138-2654-2846
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解讀 | 關(guān)于電纜導(dǎo)體“標稱截面積”的解釋與分析
日期：2023-07-25 14:55
關(guān)于電纜導(dǎo)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(dǎo)體的實際橫截面積并依此進行判定，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)準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(dǎo)體》中，對標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：本標準中導(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(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，進場時應(yīng)對其截面和每芯導(dǎo)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：
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是電纜中載有負荷的導(dǎo)體數(shù)（導(dǎo)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(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)品標準的有關(guān)表格中，與額定電流值相對應(yīng)的也通常是配線的標稱截面。所以說某一標稱截面下的導(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 】
① 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，某標稱截面的導(dǎo)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(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)工藝的改進和科學(xué)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(yīng)用，銅導(dǎo)體材料電阻率足以保證用小于標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(xué)發(fā)展觀。
② 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(dǎo)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(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(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)標準要求執(zhí)行。
三、電線電纜產(chǎn)品標準中對導(dǎo)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(yīng)區(qū)分不同截面的導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體電阻值來要求，而非實際測量導(dǎo)體截面積（注：UL 標準允許測量實際截面積，但采用導(dǎo)體電阻作為仲裁方法）。
在國家標準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。可見，各個標稱截面積導(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。
因此，對于電線電纜產(chǎn)品標準，只要導(dǎo)體能達到所聲稱的標稱截面積對應(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(dǎo)體直流電阻項目進行了檢測，并對照導(dǎo)體標稱截面積對應(yīng)的電阻值進行判定，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)品標準中，如表2所示，引用的均為標稱截面積，應(yīng)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(dǎo)體電阻來衡量。
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(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。