單位：中國質(zhì)量認(rèn)證中心 國際大電網(wǎng)中國國家電纜研究委員會(huì)

1. 引言

電線電纜是用于傳輸電力、傳遞信息和實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換的一大類電工產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用于電力電網(wǎng)、建筑工程、軌道交通、工礦企業(yè)、數(shù)據(jù)通訊、電子電器、電氣裝備和汽車船舶等各個(gè)領(lǐng)域，被喻為國民經(jīng)濟(jì)的“血管”與“神經(jīng)”。其產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣與成套整機(jī)設(shè)備及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。隨著社會(huì)各方對(duì)線纜質(zhì)量安全的日益重視，有關(guān)線纜的采購方、監(jiān)理方和監(jiān)管方等加強(qiáng)對(duì)其產(chǎn)品的抽檢及質(zhì)量管控，特別是作為電氣性能核心指標(biāo)之一的導(dǎo)體電阻。

然而，近期中國質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)接收到一些線纜企業(yè)和用戶有關(guān)電纜標(biāo)稱截面積檢測的疑問咨詢。部分用戶和檢測機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(jī)產(chǎn)品的銷售和驗(yàn)收上，給企業(yè)和用戶方均帶來困擾和不良影響。為此，特撰此文對(duì)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(yùn)用電阻法來考核導(dǎo)體截面積。

2.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(jì)使用到檢測檢驗(yàn)全過程中，我們所關(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(jì)截面積和實(shí)際截面積，它們究竟是什么關(guān)系？

電線電纜導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積（Nominal cross-sectional area of conductor）: 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(yàn)。也就是說如果標(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(duì)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(gè)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(hào)或名稱，便于產(chǎn)品制造過程中的文件及生產(chǎn)管理，對(duì)于用戶和設(shè)計(jì)人員來講便于選擇和指導(dǎo)生產(chǎn)及電氣設(shè)計(jì)，但并不要求直接測量其實(shí)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(jì)截面積（Design cross-sectional area of conductor）： GB50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)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(jì)值，進(jìn)場時(shí)應(yīng)對(duì)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(jì)值指的就是設(shè)計(jì)截面積。在設(shè)計(jì)電線電纜采用多大規(guī)格時(shí)通常是依據(jù)電線電纜的載流量（見JB/T10181.1《電纜載流量計(jì)算 第1部分 載流量公式》），一般采用如下公式計(jì)算：

由公式可見，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(shí)際截面。同樣，在整機(jī)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(duì)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(duì)應(yīng)的截面也可稱電氣截面，即設(shè)計(jì)截面（設(shè)計(jì)值）。當(dāng)我們考核電線電纜的設(shè)計(jì)截面或標(biāo)稱截面時(shí)，均是考核它的電阻值，而不是測量它的實(shí)際截面值。

電線電纜導(dǎo)體的實(shí)際截面積（Actual cross-sectional area of conductor）：指的是導(dǎo)體的幾何截面積。對(duì)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(jì)多大才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，不是指實(shí)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(jì)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(jì)導(dǎo)體實(shí)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(shí)際截面可以小一些，反之導(dǎo)體實(shí)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(duì)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(shí)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(duì)電線電纜產(chǎn)品又給了一些規(guī)定，特別是對(duì)導(dǎo)體的要求，從標(biāo)準(zhǔn)化法角度看，這是正確的，但對(duì)于同一個(gè)產(chǎn)品在不同的標(biāo)準(zhǔn)中相同考核項(xiàng)目出現(xiàn)矛盾、或不合理不科學(xué)時(shí)，我們應(yīng)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(duì)于GB 50303-2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)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(duì)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(duì)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(duì)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。

3. 電線電纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(hào)來對(duì)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(hào)，美國標(biāo)準(zhǔn)（UL758、UL62 等）則采用AWG規(guī)格作為代號(hào)。其中，對(duì)于不同截面規(guī)格代號(hào)的考核均是通過導(dǎo)體電阻值來要求，而非實(shí)際測量導(dǎo)體截面積（注：UL 標(biāo)準(zhǔn)允許測量實(shí)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：1）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；2）導(dǎo)體在20℃時(shí)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(shí)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(shí)最大導(dǎo)體電阻值如表1所示，可見，各個(gè)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(duì)應(yīng)的關(guān)系。其中，對(duì)于同一標(biāo)稱截面積導(dǎo)體，由于各個(gè)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(duì)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(duì)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(duì)問題電纜的20℃導(dǎo)體直流電阻項(xiàng)目進(jìn)行了檢測，并對(duì)照導(dǎo)體標(biāo)稱截面積對(duì)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。

4. 整機(jī)及電器附件中對(duì)電纜導(dǎo)體截面積的要求

目前，在主要的整機(jī)及電器附件產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，如表2所例，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。

值得一提的是，在2008年中國合格評(píng)定國家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）組織的“電動(dòng)工具產(chǎn)品安全檢查（CNAS T0409）”能力驗(yàn)證工作中，其中有個(gè)項(xiàng)目就是：手電鉆產(chǎn)品電源線截面積的測量。當(dāng)時(shí)有11個(gè)檢驗(yàn)機(jī)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(cuò)誤，導(dǎo)致能力驗(yàn)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。

5. 電線電纜導(dǎo)體電阻測量方法

在電氣裝備用線中，導(dǎo)體電阻的測量方法主要是參考GB/T5023.2和GB/T5013.2。主要要求如下：

電纜導(dǎo)體檢查應(yīng)在長度至少為1 m的電纜試樣上對(duì)每根導(dǎo)體進(jìn)行測量，并測定每根電纜試樣的長度。

若有必要，可按以下公式換算成導(dǎo)體在20 ℃、長度為1km時(shí)的電阻。

更詳細(xì)的可以參考GB/T 3048.4-2007《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第4部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》，其中規(guī)定了導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算和試驗(yàn)記錄。

6. 結(jié)束語

電線電纜作為上游配套產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)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(yàn)收以及安裝使用的各個(gè)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(duì)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(jī)構(gòu)等有關(guān)方對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的正確理解與運(yùn)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。