電纜故障產生的原因分析及測試方法

該文著重分析了電纜故障產生的原因，并針對電纜故障的特征，指出了探測該類電纜故障最有效的方法。

電纜故障；絕緣老化；機械損傷；擊穿；測試

1.電纜故障產生的原因

引起電纜故障的原因很多，大致可以分為以下幾種。

機械損傷。由機械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機械損傷很輕微，當時并未造成故障，要在數月甚至數年后損傷才發展成故障。造成電纜機械損傷的主要原因有：

安裝時損傷。安裝時不小心碰傷電纜；機械牽引力過大拉傷電纜；過度彎曲折傷電纜。直接受外力損傷。在安裝后的電纜路徑上或附近進行土建施工，使電纜直接受外力損傷。行駛車輛的震動或沖擊性負荷也會造成地下電纜的鉛（鋁）包裂損。因自然現象造成的損傷。如中間接頭或終端頭的內絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜外套；裝在管口或支架上的電纜外皮擦傷；因土地沉降引起過大壓力，拉斷接頭或導體。

絕緣受潮。絕緣受潮后會引起電纜耐壓下降而產生故障。電纜受潮的主要原因有：因接頭盒或終端盒結構不密封或安裝不良而導致進水。電纜制造不良，金屬護套有小孔或裂縫。金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。

絕緣老化變質。絕緣老化會引起電纜耐壓下降而產生故障。電纜老化的主要原因有：絕緣介質內部的渣質或氣隙，在電場作用下產生游離和水解。電纜過負荷或電纜溝通風不良，造成局部過熱。油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。電力電纜超時限使用。

過電壓。過電壓會使有缺陷的電纜絕緣層發生電擊穿，引起電纜故障。其主要原因有：大氣過電壓（如雷電）；內部過電壓（操作過電壓）。

設計和制造工藝不良。電纜頭與中間頭設計和制作工藝不良，也會引起電纜故障。其主要原因為：電場分布設計不周密；材料選用不當；工藝不良，不按規程要求制作。

2.特征及測試方法

根據電力電纜在運行或預防性試驗中，電纜、電纜頭及中間盒出現不同特點的絕緣破壞，可以分為以下幾種情況。

放炮故障。在工礦企業，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現嚴重破壞，產生跳閘的事故，稱為電纜放炮。這類故障的特點是：電纜故障點多數有鉛包或銅包破裂，外部有不同程度的變形，電纜故障性質常表現為兩相短路接地或兩相斷線并接地，其接地電阻一般都較小。解剖故障點，可發現電弧擊穿的碳化點或樹狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障，其故障特征明顯，大多數情況下，運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以，這類故障除少數較復雜的情況需測距外，一般只要用萬用表測定故障的具體性質（單相接地、短路接地、斷線接地等），可用聲測法直接定點，簡單明了。

擊穿事故。實際工作中，因預防性試驗而觸發的電纜絕緣破壞事件，習慣稱為電纜擊穿。該類故障均發生在直流試驗電壓下，其絕緣破壞為電擊穿，接地點一般鉛包或銅皮完好，外部無明顯變形（機械創傷處除外）。電纜擊穿故障多為單純性接地故障，其接地電阻較高，解剖故障點，絕緣材料沒有炭化點，但通過儀器可發現碳孔和水樹狀老化結構。對電纜擊穿故障，特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障，其測試難點在測距。由于該類故障較為隱蔽，測試的參數復雜多變，缺少規律性，所以能否迅速發現電纜故障點，測距是關鍵。“高壓回線法”、“電錘法”均是探測該類電纜故障最有效的方法。

運行故障。它是指工廠電力系統在運行中，電纜饋出線，電機、變壓器的電纜引線，其高壓二次回路出現電壓波動或發現接地信號（有接地保護的電力元件出現接地跳閘），排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類故障的最大特點就是不明確。電纜運行故障的極端形式就是電纜放炮（如兩點接地引發的相間短路）；另一部分運行故障在做停電檢查時，由于耐壓通不過而發展成電纜擊穿故障（如電纜老化、絕緣缺陷等）；還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當（如電纜相間或對地距離不夠、電纜頭臟污或電機基礎進水等），這些故障只要進行一些簡單處理即可；最不明確的是那些瞬時接地、產生不穩定閃絡的電纜運行故障。這類故障在電纜停電后，絕緣電阻測量和直流耐壓試驗有相當部分可以通過，再把電纜投入系統后，也能正常運行一段時間；剩下的就是單相接地電纜故障，它們約占電纜運行故障的40%，這種接地故障一般外部也沒有明顯變形，接地電阻也不太高（一般幾十至幾百歐）。解剖故障點有細微的碳化點。

電纜運行接地故障原因有兩種：由于電纜運行時間較長，絕緣層出現自然老化；電纜在腐蝕環境中，電纜護層被迅速破壞，腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現老化還是劣化，其擊穿電壓都會下降，最終導致額定工頻電壓下的電擊穿，從而產生電纜接地故障。這類故障可用“低壓回線法”探測；用“電錘法”探測，效果也較好。

電纜線路萬一發生故障后，應立即進行修理，以免因外界原因擴大損壞范圍，要加強責任心，對工作極端負責任，將盡可能避免一些常見故障發生。為確保電纜線路的安全運行，預防很重要，要做好電纜運行的技術管理，加強巡視和監護，嚴格控制電纜和負荷電流及溫度，嚴格執行工藝規程，確保檢修質量，使電纜線路得以充分地利用。

[1]安順合.電氣設備安全運行與維修手冊.北京：機械工業出版社，1999

[2]電機工程手冊（第5卷）.北京：機械工業出版社，1982

[3]趙家禮.電機修理改裝手冊.北京：水利電力出版社，1993