GB/T 3048 的修订和诠释

1. GB/T 3048的修订和诠释 主讲人 万树德 2008年6月第1稿,2012年8月第10次修改

2. 线缆产品性能的要求 • 任何产品的性能要求来源于二大因素：首先是基本使用功能提出的要求，其二是产品应能适应所使用的环境、使用状态方式以及安装敷设过程中提出的技术要求。 • 线缆产品通常是沿长度进行敷设、安装或移动式使用，产品使用环境错综复杂。所以在考虑满足基本使用功能要求时，预留的安全系数都较大。这些要求都应以试验项目来支撑，涉及一系列试验方法，其中电性能试验最为重要。

3. 产品的电性能项目 • 导电性能：.2-金属材料(导体材料、金属屏蔽层、金属护套和电阻材料)电阻率试验；.3-半导电橡塑材料体积电阻率试验；.4-导体直流电阻试验。 • 绝缘特性：.5-绝缘电阻试验；.16-表面电阻试验；.11-介质损耗角正切试验；.12-局部放电试验。 • 绝缘强度：.14-直流电压试验;.8-交流电压试验;.13-冲击电压试验;.7-耐电痕试验;.9、.10–绝缘线芯、护套火花试验。

4. 电性能试验方法制定历程 • 我国最早于1966年公布 GB 764～767-65 《电线电缆试验方法》，含4个电性能试验标准；1982年制定一个新标准；1983年修改并制定共11个新标准；1992年发布实施3个电性能试验新标准；1994年修改并制定共13个新标准；新版GB/T 3048，经合并修订为14个分标准，已构成一个标准系列。 • 40多年来，电性能试验方法标准经多次修改，不断完善。标准有巨大的包容性和科学规范，在电缆行业中得到广泛的应用。

5. 标 准 编 制 的 依 据 • GB/T 1.1～.3《标准化工作导则》、GB/T 20000.1～.5《标准化工作指南》和GB/T 20001.1～.4 《标准编写规则》； • 系列标准概念，GB/T 1.1规范：“在一般情况下，针对每个标准化对象应编制一项单独的标准，并作为整体出版。在诸如下列特殊情况下，可在相同的标准顺序号下将一项标准分成若干个单独的部分……” • GB/T 3048是系列标准，只有.1是通用的。

6. 新版标准采用IEC概况 • .2修改采用IEC 60468：1974；.12修改采用IEC 60885-3：1988。 • .13修改采用IEC 60230：1966和IEC 60060-1：1989。 • .8和.14非等效采用IEC 60060-1：1989。 • 关注：.9和是参照BS 5099：1992制定的,最新已有IEC 62230《电缆—火花试验方法》，应作为下次修改标准的依据。

7. GB/T 1.1第4.1“要求” • 标准所规定的条款应明确而无歧义，并且：a)在其范围所规定的界限内按需要力求完整;b)清楚、准确、相互协调;c)充分考虑最新技术水平;d)为未来技术发展提供框架e)能被未参加标准编制的专业人员所理解。 • .14增加“对电线电缆试样的直流耐压试验应于试样的绝缘电阻测量后实施” 。 • 珍惜本次培训班给予的很好地交流机会。

8. 试验方法的“细节” • GB/T 1.1规定 试验方法的细节； • a)原理；b)试剂或材料; c)装置；d)试样和事件的制备和保存; e)程序;f)结果的表述，包括计算方法以及测试方法的精密度; g)试验报告。 • 新标准的细节：范围、规范性引用文件、术语和定义(如有的话)、试验设备、试样制备、试验程序、试验结果及计算(评定) (如有的话)、注意事项(如有的话)、试验设备的校验(如有的话)、试验记录。

9. 关于“试验报告” • “试验报告”是试验方法中重要的组成部分。 • 前版标准仅.2有“试验记录和试验报告”,为此，新版标准中增加“试验记录”一章。 • a).7“在试验开始和完成试验以后,至少应在两个相反的方向摄下试样的彩色照片”； b).12 “回路灵敏度校验和背景干扰值”； c).13 “冲击试验的波形示波图”； • .8等有“大气条件”;为此,特在.1中增加了 “标准参考大气条件”的参数。

10. GB/T 3048.1宣讲（一） • .1是电线电缆电性能试验系列标准的第一个分标准，名曰“总则”。这是后续各分标准都必须遵循的指导原则。但是,查询早期相关的IEC标准，均未见总则这一分标准。 • 最新的标准，如IEC 60851-1(1996)《绕组线试验方法 第1部分：一般规定》，规范了“定义和试验方法总则”。这种类似“总则”分标准的结构，很具有典型意义。

