電力電纜故障發生的原因有哪些
標簽： 電纜故障測試儀
隨著城市建設的發展，電力電纜在城網供電中所占的份量也越來越重，在一些城市的市區逐步取代架空輸電線路；同時隨著電纜數量的增多及運行時間的延長，電纜的故障也越來越頻繁。由于電纜線路的隱蔽性、個別運行單位的運行資料不完善以及測試設備的局限性等原因，使電纜故障的查找非常困難；另一方面，隨著科技的進步，現代檢測技術與電子計算機結合應用，各種測量方法及儀器的精度也得到進一步提高，國內外眾多的測試設備及技術并存。如何合理地選擇故障測試設備，準確、快速地查(cha)找電(dian)纜(lan)故(gu)障，縮短故(gu)障停電(dian)時間(jian)，就(jiu)成了電(dian)纜(lan)運行人員(yuan)非(fei)常關(guan)心且(qie)值得探討和交流的焦點。
（一(yi)）、電力(li)電纜的(de)結構
（二(er)）、電纜(lan)故(gu)障的原因
電纜故障的原因(yin)大致可歸納為以下幾類(lei)：
（a）機械損傷
機械(xie)損(sun)傷(shang)引起的(de)電(dian)纜故障占(zhan)電(dian)纜事故很大的(de)比例。有些(xie)機械(xie)損(sun)傷(shang)很輕微，當時(shi)并沒(mei)有造成(cheng)故障，但在(zai)幾個月甚至幾年后損(sun)傷(shang)部位才(cai)發展成(cheng)故障。造成(cheng)電(dian)纜機械(xie)損(sun)傷(shang)的(de)主(zhu)要有以下幾種原因：
1.安(an)裝(zhuang)時(shi)損傷(shang)(shang)：在安(an)裝(zhuang)時(shi)不小(xiao)心碰傷(shang)(shang)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)(lan)(lan)，機械牽引(yin)力(li)過大而(er)拉傷(shang)(shang)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)(lan)(lan)，或電(dian)(dian)纜(lan)(lan)(lan)(lan)過度彎曲而(er)損傷(shang)(shang)電(dian)(dian)纜(lan)(lan)(lan)(lan)；
2.直(zhi)接受(shou)外力(li)損壞(huai)：在安裝后電(dian)纜路徑上或電(dian)纜附(fu)近(jin)進行城建施工，使電(dian)纜受(shou)到直(zhi)接的外力(li)損傷(shang);
3.行駛(shi)車輛的(de)震動或沖擊性負荷(he)會造成地下電(dian)纜的(de)鉛(鋁)包裂(lie)損;
4.因(yin)自(zi)然現象造成的(de)(de)損傷：如中間(jian)(jian)接(jie)頭(tou)或終端頭(tou)內絕(jue)緣膠膨脹而脹裂外(wai)殼(ke)或電(dian)纜(lan)護套；因(yin)電(dian)纜(lan)自(zi)然行程使裝在管口(kou)或支架上的(de)(de)電(dian)纜(lan)外(wai)皮擦傷；因(yin)土地沉降引起過大拉(la)力，拉(la)斷中間(jian)(jian)接(jie)頭(tou)或導體。
（b）絕緣受潮
絕(jue)緣受潮(chao)后引起(qi)故(gu)障(zhang)。造成(cheng)電(dian)纜(lan)受潮(chao)的主要(yao)原因有：
因接頭盒或終端盒結構不(bu)密(mi)封或安裝不(bu)良(liang)而導致進水；
電纜(lan)制(zhi)造不良，金屬護套有小(xiao)孔或裂縫(feng)；
金(jin)屬護套(tao)因被外(wai)物刺傷或(huo)腐蝕穿(chuan)孔；
（c）絕緣老化變質
電(dian)纜絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)介(jie)質內部(bu)氣隙在電(dian)場(chang)作用下產生游(you)離使(shi)(shi)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)下降(jiang)(jiang)。當絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)介(jie)質電(dian)離時(shi)，氣隙中產生臭氧、硝酸(suan)等(deng)化(hua)學生成物，腐蝕絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)；絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)中的(de)水(shui)(shui)分使(shi)(shi)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)纖維產生水(shui)(shui)解，造成絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)下降(jiang)(jiang)。
