CN108287292A - 多芯电缆故障部位的快速查找方法 - Google Patents

多芯电缆故障部位的快速查找方法 Download PDF

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武铁彬
李海斌
李庆汝
刘斌
薄园
夏飞雨
刘广权
赵志强
任家苇
赵宇杰
解鹏飞
杨晓奕
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Abstract

本发明公开了一种多芯电缆故障部位的快速查找方法，多芯电缆的故障包括电缆芯线断路、电缆芯线接地和电缆芯线短路，针对三种不同的故障有不同的查找和测量方法，三种测量方法都利用了数字万用表具有高灵敏度的特点，并结合电工学原理，导体两端电压与导体电阻成正比，而导体电阻又与芯线长度成正比，通过测量和计算的方法实现了对故障部位的快速、准确查找，该方法加快了查找速度，节省了时间，减少了工人的劳动强度；方法比较科学，准确率大大提高，故障率大大减少，保障了电缆的安全运行；提高了井下设备的开机率，确保了井下安全生产。

Description

多芯电缆故障部位的快速查找方法
技术领域
本发明涉及电缆故障检测领域，具体为一种多芯电缆故障部位的快速查找方法，适用于多芯电缆故障的检修检测应用。
背景技术
矿井下综采工作和机组工作面多芯电缆在使用中易出现芯线短路、断路和芯线接地(与铅皮短路)3种故障现象，一旦发生故障严重制约着煤矿的安全生产，带来了巨大的经济损失；而对其故障部位进行查找是一项较为棘手的检修工作。因此需要一种可以对故障部位快速进行定位的方法，方便于检修。
发明内容
本发明为了解决多芯电缆故障查找的问题，提供了一种多芯电缆故障部位的快速查找方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种多芯电缆故障部位的快速查找方法，多芯电缆的故障包括电缆芯线断路、电缆芯线接地和电缆芯线短路，上述故障分别通过如下方法来检测：
（1）电缆芯线断路故障，查找方法包括以下步骤：
①将断芯导线的一端接单相交流电源220V的相线，电缆的另一端悬空；
②将数字万用表拨至交流2V档，让黑笔悬空，用红笔从电源端沿电缆外皮向电缆的另一端移动；
③开始时数字万用表感应测出的电压值为零点几伏，当红表笔移动到一处显示为零点零几伏或者为原来的1/10以下时，此处为断芯点；
（2）电缆芯线接地故障，接地故障相当于芯线与电缆铅皮短路，查找方法包括以下步骤：
①先把故障芯线N1与另一条完好芯线N2的同一侧短接，然后在两芯线的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N1的短接一侧的点为B，故障芯线N1的另一侧的点为A，故障点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定故障点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量故障芯线N1两端对铅皮的电压值，即故障芯线N1的AB两点对故障点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp =L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，并由此得出故障点P的位置，即为故障部位；
（3）电缆芯线短路故障，查找方法包括以下步骤：
①电缆芯线N2与N3短路，取一根完好芯线N1，使一条故障芯线N2与完好芯线N1在一侧短接，在N1与N2的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N2的短接一侧的点为B，另一侧的点为A，短路点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定短路点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量N2与另一故障芯线N3两端的电压，即故障芯线N2的AB两点对短路点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp=L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，并由此得出短路点P的位置，即为短路部位。
本发明是针对多芯电缆故障检测不易所提出的方法，针对三种不同的故障提供了三种不同的方法，三种方法均采用了数字万用表，断路故障采用感应电压的方法，通过电压从零点几伏突然变为零点零几伏或者约为原来的1/10时，电压突变的地方就是断芯点。
接地故障采用计算的方法，接地故障补救上就是芯线与电缆铅皮短路故障，根据电工学原理，导体两端电压与导体电阻成正比，而导体电阻又与芯线长度成正比，设定故障点P距离A点的芯线长度为L x ，测量出A点与B点之间的距离L 0 ，采用数字万用表测定电压值U ap 和U bp ；因此U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )，由此计算出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，根据L x 的值，得出了接地故障的位置。
芯线间短路故障查找方法和接地故障的计算方法类似，设定短路点P距离A点的芯线长度为L x ，测量出A点与B点之间的距离L 0 ，采用数字万用表测定电压值U ap 和U bp ；因此U ap / U bp =L x /(L 0 一L x )，由此计算出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，根据L x 的值，得出了短路故障的位置。
优选的，3V电源一般选用2节1.5V的干电池，因为本身只是为了测量故障位置，所以取一些常见的小电源即可。
优选的，限流电阻R一般选用10Ω。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：用以上三种方法解决了多芯电缆故障查找的难题，而且加快了查找速度，节省了时间，减少了工人的劳动强度；方法比较科学，准确率大大提高，故障率大大减少，保障了电缆的安全运行；提高了井下设备的开机率，确保了井下安全生产，节约了大量的资金成本。
附图说明
图1为接地故障的查找方法示意图。
图2为芯线间短路的查找方法示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种多芯电缆故障部位的快速查找方法，多芯电缆的故障包括电缆芯线断路、电缆芯线接地和电缆芯线短路这三种故障。下面结合实施例具体说明。