11. “范围”的界定 • 原版标准规定：本标准适用于各种电力电缆和电气装备用电线电缆……也适用于其他电线电缆及材料的类似性能试验。 • GB/T 3048的界定却很困难,难以表述清晰、准确、到位。后续标准有金属导体材料、半导电橡塑材料、通信电缆、电缆附件等,很难有明确包括后续标准全部试样的表述。 • 特别困惑IEC 60060界定“本标准仅适用于最高电压Um在1kV以上的设备的试验”。

12. 新版标准修订概况 • 在.1“总则” 中，统一表述为“适用于各种类型电线电缆及材料的电性能试验”； • 在.3中，表述为“适用于测量电线电缆用橡皮和塑料半导电材料的体积电阻率”； • 在.8中，考虑到该标准应用的历史状况,保留“电力电缆和电气装备电线电缆”以及“通信电缆”的表述和接线图；在.13中，增加“最高额定电压Um为1kV及以上的各种类型及其附件”的界定； • 在.14中，修改统称为“电线电缆产品” 。

13. GB/T 3048.1宣讲（二） • GB/T 1.1：“试验方法……测定特性值,检查是否符合要求,以及保证结果的再现性”；这是非常重要的理念,如果不同实验室的数据不可比,则制定试验方法还有什么意义？ • 重复性-在相同测量条件下,对同一被测物理量进行连续多次测量所得结果之间的一致性；再现性-在改变了的测量条件下,同一被测物理量的测量结果之间的一致性。

14. GB/T 3048.1宣讲（三） • GB/T 3048后续部分除应符合“总则”中第3章“试验的一般规定”外，还应规定试验设备、试样制备和试验程序。 • “试验设备”-.7对耐电痕试验用的变压器作了重要修改;“试样制备”-.12中增加无局部放电终端;“试验程序”-.3增加 “测量半导电橡塑材料工作温度……体积电阻率的试验程序应由供需双方另行商定”。

15. GB/T 3048.1宣讲（四） • “本标准规定的试验方法首先是作为型式试验用的。某些试验项目其型式试验和经常进行的试验(如例行试验)的条件有本质上的区别,本标准已指明了这些区别”。 • 增加“……型式试验和抽样试验时，三芯及以下的电缆每芯均应取样，超过三芯的电缆应取三个芯的试样，如多芯电缆各芯颜色不同时，应取不同颜色的试样”。

16. GB/T 3048.1宣讲（五） • 第3.6条全新规定，敬请关注: • GB/T 3048 后续部分中,对于同一试验项目有一种以上的试验方法(含不同的测试原理、不同的试样环境条件化处理和不同的试样制备方法)时，分为基准试验方法和常规试验方法，两种方法均适用于正常电缆产品的检验，检验者可根据具体条件采用。但有争议时应以基准试验方法为准。

17. GB/T 3048.1宣讲（六） • 如何进行校准，有人要求标准中给出计量的周期，也曾考虑运行检查的内容,但都很难加以规范。最后规定了三条： 凡对检验的准确性或有效性有影响的试验设备，在投入使用前必须进行校准。 凡是进行电线电缆产品特殊检验的试验设备，应按检定方法标准校准。 为确定试验设备处于预期使用要求的状态，应按规定进行定期校准。

18. .2和.4标准的技术相关 • .4主要是总结长期导体电阻试验的成熟经验,并参照.2的技术相关性,进行如下修改: • .2规定:试样电阻应不小于10μΩ；.4修改双臂电桥的测量范围（2×10-5～99.9）Ω。 • .4修改为“电位接触应由相当锋利的刀刃构成，且互相平行，均垂直于试样”。 • .4修改为“可用比例为1：1.41……如两者之差不超过0.5％”。

19. 经典直流电阻检测技术 • 使用凯尔文双臂电桥时，标准电阻和试样间的跨线电阻应明显地既小于标准电阻，又小于试样电阻。 • 应注意消除由于接触电势和热电势引起的测量误差。 • 对微细导体进行测量时，在满足试验系统灵敏度情况下，应尽量选择最小的测试电流以防止电流过大而引起导体升温。