過(guo)熱會(hui)引起絕緣(yuan)老化變質。電(dian)(dian)纜內部氣(qi)隙產(chan)生電(dian)(dian)游(you)離造(zao)成(cheng)局部過(guo)熱，使絕緣(yuan)碳化。電(dian)(dian)纜過(guo)負荷是電(dian)(dian)纜過(guo)熱很重要的因(yin)(yin)素。安(an)裝(zhuang)于電(dian)(dian)纜密集地區、電(dian)(dian)纜溝及電(dian)(dian)纜隧道(dao)等(deng)通風不良處的電(dian)(dian)纜、穿在干燥管中的電(dian)(dian)纜以及電(dian)(dian)纜與熱力管道(dao)接近(jin)的部分等(deng)都會(hui)因(yin)(yin)本身過(guo)熱而(er)使絕緣(yuan)加速損壞。
（d）過電壓
大氣與內部過電壓作(zuo)用，使電纜絕緣(yuan)擊穿，形成故(gu)障，擊穿點一般(ban)是存在缺陷(xian)。
（e）設計和制作工藝不良
中(zhong)間接頭和終端頭的(de)防水、電場分布(bu)設(she)計(ji)不(bu)周密，材料(liao)選用不(bu)當(dang)，工藝不(bu)良、不(bu)按規程(cheng)要(yao)求制作(zuo)會造成電纜頭故(gu)障。
（f）材料缺陷
材料(liao)缺(que)(que)陷(xian)主要表現在三(san)個方(fang)面(mian)。一是(shi)電纜制造(zao)的(de)問題，鉛（鋁）護層(ceng)留下的(de)缺(que)(que)陷(xian)；在包纏絕緣(yuan)(yuan)過程中，紙(zhi)絕緣(yuan)(yuan)上(shang)出現褶皺、裂(lie)損、破口和重疊間隙等缺(que)(que)陷(xian)；二是(shi)電纜附(fu)件(jian)制造(zao)上(shang)的(de)缺(que)(que)陷(xian)，如鑄鐵件(jian)有(you)砂眼，瓷件(jian)的(de)機(ji)械強度不(bu)(bu)夠，其它零件(jian)不(bu)(bu)符合規格或組裝時不(bu)(bu)密封等；三(san)是(shi)對絕緣(yuan)(yuan)材料(liao)的(de)維護管理(li)不(bu)(bu)善，造(zao)成電纜絕緣(yuan)(yuan)受潮、臟(zang)污和老化。
（g）護層的腐蝕
由(you)于地下酸堿腐蝕(shi)、雜散(san)電(dian)流的影響，使(shi)電(dian)纜鉛包(bao)外(wai)皮受腐蝕(shi)出現(xian)麻點、開裂或(huo)穿孔，造成(cheng)故障(zhang)。
(h)電纜的絕緣物流失
油浸紙(zhi)絕緣(yuan)(yuan)(yuan)電纜敷設時地溝凸凹不平，或處(chu)(chu)在電桿上的(de)戶外頭，由于起伏、高(gao)低落差懸殊，高(gao)處(chu)(chu)的(de)絕緣(yuan)(yuan)(yuan)油流向低處(chu)(chu)而使高(gao)處(chu)(chu)電纜絕緣(yuan)(yuan)(yuan)性能(neng)下降(jiang)，導(dao)致故障發生。
（三(san)）、電纜故障的(de)性質與分類
電纜(lan)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)定義(yi)為：無損壞故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)、開路故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)、短路故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)。而電纜(lan)故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)分為:開路故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)、低阻故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)和高阻故(gu)(gu)(gu)障(zhang)(zhang)(zhang)三種類型。