实施例1
电缆芯线断路故障，检测方法如下：
①将断芯导线的一端接单相交流电源220V的相线，电缆的另一端悬空；
②将数字万用表拨至交流2V档，让黑笔悬空，用红笔从电源端沿电缆外皮向电缆的另一端移动；
③开始时数字万用表感应测出的电压值为0.35伏，当红表笔移动到一处显示为0.04V时，此处为断芯点。
实施例2
电缆芯线接地故障，检测方法如下：
①先把故障芯线N1与另一条完好芯线N2的同一侧短接，然后在两芯线的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N1的短接一侧的点为B，故障芯线N1的另一侧的点为A，故障点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定故障点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ，L 0 =5m；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量故障芯线N1两端对铅皮的电压值，即故障芯线N1的AB两点对故障点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ，U ap =0.6V，U bp =1.4V；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp =L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x ) 即0.6/1.4= L x /(5一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 =1.5m，并由此得出故障点P的位置，即为故障部位；
实施例3
电缆芯线短路故障，查找方法如下：
①电缆芯线N2与N3短路，取一根完好芯线N1，使一条故障芯线N2与完好芯线N1在一侧短接，在N1与N2的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N2的短接一侧的点为B，另一侧的点为A，短路点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定短路点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ，L 0 =4m；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量N2与另一故障芯线N3两端的电压，即故障芯线N2的AB两点对短路点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ，U ap =0.9V，U bp =0.6V；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp=L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )即0.9/0.6= L x /(4一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 =2.4m，并由此得出短路点P的位置，即为短路部位。
在电缆接地故障和电缆短路故障中，如果出现所测电压不断摆动现象，系为短路故障处于一种不稳定状态，可用较大容量的升压变压器将故障部位电击为“良好”短路状态，之后再进行测量。
若在电缆短路故障中发生的是电缆芯线全路故障，此时可临时铺设一根适当长度的导线作为完好芯线，芯线无特殊要求，只要能达到故障电缆的两端即可，再按照上述方法进行测量即可。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多芯电缆故障部位的快速查找方法，其特征在于：
（1）电缆芯线断路故障，查找方法包括以下步骤：
①将断芯导线的一端接单相交流电源220V的相线，电缆的另一端悬空；
②将数字万用表拨至交流2V档，让黑笔悬空，用红笔从电源端沿电缆外皮向电缆的另一端移动；
③开始时数字万用表感应测出的电压值为零点几伏，当红表笔移动到一处显示为零点零几伏或者为原来的1/10以下时，此处为断芯点；
（2）电缆芯线接地故障，接地故障相当于芯线与电缆铅皮短路，查找方法包括以下步骤：
①先把故障芯线N1与另一条完好芯线N2的同一侧短接，然后在两芯线的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N1的短接一侧的点为B，故障芯线N1的另一侧的点为A，故障点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定故障点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量故障芯线N1两端对铅皮的电压值，即故障芯线N1的A、B两点对故障点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp =L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，并由此得出故障点P的位置，即为故障部位；
（3）电缆芯线短路故障，查找方法包括以下步骤：
①电缆芯线N2与N3短路，取一根完好芯线N1，使一条故障芯线N2与完好芯线N1在一侧短接，在N1与N2的另一侧接上3V电源和一个限流电阻R，设定故障芯线N2的短接一侧的点为B，另一侧的点为A，短路点为P，设定A点到P点的芯线电阻为R ap ，B点到P点的芯线电阻为R bp，设定短路点P距离A点的芯线长度为L x ；
②测量A点与B点之间的芯线长度L 0 ；
③将数字万用表拨至直流2V档，分别测量N2与另一故障芯线N3两端的电压，即故障芯线N2的A、B两点对短路点P的电压值，设定两次所测电压分别为U ap 和U bp ；
④计算，芯线电阻大小正比于芯线长度，则R ap /R bp=L x /(L 0 -L x )，导体两端电压与导体电阻成正比，则U ap /U bp =R ap /R bp，综合二式得出：
U ap /U bp =L x /(L 0 一L x )
求解得出：L x =[U ap /(U ap +U bp )]×L 0 ，并由此得出短路点P的位置，即为短路部位。
2.根据权利要求1所述的多芯电缆故障部位的快速查找方法，其特征在于：所述3V电源为两节1.5V的干电池。
3.根据权利要求1所述的多芯电缆故障部位的快速查找方法，其特征在于：所述限流电阻R为10Ω。
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