20. .4导体直流电阻试验 • 所有的电线电缆产品，都要进行导体电阻检验，GB/T 12706规定：a)应对例行试验中的每一根电缆长度所有导体进行测量；b)成品电缆或从成品电缆上取下的试样，保持适当温度……后测量；c)也可选取将导体试样浸在可以控制的液体槽内，至少浸入1h后测量；d)应按GB/T 3956规定的公式和系数校正到20 ℃下1km长度的数值。

21. 导体试样浸液体槽内检测

22. GB/T 3048.4宣讲（一） 式中：t —测量时的导体温度（环境温度）。 • 增加“注：按公式（1）的定义，t应为导体温度。本部分的试验方法采用环境温度代替导体温度，并规定了相关的要求”。 • “导体相当电阻率”。 这些不起眼的修改，却是力求从理论上把基本概念说清楚。

23. GB/T 3048.4宣讲（二） • 将GB/T 3956“电缆的导体”认可的温度校正系数Kt公式直接引用过来，并给出（0℃～40℃）的Kt值，这样使用更方便。 • 下述为近似公式，但能计算出足以达到在测量环境温度和电缆或软线长度的准确度范围内的实际值。

24. GB/T 3048.4宣讲（三） • 补充了“也不应导致试样导体伸长”。 • 补充了“……如用试剂处理后，必需用水充分清洗以清除试剂的残留液”。 • 增加了 “对于阻水型导体试样，应采用低熔点合金浇注”。 • 原标准规定“采用标称截面与试样相同的铝压接头”是不现实的，为此新标准将“标称截面……相同的表述删除。

25. GB/T 3048.4宣讲（四） • 型式试验-试样应在温度为（15～25）℃;例行试验-试样应在温度为（5～35）℃ 。 • 我们感兴趣的是环境温度及其变化范围，新版标准对型式试验“温度的变化范围应不超过±1℃”。这个要求我们倒是有实验数据，说明是可以达到的。 • “应使用最小刻度为0.1℃的温度计测量环境温度……距离墙面应不少于10cm……并应避免热辐射和空气对流的影响”。

26. GB/T 3048.4宣讲（五） • 计算结果首先应符合有效数字位数的运算法则，更重要的还应取决于测量系统的误差，并不能仅按产品标准来确定。 • 电桥可以是携带式电桥或试验室专用的固定式电桥。采用携带式电桥测量漆包线直流电阻时应特别关注。 • “……如根椐直流电流-电压降直接法原理，并采用四端测量技术，具有高精度的数字式直流电阻测试仪”。

27. 导体夹具及其探讨 • 夹具是导体电阻测量首先要解决的问题。70年代，我们去各大电缆厂抽样，看到了自制的夹具。后按Tettex的说明书，研制了的用于电缆导体测量的商品化的夹具。 • 研究表明，关键在于使导体中流过的电流均匀，主要取决于夹具中电流（I）和电位（U）端的距离。如果两端（I-U）间的距离太近，就表现出局部电流线不平行的电位降。因此必须将（I-U）端部移开，以达到1.5倍周长满足电流线均匀。

28. 测 试 仪 器 的 发 展 • 测量电阻传统采用直流电桥；90年代起，逐渐有数字式仪器问世，如北京三晶科技产品制作厂的快速测量微欧计，上海虹桥检测仪器厂的ST型数字式电阻测试仪等。 • 上海远中电子仪器厂的PC36系列直流电阻测量仪，增加“反向电流测量、倍率电流测量、热电势平衡……”等实用性功能。 • 我国已进口能进行在线检测的直流电阻测试装置，这引起国内仪器制造厂和电缆生产厂家的关注。

29. 在线检测导体电阻仪器的探讨 • 难度：夹具，特别是试样温度的测定。 • 试样温度的测定，只能测导体的外表面温度或环境温度。由于环境温度是不可控的，在线检测又要求快速测定，留给温度平衡的时间很短，这正是难度所在。 • DZ-3测量仪：a）引入成缆系数K；b）建议使用红外测温仪对导体温度准确测量或对导体周围温度进行准确测量，值得探讨？

30. .5 绝 缘 电 阻 试 验 • GB 765-65就制定了 “直流比较法”。 • GB 3048-83版，推出了两个分标准：即.5“检流计比较法”和.6“电压-电流法”,高阻计是测量回路中的微小电流,从测量原理来说,符合欧姆定律,称为“电压-电流法”; • GB/T 3048.6-1994,增加“悬浮法”概念,但将测试充电修改为1min,确是一大败笔。 • 经多次修改日趋完善,测试技术也不断发展。