（a）開路故障、若電纜相間或相對地絕(jue)緣電阻達(da)到(dao)所要求的規范值，但(dan)工作電壓不能傳輸到(dao)終(zhong)端；或雖終(zhong)端有(you)電壓，但(dan)負(fu)載能力(li)較(jiao)差(cha)。當絕(jue)緣電阻=∞，即為斷線故障
（b）低(di)阻故障、電纜相間或(huo)相對地(di)絕(jue)緣受損(sun)，其絕(jue)緣電阻小到能用低(di)壓脈沖法測(ce)量的(de)一類故障。當絕(jue)緣電阻<100kΩ時，為短路故障。
（c）高(gao)阻(zu)故(gu)(gu)障(zhang)、電纜(lan)相(xiang)(xiang)間或相(xiang)(xiang)對地絕緣(yuan)損壞，其絕緣(yuan)電阻(zu)較大，當絕緣(yuan)電阻(zu)>100kΩ，不能用(yong)低(di)壓(ya)脈(mo)沖法測量的一類故(gu)(gu)障(zhang)，它是相(xiang)(xiang)對于低(di)阻(zu)故(gu)(gu)障(zhang)而言的。包括泄漏性(xing)高(gao)阻(zu)故(gu)(gu)障(zhang)和閃絡性(xing)高(gao)阻(zu)故(gu)(gu)障(zhang)二(er)種類型。
這樣(yang)分類的目(mu)的也是為(wei)了選擇測(ce)試方法(fa)的方便，根據目(mu)前流(liu)行的故障測(ce)距(ju)技術，開(kai)路與低阻故障可(ke)用低壓脈沖(chong)反射法(fa)，高阻故障要用沖(chong)擊閃絡法(fa)，而閃絡性(xing)故障可(ke)用直流(liu)閃絡法(fa)測(ce)試。
電纜故障的探測一般要(yao)經過診斷、測距(ju)、定點(dian)三(san)個步驟(zou)。
1、電纜(lan)故(gu)(gu)障性質的診斷，即確定(ding)故(gu)(gu)障的類型與(yu)嚴重程度，以(yi)便于測試人員(yuan)對(dui)癥下藥(yao)，選擇適當的電纜(lan)故(gu)(gu)障測距與(yu)定(ding)點(dian)方法
2、電纜故(gu)障(zhang)(zhang)測(ce)距又叫粗(cu)測(ce)，在電纜的一(yi)端(duan)使(shi)用儀器確定(ding)故(gu)障(zhang)(zhang)距離。
3、電(dian)纜(lan)故(gu)障定點(dian)又叫精測(ce)，即按照故(gu)障測(ce)距結果，根據電(dian)纜(lan)的路徑走向(xiang)，找出故(gu)障點(dian)的大(da)體方位來(lai)，在(zai)一個很小的范圍內(nei)，利用(yong)放電(dian)聲測(ce)法或其它方法確(que)定故(gu)障點(dian)的準確(que)位置。
一(yi)般(ban)來說(shuo)，成功的電(dian)纜(lan)故(gu)障探測(ce)都(dou)要經過以上(shang)三個(ge)步驟，否則(ze)欲速則(ze)不達。例如不進行故(gu)障測(ce)距而利(li)用(yong)放電(dian)聲(sheng)測(ce)法直接定(ding)(ding)點，沿著很長(chang)的電(dian)纜(lan)路徑（可能有(you)數公里(li)長(chang)），探測(ce)故(gu)障點放電(dian)聲(sheng)是相當困難的。如果(guo)已知電(dian)纜(lan)故(gu)障距離，確(que)定(ding)(ding)出個(ge)大體(ti)方位來，在很小的一(yi)個(ge)范圍內（10米左右）來回移動定(ding)(ding)點儀(yi)器(qi)探測(ce)電(dian)纜(lan)故(gu)障點放電(dian)聲(sheng)，就容易(yi)多了。
五、電纜(lan)故障性質的診斷
所謂診斷電纜故(gu)障的(de)性(xing)質，就是指確(que)定：故(gu)障電阻是高阻還(huan)是低阻；是閃絡還(huan)是封(feng)閉性(xing)故(gu)障；是接(jie)地、短路(lu)、斷線，還(huan)是它們的(de)混合；是單相、兩相，還(huan)是三相故(gu)障。
