小截面电线电缆故障点查找方法

小截面电线电缆故障点查找方法

刘万朋

辽宁津达线缆有限公司 辽宁铁岭 112600

摘要：本文针对小截面电缆故障不断增加的问题，分析了电线电缆发生故障的原因及故障类型，介绍了查找故障的方法和步骤，并通过实例、图表及个人在实际检测工作中的查找经验，对小截面电线电缆故障排除的过程做了较为详尽的描述。

关键词：小截面电线电缆故障；电阻法；电容法；脉冲波形法

近年来，随着城市电网改造和城市基础建设的需要，智能化设备的使用越来越多，市场上对小截面电线电缆的需求比例也越来越大，特别是变频控制器、PLC等设备的大量使用。各种结构以及用途的小截面电线电缆，在生产任务中所占份额逐年增加。如果电线电缆在生产或使用过程中发生故障，要想准确地查出故障点，往往需要几天、甚至更长的时间，可能造成生产企业延误发货，也会对使用企业造成一定经济损失。因此 ，对小截面电线电缆故障的性质和位置迅速的做出准确的判定，并及时予以排除，从而减小相关损失，已成为电线电缆检验人员研究的首要课题。查找电缆故障是一件非常困难的事情，要想顺利查出电缆的故障，首先要了解电缆的故障原因、故障性质、电缆型号、绝缘介质性质、敷设环境等，其次要会正确使用仪器，更重要的是真正掌握查找小截面电线电缆故障的方法、技巧、步骤及注意事项 。通过查看相关书籍和资料以及经过多次模拟试验和实际应用，现已经能准确 、迅速地查找出各种电线电缆的故障，特别是对小截面电线电缆总结出一些实际的检测方法。

常见的小截面电线电缆故障：

击穿

击穿产生的类型：

①绝缘线芯与绝缘线芯相碰。

②绝缘线芯与屏蔽层相碰（屏蔽层包括：铜丝编织屏蔽、钢带绕包屏蔽、铝塑带绕包屏蔽等）。

击穿产生的原因：

①导体线芯有毛刺、凸起，跳线等质量缺陷，引起绝缘破洞、 绝缘层厚度偏薄；

②生产时，挤塑机温度过高，造成绝缘线芯横断面有气孔，或螺杆未清理干净，有死料带出以及料粒中含杂质等；

③绝缘层偏芯，导致厚度偏薄；

④绝缘厚度不够，低于标称值；

⑤绝缘线芯被压伤或撞伤；

⑥火花试验收线时夹线，使绝缘线芯损伤；

⑦成缆时，放线张力不均，使绝缘线芯损伤；

⑧成缆工序模具过紧，绝缘线芯被挤压受伤；

⑨屏蔽层质量缺陷引起（编织屏蔽编织毛丝断头刺破绝缘，铜带翘边刺穿绝缘线芯）。

击穿故障查找原理(芯与芯相碰)：

测量工具:数字式万用表BM3548，直流电阻档，电容档，绝缘电阻档。

测量原理:电线电缆的导体直流电阻与长度成正比，当线芯间产生相碰时，只要用直流电阻档测出故障点距电缆两端的回路电阻，便可计算出击穿相碰点距电线电缆端头的距离。

以下按电线电缆行业惯用的经典公式1或公式2进行计算故障点距离：

经典公式：

式中 为电缆长度(m)：

为故障点C到 端距离(m);

为故障点C到 端距离(m);

为在 端测得击穿线的(直流电阻-表笔电阻)( );

为在 端测得击穿线的(直流电阻-表笔电阻)( );

测量误差：由于经验不足，我们只能以上经典公式1或经典公式2测算出击穿点位置，结果在计算点处并未找到击穿点。经过长期反复实验得出结论，电缆在击穿时击穿点很难完全接触，总存在不同程度的接触电阻。如果采取持续高压试验的方法^①，使接触电阻烧至为很小甚至为零，必然会导致电缆外护套烧毁，其它线芯烧焦，甚至熔断，不利于进一步返修，甚至会影响电缆的寿命。因此，通过大电流降低接触电阻的方法是不可取的，在实践中也难以实现。经过大量的实践，我们对接触电阻有了以下新的了解：

击穿故障示意图2：

注: 、 为电缆端别:

C点为蓝线和编织屏蔽相碰处即接触点;

为C点接触电阻( ) ;

[( ) ( )] 2;

为从 端测量 C点 回路电阻( );

为从 端测量 C点 回路电阻( );

，其电阻值为未击穿红线芯与屏蔽网人为进行端部短路的电阻值:

实际检测总结出方法，根据以上诱导得推算公式:

[( ) ] L(m) 经验诱导公式3;

[( ) ] L(m) 经验诱导公式4;

击穿故障查找举例：

DJYPVPR 2*2*1.0---1000m（蓝色绝缘线芯与屏蔽网相碰）。

如图2所示：表笔的直流电阻0.3 Ώ，减掉表笔导线的直流电阻值。

测量 端电阻值 19.6Ώ Ώ;

测量 端电阻值 14.4Ώ Ώ;

测得红线与屏蔽网人为进行端部短路时电阻值：

25 Ώ;

[

19.3 )

8.4

Ώ

击穿点接触电阻 Ώ;

根据测量经典公式1：

[ ]

(19.3 ) 1000

577m.

根据经验诱导公式3得：

( ) 25 L

(19.3 6) 25 1000

748m.

则经典公式1与经验公式3误差：748-577=171m。

在实际操作过程中，数字万用表接蓝线与屏蔽网，在米标748m附近，反复扭动电缆，观察数字万用表数字变化，表值大幅度变化时，为故障点位置，我们在746m处找到击穿点。故障点为绝缘刮伤，导体与屏蔽网短路击穿。

如果小截面电线电缆相间相碰或者导体与屏蔽层死接^②现象，在计算长度附近无论怎样反复扭动电缆，数字万用表数字也没有变化，也发现不了故障点，根据电流=电压 I=U R，查表^③导体承载电流大小，用单相调压器给导体供电，接近导体载流量的时候，经过一段时间故障点会发热，从而准确的找到故障点。

举例：DJYPVPR 2*2*1.0---1000m;蓝线对屏蔽网击穿;

测量 端电阻值 14.1Ώ ;

查表RVV1.0mm²最大载流量16A;

根据电气常用公式：

电流=电压

换算后：电压

=I

=16

=225v

安全起见，调压器升压190v，使电流控制在标准电流以内，运行5min左右，关掉电压，此时电缆表面用手可以明显感觉到发热，在计算故障点附近冷热交替的位置就是击穿故障点准确位置。如果没有调压设备，也可以用加热瓦、电炉子、碘钨灯等电阻类设备与故障线串联的方法；

根据 功率=电流

例如用功率3000W的加热瓦与故障线串联，形成回路。运行一段时间后，整个回路一直到故障点会发热，发热程度会在绝缘材料运行温度范围之内。热与不热的交界点就是击穿故障点。在没有更专业的检测设备时，此方法比较准确，设备简单易操作。但是，无论用调压器升压法还是用加热瓦串联的方法，都要用钳式电流表对火线进行电流监控，以免电流过大对整根电线造成损坏。

断线故障

断线现象

①单点断线;

②多点断线;

断线的原因:

①导体焊接时间较长，线芯氧化严重线芯太软。

②导体焊接时，时间短焊接不牢。

断线查找原理:

测量工具：数字电容表BM3548，YBD-18感应电笔。

当电缆线芯断线时，等于把芯线分成两段，因此只要在电缆两端分别测出其电容值，然后按电线电缆的电容与长度成正比的原理，分别从两端计算出断线位置，再用感应电笔准确找到断点。

以下确认1#线芯已断:

根据图3所示，电缆行业惯用公式:

( ) L (m) 公式5;

( ) L (m) 公式6;

式中L 电缆长度(m);

故障点C到A端距离(m);

故障点C到 端距离(m);

用电容表在A端测得1#线、2#线的电容值(nf);

用电容表在 端测得1#线、2#线的电容值(nf);

经过长期返修实践得出经验公式为:

[( △ 2) ] L (m) 公式7：

用电容档在完好的2#与3#线芯间实测电容值;

△ ;

△ ;

举例：KVV 3 1.5mm 2500m，确认1号线已断。

如图3所示:

测出1#与2#在 A端的电容 40n f;

测出1#与2#在B端的电容 260nf;

测出3号与2号的电容 250nf;