31. 等值回路和充电电流曲线 绝缘电阻R=外施电压E/漏导电流Ir

32. GB/T 3048.5宣讲（一） • IEC 60502“…应施加足够长的时间以达到合理稳定的测量，要求不短于1min，不超过5min”；GB3048.6-83 “……测量电阻值1×1012Ω及以下试样1min；1×1012Ω以上的试样 5min”；GB3048.6-94版却对此进行了修改，明确“……充电时间为1min”。 • 根据绝缘电阻定义，新版标准“充电时间不得少于1min，但不超过5min ，通常推荐1min读数”。

33. GB/T 3048.5宣讲（二） • 94版提出“采用输出端对地悬浮的高阻计测量绝缘电阻”的概念，即“悬浮法”； • 2007版“……高阻计的高压端连接试样的另一极（水，允许接地）；当采用通用的高阻计测量绝缘电阻时，浸入水中的试样必须对地绝缘，否则将使高阻计因输出的高压端对地短路而损坏，或可能由于加热电源的影响造成测试误差增大”。

34. GB/T 3048.5宣讲（三） • 从GB 765-65起，有条规定并不符合测试现状，但经几次版本修改尚未变动。新版标准修订为：“单芯电缆应浸入水中，测量导体对水之间的绝缘电阻；多芯电缆应分别就每一线芯对其余线芯进行测量”。 • 补充“若要求测量多芯电缆线芯与屏蔽间的绝缘电阻，则应将所有线芯并联后进行测量”，这是针对有屏蔽层电缆的。

35. GB/T 3048.5（四） • 高温下绝缘电阻的测试： 单芯电缆或要求考核绝缘电阻常数Ki则应制作屏蔽层,按IEC 60245.2的规定检测。 多芯电缆按JB/T 3302-1999“承荷探测电缆”规定“从被试多芯电缆上截取（3～5）m试样,将端头作适合于绝缘电阻测量的处理后,放入烘箱中。在达到规定试验温度后,保温2h,测量电缆线芯间的绝缘电阻”。

36. GB/T 3048.5宣讲（五） • 根据GB/T 12706，新版增加第7.4条-体积电阻率应由所测得的绝缘电阻按下式计算：

37. GB/T 3048.5宣讲（六） • 原版标准规定:“20℃时每公里长度的绝缘电阻按下式计算：R20=K RL;K-绝缘电阻温度校准系数，由专门的文件规定。” • 据我们所查询,至今尚未找到可作为标准的“专门的文件规定,这无疑给使用带来困惑。 • 作如下修改：增加注 “型式试验系在6.3规定的标准环境下进行，其试验结果不须进行温度校正；公式（2）仅适用于对例行试验结果的温度校正。”明确“绝缘电阻温度校准系数，应由供需双方商定”

38. 确定绝缘电阻温度校正系数 • 电线电缆绝缘绝缘电阻受温度变化的影响很大，一般说来符合下列经验公式： ρt＝ρ0e－β（t－t0）；β-绝缘电阻温度系数。 • 绝缘电阻与温度的关系符合指数规律，当以半对数作曲线图时，两者成线性关系，β即为直线的斜率。适用中常近似的用数理统计方法求出β值，再引出绝缘电阻温度校正系数K ；K ＝eβ（t－t0） ＝C（t－60） 。

39. GB/T 3048.5宣讲（七） • 从直流比较法到检流计比较法，再回到直流比较法，测量范围（105～2×1015）Ω。 • 测量电压一般为（100～500）V；取消1000V，这样充分反映电缆的特点。 • 标准中加了“一般”两字，意味着可采用更高的测试电压。显然，这对研究性试验有意义。如延伸到高电压场合使用，即与.14中“试验电流的测量”相衔接。

40. 高阻计测试系统原理图 • 电压-电流法如被测电压和电流在同一台仪器直接以电阻表示，则可称之为“高阻计法”。其典型接线如下图：

41. 提高高阻计上量限途径 • 提高直流输出电压Ut，但Ut的大小是根据被测试样的要求来确定的。 • 降低放大器输入电阻压降Us，可以提高高阻计的灵敏度，但灵敏度的提高受到信噪比的限制；ZC31-1型灵敏度高两个数量级。 • 提高直流放大器输入电阻Ri。Ri采用金属膜地电阻、测量膜电阻等。由于受材料和制造工艺等因素的限制，最高阻值为1012Ω。