可以根(gen)據故(gu)障(zhang)(zhang)發(fa)生(sheng)(sheng)時出現(xian)(xian)的(de)現(xian)(xian)象，初步判斷(duan)故(gu)障(zhang)(zhang)的(de)性質。例如，運行(xing)中(zhong)的(de)電(dian)纜(lan)發(fa)生(sheng)(sheng)故(gu)障(zhang)(zhang)時，若只是(shi)(shi)給(gei)了(le)接(jie)地(di)(di)信(xin)號，則有可能是(shi)(shi)單相接(jie)地(di)(di)的(de)故(gu)障(zhang)(zhang)。繼(ji)電(dian)保護(hu)過流繼(ji)電(dian)器動(dong)作，出現(xian)(xian)跳閘現(xian)(xian)象，則此(ci)時可能發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)電(dian)纜(lan)兩相或三相短路或接(jie)地(di)(di)故(gu)障(zhang)(zhang)，或者是(shi)(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)了(le)短路與接(jie)地(di)(di)混合故(gu)障(zhang)(zhang)。發(fa)生(sheng)(sheng)這些故(gu)障(zhang)(zhang)時，短路或接(jie)地(di)(di)電(dian)流燒斷(duan)電(dian)纜(lan)將形成斷(duan)線故(gu)障(zhang)(zhang)。但通(tong)過上述判斷(duan)不(bu)能完全(quan)將故(gu)障(zhang)(zhang)的(de)性質確定下來，還必(bi)須測量絕緣(yuan)電(dian)阻和進行(xing)“導通(tong)試(shi)驗”。
測量絕(jue)緣電(dian)(dian)阻時，使用(yong)(yong)兆歐表(biao)(biao)(1千伏以下的(de)(de)電(dian)(dian)纜，用(yong)(yong)1000伏的(de)(de)兆歐表(biao)(biao)；1千伏以上(shang)的(de)(de)電(dian)(dian)纜，用(yong)(yong)2500伏的(de)(de)兆歐表(biao)(biao))來測量電(dian)(dian)纜線(xian)芯(xin)之(zhi)間和線(xian)芯(xin)對地的(de)(de)絕(jue)緣電(dian)(dian)阻；進行“導通試(shi)驗”時，將(jiang)電(dian)(dian)纜的(de)(de)末(mo)端三相短接，用(yong)(yong)萬用(yong)(yong)表(biao)(biao)在(zai)電(dian)(dian)纜的(de)(de)首端測量芯(xin)線(xian)之(zhi)間的(de)(de)電(dian)(dian)阻
（六）、電纜故障的探測方法(fa)比
長期以來(lai)，涌現出了許多測(ce)量(liang)方(fang)法與儀(yi)器，這些方(fang)法與儀(yi)器適(shi)用于不(bu)同(tong)故(gu)障情(qing)況，各有優缺點(dian)，這里就故(gu)障測(ce)距(ju)與定點(dian)儀(yi)器簡單地做一下評(ping)價和比較。
根據上述電纜故障的(de)分類(lei)，目前國內外有各(ge)種不同的(de)測試(shi)方(fang)法(fa)，但測試(shi)步驟均相同，即：①進行故障診(zhen)斷②根據診(zhen)斷結果進行故障預定(ding)位③進行故障定(ding)點（精(jing)定(ding)位）。
對于(yu)各種故障及其相應的方(fang)法(fa)如下表(biao)所示(shi)：
20世紀70年代前，世界上廣泛使用電橋法及低壓脈沖反射法進行電力電纜故障測試，兩者對低阻故障很準確，但對高阻故障不適用，故常常結合燃燒降阻（燒穿）法，即加大電流將故障處燒穿使其絕緣電阻降低以達到可以使用電橋法或低壓脈沖法測量的目的。燒穿方法對電纜主絕緣有不良影響，現已很少使用。之后出現了直流閃測法和沖擊閃測法，分別測試間歇故障及高阻故障，兩者都均可分為電流閃測法和電壓閃測法，取樣參數不同，各有優缺點。電壓取樣法可測率高，波形清晰易判，盲區比電流法少一倍，但接線復雜，分壓過大時對人及儀器有危險。電流取樣法正好相反，接線簡單，但波形干擾大，不易判別盲區大。 兩種方法目前是國產高阻故障測試儀的主流方法，主要有陜西意聯、武漢高壓所等產品。高壓電流、電壓閃測法基本上解決了電纜高阻故障問(wen)題，在我國電(dian)力部門應用十分廣泛，且(qie)應用十分豐富經驗，但儀(yi)器有盲(mang)區，且(qie)波(bo)形(xing)有時不夠明(ming)顯，靠人(ren)為判斷，有時未能成功，儀(yi)器的精度及(ji)誤差相(xiang)對較大(da)。