40 260 300nf;

△

40 260 250

50nf

若 则可断定该电缆上仅一处断点;

若 则可以断定该电缆不止一处断点;

∵ ∴该电缆1#断线仅为一处。

代人经典公式5:

[ ( )] L

[40 (40 260)] 2500

333m

代入经验公式7:

[（ △ 2） ] L

[ (40 50 2) 250] 2500

150m

则经典公式5与经验公式7误差:

△L

333 150

183m。

实际返修中，给故障线芯A端接上电源火线，将B端所有导体连接在一起并接地（接地目的是把其他线芯的感应电导入大地）。然后用感应电笔在所测故障点附近贴电缆测量，此时感应电笔会有声光反应，在测到故障点过后，感应电笔会停止声光反应，则此处为断点,实际位置152m处。这个方法可以对不带金属屏蔽的电缆准确的找到断线故障点。

如果本案例为带编织屏蔽网电缆，而屏蔽网的作用又是把线芯感应电限制在屏蔽网以内，此时感应电笔就无法正常工作了，这就要用到多种检测设备综合检测以及更多的检测经验。

举例电缆：KVVP 3*1.5---1800m.

如图5所示，故障电缆带有屏蔽层PB。

工作原理：利用直流高压脉冲法把断线故障转为击穿故障检测。

目前使用较多电缆故障设备为行波法故障检测设备，以RD-10A电缆故障仪为例，主要由电脑主机、高压部分及放电部分、电流取样部分以及定位仪部分组成。

以本案为例：用电容档检测测出断线点，再结合电缆故障测试仪来检测断线故障点。

代入经验公式7:

式中L 电缆长度(m);

故障点C到A端距离(m);

故障点C到 端距离(m);

用电容表在A端测得3#线、2#线的电容值(nf);

用电容表在 端测得3#线、2#线的电容值(nf);

用电容表在 端测得1#线、2#线的电容值(nf);

测出A端的电容 68 n f;

测出 B 端的电容 191nf;

测出 216nf;

测出误差电容△

43nf

[（ 43 2） ] 1800

[46.5 216] 800

387m

计算结果为距离A 端387m处。因为本电缆有编织屏蔽，感应电笔不能感应到故障点的具体位置，需要下面结合直高压流脉冲设备进行确认故障点精准定位。

具体操作方法：先将经电容法测量的电缆复绕到计算长度位置，调压设备与升压变压器连接，升压变压器输出端连放电电容一接线柱，此柱连接放电器输入端，调整放电器小球间隙，查设备资料以1mm达到3000v放电调整放电器间隙。放电电容另一端接地，放电器输出端接故障线A端，故障线B断接地。导体断线故障点多数是因为导体有伤反复弯断裂或者是焊点焊接电缆过大导致导体氧化变软，也有是焊接电流过小，导体上的金属焊药没有完全融化，经过反复弯曲造成断裂。高压设备升压前一定 要有专人进行看护，防止两端有人造成电击伤害。直流电压升缓慢升高，到6000v高压时（一般控制在10kv以内），故障线开始产生脉冲放电，故障点处可以听到类似爆竹声的放电声音，用手触摸放电点会有震感，此处即是断线点。实际在离A端385m处找到了断线点，故障原因为导体焊机电流过大导体氧化变软。

结束语：以上为多年来在生产企业进行返修处理过程中，以及为用户现场查找故障点所采用的方式和方法，能有效地、准确地找到各种小截面电线电缆所存在的击穿点和断线处。它不仅广泛适用于厂内的返修线缆中，还适用外部已投入运行的电线电缆产品。目前线缆行业出现很多解决电线电缆故障点的方法和各种各样的检测仪器。我们也从中进行了解和吸收。作为企业是必须考虑生产成本和返修工作量。能用现场的检测仪器和工作量较小的方法解决故障线的返修是我们的目的。

注：①高压试验的方法：GB/T3048.8-2007标准，电线电缆电性能试

验方法第8部分：交流耐压试验。

②死接：导体与编织屏蔽紧密接触；

③查表：GB/T3048.4-2007标准，电线电缆电性能试验方法第4 部

分：导体直流电阻试验。

参考文献：

电缆情缘网<<电线电缆>>相关材料；

吴长顺（电线电缆产品检验》上册，2007.7。