42. 高阻值绝缘电阻测试 • “如试样的绝缘电阻大于1×1012Ω和测量时因外界电磁场或试样运动产生的摩擦会引起测试不稳定时，可在试样静置在整体屏蔽的条件下进行测试……”。 • 这是本所制定检测方法标准、为验证IEC产品标准的要求进行大量绝缘电阻试验研究工作的总结。此外，还特制作了屏蔽试验箱，以满足电缆产品高绝缘电阻检测需要。

43. 测试仪器及其开发 • 上海电缆厂转让上海电工仪器厂YY21绝缘电阻测试仪(直流比较法)(105～1012)Ω； • 上海电动工具研究所SDD 5320型绝缘电阻测试仪(104～1012）Ω；上海电表厂ZC36、ZC31-1（电压-电流法）(108～1016）Ω； • ZC-46派生出ZC-46A(电线电缆专用)-(悬浮法)(104～1016)Ω;上海远中电子仪器厂ZC-90A绝缘电阻测试仪(105～2×1015)Ω。

44. 关于绝缘电阻换算的讨论 • 问题:如果一根电缆长500 m,用绝缘电阻测量的结果为50 MΩ,那末如何用MΩ/km来表达？a)25 MΩ/km；b)100 MΩ/km;c)不变;作者认为三个答案都是错误的。断言“……并不表示绝缘电阻和长度成线性反比关系”。 • 有论文给予反驳,引出第7.2条的计算公式：RL=RXL;得出RL=25(MΩ·km),并指出量纲也反映了绝缘电阻和长度成线性反比例关系。

45. .8交 流 电 压 试 验 • 电线电缆产品都是在工频电压下运行的交流电压试验与产品运行的工况一致 。 • 电气实验室最常用的是试验变压器。变压器加整流器即为直流装置；再对电容器并联充电串联放电，这就是冲击电压发生器。 • 高压技术人员，为了延展试验设备的工能，利用现有设备进行变换，搭临时试验摊头，这是十分重要的技能。

46. 非等效采用IEC 60060 • 本部分非等效采用IEC 60060-1：1989。该非等效采用的方式：“国家标准与相应国际标准在技术内容和文本结构上不同，同时它们之间的差异也没有清楚地被标识”。 • “非等效”程度不属于采用国际标准，但在“前言”中列出了与IEC标准的主要技术差异，便于我们解读本标准与对应的IEC标准，体验“非等效”的实质内容。

47. GB/T 3048.8宣讲（一） • 将“工频交流电压”的“工频”两字删去；因工频是一定频率的交流量,概念应准确。 • 修改为“试验电压应为频率（49～61）Hz的交流电源，通常称为工频试验电压。”现场试验规定为（20～300）Hz。 • 对串联谐振回路作了修改和完善：“通过改变回路参数或电源频率，就能够把回路调整到谐振,即又认可了调频式工频串联谐振,可以用在实验室内,应引起充分关注。

48. GB/T 3048.8宣讲（二） • 增加注释 “如果诸谐波的方均根（有效）值不大于基波的方均根值的5％，则认为满足上述对电压波形的要求”；增加注释“容许偏差为规定值与实测值之间允许的差值。它与测量误差不同，测量误差是指测量值与真值之差”。 • 补充 “试验回路的电压应稳定，不受各种泄漏电流的影响。试样的非破坏性放电不应使试验电压有明显的降低，以至影响试样破坏性放电时的电压测量”。

49. GB/T 3048.8宣讲（三） • 定义“试验电压值”和 “总不确定度e”。 • 将试验电压测量规范“用GB/T 16927.2规定认可的测量装置进行测量”和 “用认可的测量装置校准未认可的测量装置”,将IEC 规定与GB/T 16927.2有机地柔和在一起。 • 电压的测量“…或用符合GB/T 311.6的球隙进行测量…通常可用不低于50％的试验电压值外推”。这是高压测试技术中很经典方法,通常采用带试样进行校验,实施测量。

50. GB/T 3048.8宣讲（四） • 增加“可采用脱离子水终端，也可采用其他型式的试验终端”;“应采用特殊方法制备矿物绝缘电缆试样,以避免影响电缆端头的密封…从而导致试样击穿造成误判断”; • 增加-试验中如发生异常现象,应判断是否属于“假击穿”。假击穿现象应予排除,并重新试验。只有当试样不可能再次耐受相同电压值的试验时,则应认为试样已击穿。