提高電纜斷芯故障定位精確度

摘 ? ?要：斷芯是一種常見(jiàn)的電纜故障，由于斷點(diǎn)被電纜的防護(hù)層、屏蔽層所包覆，很難直觀而精確地找到斷芯點(diǎn)的位置，給電纜的檢修、故障排除工作造成一定困難。因此，需要對(duì)提高電纜斷芯故障定位精確度進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：斷芯;電纜故障;定位精確度

1 ?前言

控制電纜、計(jì)算機(jī)電纜等電纜因芯數(shù)多、截面小，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中不可避免的要發(fā)生斷芯故障，造成電纜不能交付和使用。提高電纜故障點(diǎn)測(cè)尋速度及定位精確度是非常有必要的，所以我們需要對(duì)電纜故障點(diǎn)定位技術(shù)進(jìn)行研究?，F(xiàn)在對(duì)電纜斷芯測(cè)試方法進(jìn)行研究，進(jìn)一步提高斷芯故障定位精確度。

2 ?測(cè)試?yán)碚撘罁?jù)

2.1 ?電容法

電纜的導(dǎo)電線芯之間、導(dǎo)電線芯與電纜的金屬屏蔽層（或金屬護(hù)套）構(gòu)成了電容器的兩個(gè)極，等效于一個(gè)電容器。電容值得大小

C=εs/（4πkd）

式中：

ε——為絕緣材料相對(duì)介電常數(shù);s為兩個(gè)極的正對(duì)面積，與電纜長(zhǎng)度成正比;

k——為靜電力常量;

d——為兩個(gè)極間距，與電纜絕緣層的厚度成正比。

成品電纜結(jié)構(gòu)（絕緣厚度、直徑）、材料性能具有穩(wěn)定性，其介電常數(shù)、靜電力常量、兩個(gè)極間距都是固定值，兩個(gè)極的正對(duì)面積只與電纜長(zhǎng)度成正比。因此，電容法測(cè)試電纜斷芯點(diǎn)到外端頭的距離就變?yōu)闇y(cè)試電纜斷芯點(diǎn)到外端頭電容占總電容的比值的百分比。

2.2 ?感應(yīng)電壓法

感應(yīng)電壓測(cè)試斷芯原理為：通電導(dǎo)體周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，用金屬導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

3 ?測(cè)量方法

3.1 ?測(cè)量電容值

測(cè)量設(shè)備：精密電容表（量程：20pf～200μf，精度：±0.5%），感應(yīng)測(cè)試電筆（測(cè)試電壓：12V）。

C外=1號(hào)線外端頭對(duì)（2號(hào)線外端頭+3號(hào)線外端頭等其他導(dǎo)體）

C內(nèi)=1號(hào)線內(nèi)端頭對(duì)（2號(hào)線內(nèi)端頭+3號(hào)線內(nèi)端頭等其他導(dǎo)體）

C完好線=完好線（與故障線等截面成纜位置層數(shù)相同的完好線）

3.2 ?粗測(cè)確定斷芯點(diǎn)位置

設(shè)斷芯點(diǎn)至外端的長(zhǎng)度為L(zhǎng)/，電纜長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則：

L/= C外/（C外+C內(nèi)）×L

為防止誤判，需要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核：

（1）測(cè)試一根線與斷芯線截相同，且在同一層位置的完好線與其他所有線的電容值要要約等于C外與C內(nèi)的電容值之和，如果相差較大就證明斷芯線兩處及以上的斷芯點(diǎn)，防止斷芯線有多處點(diǎn)斷芯而造成斷點(diǎn)判斷錯(cuò)誤。

（2）有多點(diǎn)斷芯時(shí)，用外端到第一個(gè)故障點(diǎn)的位置的長(zhǎng)度=C外/ C完好線×L（電纜長(zhǎng)度）公式依次找出每一個(gè)斷點(diǎn)位置。

4 ?精確定位

4.1 ?斷芯線結(jié)構(gòu)層

斷芯電纜不帶屏蔽層且斷芯線處在電纜結(jié)構(gòu)層的外層，就可以用感應(yīng)電筆“零誤差”的找出斷點(diǎn)的位置。

測(cè)試方法為：2號(hào)線任意一端、3號(hào)線任意一端、1號(hào)線內(nèi)端三根線并聯(lián)，一起接220V電壓的地線，1號(hào)線外端接220V電壓的火線。用感應(yīng)筆沿粗測(cè)計(jì)算的斷點(diǎn)附近測(cè)試，感應(yīng)電筆亮就表示外端倒測(cè)試處1號(hào)是通的，反之不亮則為斷芯位置。斷芯點(diǎn)就在測(cè)試表筆亮和不亮的相交處。

4.2 ? 斷芯線外層

斷芯電纜不帶屏蔽且斷芯線不在電纜的外層和有金屬屏蔽的電纜，可以對(duì)斷芯的1號(hào)線內(nèi)外端頭施加1kV～4kV交流電壓，對(duì)斷芯點(diǎn)實(shí)施擊穿。