到(dao)了90年(nian)代，發(fa)(fa)(fa)(fa)明(ming)了二次(ci)脈(mo)沖(chong)法測試技(ji)術(shu): 因(yin)為低壓(ya)(ya)脈(mo)沖(chong)準(zhun)確易用，結合高壓(ya)(ya)發(fa)(fa)(fa)(fa)生器(qi)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)沖(chong)擊(ji)閃(shan)絡技(ji)術(shu)，在(zai)(zai)(zai)故(gu)障點起(qi)弧的瞬間通過內部裝置(zhi)觸發(fa)(fa)(fa)(fa)發(fa)(fa)(fa)(fa)射(she)一(yi)低壓(ya)(ya)脈(mo)沖(chong)，此脈(mo)沖(chong)在(zai)(zai)(zai)故(gu)障點閃(shan)絡處(chu)（電(dian)(dian)弧的電(dian)(dian)阻(zu)值很(hen)低）發(fa)(fa)(fa)(fa)生短(duan)路(lu)(lu)反射(she)，并將(jiang)波(bo)形(xing)記憶(yi)在(zai)(zai)(zai)儀器(qi)中，電(dian)(dian)弧熄(xi)滅后，復發(fa)(fa)(fa)(fa)一(yi)正(zheng)常的低壓(ya)(ya)測量脈(mo)沖(chong)到(dao)電(dian)(dian)纜中，此低壓(ya)(ya)脈(mo)沖(chong)在(zai)(zai)(zai)故(gu)障處(chu)（高阻(zu)）沒有擊(ji)穿產生通路(lu)(lu)，直接到(dao)達電(dian)(dian)纜末端，并在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)纜末端發(fa)(fa)(fa)(fa)生開路(lu)(lu)反射(she)，將(jiang)兩次(ci)低壓(ya)(ya)脈(mo)沖(chong)波(bo)形(xing)進行對比，非常容易判斷故(gu)障點（擊(ji)穿點）位(wei)置(zhi)，典型(xing)的波(bo)型(xing)如下圖(tu)：
出故障(zhang)點距離(li)。二次脈沖(chong)法(fa)的(de)出現(xian)，使得電(dian)纜高(gao)阻故障(zhang)測試變得十分簡單(dan)，成為 先進的(de)測試方法(fa)，但國(guo)內尚未見到新方法(fa)的(de)設備。對(dui)(dui)于二次脈沖(chong)法(fa)，無論(lun)是(shi)奧地利的(de)Baur公(gong)司，還(huan)是(shi)德(de)國(guo)Seba公(gong)司的(de)產品(pin)原(yuan)理(li)是(shi)一樣的(de)，只是(shi)在實(shi)現(xian)上有差異：前(qian)者強(qiang)調起弧與觸發脈沖(chong)配合，由內部通(tong)信裝(zhuang)置對(dui)(dui)沖(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)進行阻尼，同時(shi)也增加了沖(chong)擊(ji)電(dian)流(liu)的(de)沖(chong)擊(ji)寬度來實(shi)現(xian)；而后者則采用專門穩弧儀，強(qiang)調延(yan)長電(dian)弧時(shi)間，保證低壓脈沖(chong)在起弧期(qi)間到達。
在(zai)測尋(xun)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)時選擇(ze)合適的測試方法是非常必要的。可以大(da)大(da)減少(shao)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)測尋(xun)時間，從而(er)加快(kuai)故(gu)(gu)障(zhang)(zhang)修復(fu)速度(du)。 終(zhong)明顯提(ti)高(gao)供電(dian)可靠(kao)性(xing)、降低國(guo)民(min)經濟損失。