提高电缆断芯故障定位精确度

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　　摘    要：断芯是一种常见的电缆故障，由于断点被电缆的防护层、屏蔽层所包覆，很难直观而精确地找到断芯点的位置，给电缆的检修、故障排除工作造成一定困难。因此，需要对提高电缆断芯故障定位精确度进行研究。
　　关键词：断芯;电缆故障;定位精确度
　　1  前言
　　控制电缆、计算机电缆等电缆因芯数多、截面小，在生产和使用过程中不可避免的要发生断芯故障，造成电缆不能交付和使用。提高电缆故障点测寻速度及定位精确度是非常有必要的，所以我们需要对电缆故障点定位技术进行研究。现在对电缆断芯测试方法进行研究，进一步提高断芯故障定位精确度。
　　2  测试理论依据
　　2.1  电容法
　　电缆的导电线芯之间、导电线芯与电缆的金属屏蔽层（或金属护套）构成了电容器的两个极，等效于一个电容器。电容值得大小
　　C=εs/（4πkd）
　　式中：
　　ε——为绝缘材料相对介电常数;s为两个极的正对面积，与电缆长度成正比;
　　k——为静电力常量;
　　d——为两个极间距，与电缆绝缘层的厚度成正比。
　　成品电缆结构（绝缘厚度、直径）、材料性能具有稳定性，其介电常数、静电力常量、两个极间距都是固定值，两个极的正对面积只与电缆长度成正比。因此，电容法测试电缆断芯点到外端头的距离就变为测试电缆断芯点到外端头电容占总电容的比值的百分比。
　　2.2  感应电压法
　　感应电压测试断芯原理为：通电导体周围产生电磁场，用金属导体切割磁力线产生感应电动势。
　　3  测量方法
　　3.1  测量电容值
　　
　　 测量设备：精密电容表（量程：20pf～200μf，精度：±0.5%），感应测试电笔（测试电压：12V）。
　　C外=1号线外端头对（2号线外端头+3号线外端头等其他导体）
　　C內=1号线内端头对（2号线内端头+3号线内端头等其他导体）
　　C完好线=完好线（与故障线等截面成缆位置层数相同的完好线）
　　3.2  粗测确定断芯点位置
　　设断芯点至外端的长度为L/，电缆长度为L，则：
　　L/= C外/（C外+C内）×L
　　为防止误判，需要对测试数据进行复核：
　　（1）测试一根线与断芯线截相同，且在同一层位置的完好线与其他所有线的电容值要要约等于C外与C内的电容值之和，如果相差较大就证明断芯线两处及以上的断芯点，防止断芯线有多处点断芯而造成断点判断错误。
　　（2）有多点断芯时，用外端到第一个故障点的位置的长度=C外/ C完好线×L（电缆长度）公式依次找出每一个断点位置。
　　4  精确定位
　　4.1  断芯线结构层
　　断芯电缆不带屏蔽层且断芯线处在电缆结构层的外层，就可以用感应电笔“零误差”的找出断点的位置。
　　测试方法为：2号线任意一端、3号线任意一端、1号线内端三根线并联，一起接220V电压的地线，1号线外端接220V电压的火线。用感应笔沿粗测计算的断点附近测试，感应电笔亮就表示外端倒测试处1号是通的，反之不亮则为断芯位置。断芯点就在测试表笔亮和不亮的相交处。
　　4.2   断芯线外层
　　断芯电缆不带屏蔽且断芯线不在电缆的外层和有金属屏蔽的电缆，可以对断芯的1号线内外端头施加1kV～4kV交流电压，对断芯点实施击穿。
　　4.2.1  能击穿的测试方法
　　线芯绝缘击穿后，断点处产生一个击穿电阻。采用数显电桥测试1号线外端到内端头的电阻值。同时，在粗测时计算的断芯断点位置附近反复弯曲电缆，使1号线的断芯电击穿后的线芯位置有轻微的位置移动，使得击穿电阻变化，从而在数显电桥上显示的电阻就变化。找出弯曲电缆时电阻变化最强烈处也就是断点处。
　　4.2.2  不能击穿的测试方法
　　如果线芯绝缘击不穿，则采用在粗测测试的故障点位置去除屏蔽或外层线芯，再采用3.1不带屏蔽层且断芯线处在电缆结构层的外层）的方法，可以用感应电笔“零误差”的找出断点的位置。
　　如果不能去除金属屏蔽及外层线芯时，采用再次测试检查测试数据及结果后结合电缆段长要求综合考虑直接剪断电缆进行查找，该方法的测试误差±0.5%。
　　4.3  极端特殊断芯情况
　　在经过倒盘弯曲电缆，倒盘到计算的故障点位置时，原来断芯的电缆倒盘后线芯又通了的软故障。测试方法为：
　　（1）用电阻测试仪测试1号线和2号线两根线整体串联的电阻值。
　　（2）使用收线或人力在粗测的断芯故障点附近，沿电缆轴线放线方向拉伸使得断芯点的接触电阻变化或再次拉断，从而在数显电桥上显示的电阻就变化。找出弯曲电缆时电阻变化最强烈处也就是断点处，也可能再次拉伸导体有在故障点拉断又可以按照以上的常规的断芯的测试方法进行查找。
　　5  误差分析及注意事项
　　（1）要求断芯线完全断开，1号线内端对1号线外端导体绝缘电阻要大于1MΩ以上，防止电缆断芯没有完全断开，对测试数据的影响。（2）对于多芯电缆，由于线芯间的隔离性能较差，每根线芯的分布电容与其它线芯有关，电缆断芯的线两端分别对其他所有线（包括屏蔽、钢带）的测试电容值，减少因为绝缘厚度不均匀造成的影响。（3）对于故障电缆中没有与断芯线结构一样的完好线芯可测的情况下，可以找一段与故障电缆结构相同的电缆作为标准电缆使用。（4）测试数据时手不能接触导体，连接线越短越好，以防止带入杂散电容。（5）测试电容C外时，1号线的内端头要与3号线连接，防止断芯线内端对完好线间的电容带入电容C外的影响。（6）测试电容C内时，1号线的外端头要与3号线连接，防止断芯线外端对完好线间的电容带入电容C内的影响。（7）应采用同一精密电容表且用同一档位测试，防止仪器每一档位误差不同引起的测试误差影响。此外，所选用的电容表的分辨度要高，并要选择合适的量程，在读数时要保留尽量多的有效数字位数。
　　6  结束语
　　本文通过介绍具体案例，分析了各种检测方法的应用原理及范围，提出更为快捷、科学的断芯问题组合检测办法。结合断芯电缆的结构、现场修护要求等，并根据现有的工装器具搭配应用，灵活采用多种断芯问题定位的测量方法能够迅速、精准的完成断芯问题定位。
　　参考文献：
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　　[3] 尹江峰，蒋琪，韩令夺.电缆断芯故障的简易测定方法[J].电世界，2015（12）：25～27.
　　作者简介：
　　白飞正（1979—）四川巴中人，汉族，本科学历，特变电工（德阳）电缆股份有限公司，工程师，从事电线电缆工艺质量研究。
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