4.2.1 ?能擊穿的測(cè)試方法

線芯絕緣擊穿后，斷點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)擊穿電阻。采用數(shù)顯電橋測(cè)試1號(hào)線外端到內(nèi)端頭的電阻值。同時(shí)，在粗測(cè)時(shí)計(jì)算的斷芯斷點(diǎn)位置附近反復(fù)彎曲電纜，使1號(hào)線的斷芯電擊穿后的線芯位置有輕微的位置移動(dòng)，使得擊穿電阻變化，從而在數(shù)顯電橋上顯示的電阻就變化。找出彎曲電纜時(shí)電阻變化最強(qiáng)烈處也就是斷點(diǎn)處。

4.2.2 ?不能擊穿的測(cè)試方法

如果線芯絕緣擊不穿，則采用在粗測(cè)測(cè)試的故障點(diǎn)位置去除屏蔽或外層線芯，再采用3.1不帶屏蔽層且斷芯線處在電纜結(jié)構(gòu)層的外層）的方法，可以用感應(yīng)電筆“零誤差”的找出斷點(diǎn)的位置。

如果不能去除金屬屏蔽及外層線芯時(shí)，采用再次測(cè)試檢查測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果后結(jié)合電纜段長(zhǎng)要求綜合考慮直接剪斷電纜進(jìn)行查找，該方法的測(cè)試誤差±0.5%。

4.3 ?極端特殊斷芯情況

在經(jīng)過(guò)倒盤(pán)彎曲電纜，倒盤(pán)到計(jì)算的故障點(diǎn)位置時(shí)，原來(lái)斷芯的電纜倒盤(pán)后線芯又通了的軟故障。測(cè)試方法為：

（1）用電阻測(cè)試儀測(cè)試1號(hào)線和2號(hào)線兩根線整體串聯(lián)的電阻值。

（2）使用收線或人力在粗測(cè)的斷芯故障點(diǎn)附近，沿電纜軸線放線方向拉伸使得斷芯點(diǎn)的接觸電阻變化或再次拉斷，從而在數(shù)顯電橋上顯示的電阻就變化。找出彎曲電纜時(shí)電阻變化最強(qiáng)烈處也就是斷點(diǎn)處，也可能再次拉伸導(dǎo)體有在故障點(diǎn)拉斷又可以按照以上的常規(guī)的斷芯的測(cè)試方法進(jìn)行查找。

5 ?誤差分析及注意事項(xiàng)

（1）要求斷芯線完全斷開(kāi)，1號(hào)線內(nèi)端對(duì)1號(hào)線外端導(dǎo)體絕緣電阻要大于1MΩ以上，防止電纜斷芯沒(méi)有完全斷開(kāi)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響。（2）對(duì)于多芯電纜，由于線芯間的隔離性能較差，每根線芯的分布電容與其它線芯有關(guān)，電纜斷芯的線兩端分別對(duì)其他所有線（包括屏蔽、鋼帶）的測(cè)試電容值，減少因?yàn)榻^緣厚度不均勻造成的影響。（3）對(duì)于故障電纜中沒(méi)有與斷芯線結(jié)構(gòu)一樣的完好線芯可測(cè)的情況下，可以找一段與故障電纜結(jié)構(gòu)相同的電纜作為標(biāo)準(zhǔn)電纜使用。（4）測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)手不能接觸導(dǎo)體，連接線越短越好，以防止帶入雜散電容。（5）測(cè)試電容C外時(shí)，1號(hào)線的內(nèi)端頭要與3號(hào)線連接，防止斷芯線內(nèi)端對(duì)完好線間的電容帶入電容C外的影響。（6）測(cè)試電容C內(nèi)時(shí)，1號(hào)線的外端頭要與3號(hào)線連接，防止斷芯線外端對(duì)完好線間的電容帶入電容C內(nèi)的影響。（7）應(yīng)采用同一精密電容表且用同一檔位測(cè)試，防止儀器每一檔位誤差不同引起的測(cè)試誤差影響。此外，所選用的電容表的分辨度要高，并要選擇合適的量程，在讀數(shù)時(shí)要保留盡量多的有效數(shù)字位數(shù)。

6 ?結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)介紹具體案例，分析了各種檢測(cè)方法的應(yīng)用原理及范圍，提出更為快捷、科學(xué)的斷芯問(wèn)題組合檢測(cè)辦法。結(jié)合斷芯電纜的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)修護(hù)要求等，并根據(jù)現(xiàn)有的工裝器具搭配應(yīng)用，靈活采用多種斷芯問(wèn)題定位的測(cè)量方法能夠迅速、精準(zhǔn)的完成斷芯問(wèn)題定位。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅保中，楊濤，李哲， 等.一種配網(wǎng)地下電纜故障定位新方法[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018（11）：62～66+99.

[2] 張凱.岸橋拖令電纜故障排除與分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018（26）：3736.

[3] 尹江峰，蔣琪，韓令?yuàn)Z.電纜斷芯故障的簡(jiǎn)易測(cè)定方法[J].電世界，2015（12）：25～27.

作者簡(jiǎn)介：

白飛正（1979—）四川巴中人，漢族，本科學(xué)歷，特變電工（德陽(yáng)）電纜股份有限公司，工程師，從事電線電纜工藝質(zhì)量研究。