiàn)象，這是符合產(chǎn)品標準要求的，也是符合節(jié)能節(jié)材的科學發(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)標準或國家標準，在這些標準中對電線電纜產(chǎn)品又給了一些規(guī)定，特別是對導體的要求，從標準化法角度看，這是正確的，但對于同一個產(chǎn)品在不同的標準中相同考核項目出現(xiàn)矛盾或不合理不科學時，應得到充分重視，特別是全國上下都在重視產(chǎn)品質(zhì)量的大環(huán)境下，更應該注重產(chǎn)品的考核要求是否合理科學。例如：對于GB 50303-2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》標準第3.2.10條中第 3款的要求是“按制造標準，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稱直徑的l%”此句表述要求與相關(guān)電線電纜產(chǎn)品標準中的要求相矛盾，無論在GB/T5023-2008還是GB/T 3956-2008標準中對于第1種或第2種導體都不考核成品線纜導體中的單絲直徑，僅僅考核直流電阻和單絲根數(shù)。對于電線電纜的導體考核要求，還是要按GB/T3956的基礎(chǔ)標準要求執(zhí)行。

三、電線電纜產(chǎn)品標準中對導體截面積的要求

目前電線電纜各大主流標準體系的產(chǎn)品標準均采取標稱截面積或規(guī)格代號來對應區(qū)分不同截面的導體。例如IEC標準（IEC60227、IEC60245、IEC60502等）、歐洲標準（EN50525等）和國家標準（GB/T5013、GB/T5023、GB/T12706等）采用標稱截面積（單位：平方毫米）作為不同截面導體規(guī)格的代號，美國標準（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體電阻值來要求，而非實際測量導體截面積（注：UL 標準允許測量實際截面積，但采用導體電阻作為仲裁方法）。

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

在GB/T3956中，導體共分四種：第1種（實心導體）、第2種（絞合導體）、第5種（軟導體）和第6種（比第5種更柔軟的導體）。其中，第1種和第2種導體用于固定敷設(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)。

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

GB/T3956中導體的電阻要求

因此，對于電線電纜產(chǎn)品標準，只要導體能達到所聲稱的標稱截面積對應的最大電阻值要求，導體單線直徑或根數(shù)滿足標準要求即可判定合格。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℃導體直流電阻項目進行了檢測，并對照導體標稱截面積對應的電阻值進行判定，給出了不合格的結(jié)論，反映了電纜導體的截面虧方問題。

四、整機及電器附件中對電纜導體截面積的要求

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

整機及電器附件產(chǎn)品標準中對電纜導體截面積的要求

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。當時有11個檢驗機構(gòu)采用數(shù)學幾何法測量電源線截面積，結(jié)果判定錯誤，導致能力驗證結(jié)果不滿意，而正確的測試方法應是通過導體電阻測試的方法。

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)品標準，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)標準的正確理解與運用，將有助于進一步規(guī)范線纜產(chǎn)品質(zhì)量，促進產(chǎn)業(yè)上下游健康發(fā)展。

問
高柔線的導體越細越好嗎？

答
不少廠家宣稱高柔線的導體是0.06MM甚至是0.05mm（頭發(fā)絲0.07），導體越細確實會使得電線變得柔軟，但在高速往復運動過程有巨大的拉扯和拉伸必須考慮電線的抗機械強度，電線越細則機械強度越差，很容易在運動過程中因機械強度不夠而直接被拉斷。電線應根據(jù)碰撞截面大小的不同，選擇合適的電線直徑匹配到ZUI佳而不是追求越細越好。

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