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2022
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09
電力電纜故障的原因分類
地下電力電纜故障復(fù)雜多變，引起電力電纜故障的原因分類大致可歸納為以下幾類。
1. 機(jī)械損傷
由機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大的比例。有些機(jī)械損傷很輕微，當(dāng)時(shí)并未造成故障，要在數(shù)月甚至數(shù)年后損傷才發(fā)展成故障。造成電纜的機(jī)械損傷的主要原因有：
(1)安裝時(shí)損傷。安裝時(shí)不小心碰傷電纜;機(jī)械牽引力過大拉傷電纜;過度彎曲折傷電纜。
(2)直接受外力損傷。在安裝后的電纜路徑上或附近進(jìn)行土建施工，使電纜直接受外力損傷。
(3)行駛車輛的震動(dòng)或沖擊性負(fù)荷也會(huì)造成地下電纜的鉛(鋁)包裂損。
(4)因自然現(xiàn)象造成的損傷。如中間接頭或終端頭的內(nèi)絕緣膠膨脹而脹裂外殼或電纜護(hù)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拉力，拉斷中間接頭或?qū)w。
2. 絕緣受潮
絕緣受潮后會(huì)引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜受潮的主要原因有：
(1)因接頭盒或終端盒結(jié)構(gòu)不密封或安裝不良而導(dǎo)致進(jìn)水。
(2)電纜制造不良，金屬護(hù)套有小孔或裂縫。
(3)金屬護(hù)套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。
3. 絕緣老化變質(zhì)
絕緣老化會(huì)引起電纜耐壓下降而產(chǎn)生故障。電纜老化的主要原因有：
(1)電纜介質(zhì)內(nèi)部的渣質(zhì)或氣隙，在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離和水解。
(2)電纜過負(fù)荷或電纜溝通風(fēng)不良，造成局部過熱。
(3)油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。
(4)電力電纜超時(shí)限使用。
4. 過電壓
過電壓會(huì)使有缺陷的電纜絕緣層發(fā)生電擊穿，引起電纜故障。其主要原因有：大氣過電壓(如雷擊);內(nèi)部過電壓(如操作過電壓)。
5. 設(shè)計(jì)和制作工藝不良
電纜頭與中間設(shè)計(jì)和制作工藝不良，也會(huì)引起電纜故障。其主要原因?yàn)椋弘妶?chǎng)分布設(shè)計(jì)不周密;材料選用不當(dāng);工藝不良，不按規(guī)程要求制作。
電纜故障的性質(zhì)與分類
1. 以故障材料特征分類
可分為串聯(lián)故障、并聯(lián)故障及復(fù)合故障三類。
(1)串聯(lián)故障
串聯(lián)故障(金屬材料缺陷)是指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體(包括鉛、鋁外皮)斷開的故障。它是廣義的電纜開路故障。因纜芯的連續(xù)性受到破壞，形成斷線或不完全斷線。不完全斷線尤其不容易發(fā)現(xiàn)。串聯(lián)故障具體可分為：一點(diǎn)開斷、多點(diǎn)開斷、一相斷線、多相斷線等。
(2)并聯(lián)故障
并聯(lián)故障(絕緣材料缺陷)是指導(dǎo)體對(duì)外皮或?qū)w之間的絕緣水平下降，不能承受正常運(yùn)行電壓而發(fā)生的短路故障。它是廣義的電纜短路故障。這類故障由于纜芯之間或纜芯對(duì)外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡(luò)擊穿等現(xiàn)象，在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)頻率較高。并聯(lián)故障具體可分為：一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。
(3)復(fù)合故障
復(fù)合故障(絕緣材料、金屬材料都出現(xiàn)了缺陷)是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現(xiàn)故障。它包括一相斷線并接地、兩相斷線并接地、兩相短路并接地等。
2. 以故障點(diǎn)絕緣特征分類
根據(jù)電纜故障點(diǎn)絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況，電纜故障又可分為開路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡(luò)故障四大類。該分類法為現(xiàn)場(chǎng)電纜故障最基本的分類方法，特別有利于探測(cè)方法的選擇。
其中，間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點(diǎn)放電通道(即擊穿間隙)的距離G，絕緣電阻Rf 的大小取決于故障點(diǎn)電纜介質(zhì)碳化程度，分布電容 Cf 的大小取決于故障點(diǎn)受潮程度。
(1)開路故障
電纜金屬部分的連續(xù)性受到破壞，形成斷線，且故障點(diǎn)的絕緣材料也受到不同程度的破壞。現(xiàn)場(chǎng)用兆歐表測(cè)其絕緣電阻Rf 為無窮大(∞)，但在直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電擊穿;檢查芯線導(dǎo)通情況，有斷點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)一般以一相或二相斷線并接地的形式出現(xiàn)。
(2)低阻故障
電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)接地故障。現(xiàn)場(chǎng)用兆歐表測(cè)其絕緣電阻Rf小于10Z0(Z0為電纜的波阻抗，一般取10～40Ω之間)?，F(xiàn)場(chǎng)一般低壓動(dòng)力電纜和控制電纜出現(xiàn)低阻故障的幾率較高。
(3)高阻故障
電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)接地故障?，F(xiàn)場(chǎng)用兆歐表測(cè)其絕緣電阻Rf 大于10Z0，在直流高壓脈沖試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電擊穿。高阻故障是高壓動(dòng)力電纜(6KV或10KV電力電纜)出現(xiàn)幾率最高的電纜故障，可達(dá)總故障的80%以上。
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)，筆者一般取Rf =3KΩ為劃分高阻與低阻故障的界線。因?yàn)镽f =3KΩ時(shí)，恰好能得到回線法電橋精確測(cè)量所必需的10～50mA的測(cè)量電流。
(4)閃絡(luò)故障
電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)閃絡(luò)故障。現(xiàn)場(chǎng)用兆歐表測(cè)其絕緣電阻Rf為無窮大(∞)，但在直流耐壓或高壓脈沖試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)性電擊穿。閃絡(luò)性故障比較難測(cè)，特別是新敷設(shè)的電纜進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)出現(xiàn)閃絡(luò)故障時(shí)。現(xiàn)場(chǎng)一般使用直流閃絡(luò)法進(jìn)行探測(cè)。
3. 以故障觸發(fā)原因及故障點(diǎn)特征分類
根據(jù)電力電纜在運(yùn)行或預(yù)防性試驗(yàn)中，電纜、電纜頭及中間盒出現(xiàn)不同特點(diǎn)的絕緣破壞，還可分為放炮故障、擊穿故障和運(yùn)行故障三類。
(1)放炮故障
在工礦企業(yè)，運(yùn)行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，產(chǎn)生跳閘的事故。稱為電纜放炮。這類故障的特點(diǎn)是：電纜故障點(diǎn)多數(shù)有鉛包或銅皮破裂，外部有不同程度的變形;電纜故障性質(zhì)常表現(xiàn)為兩相短路接地或兩相斷線并接地，其接地電阻一般較小，解剖故障點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)電弧擊穿的碳化點(diǎn)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(shù)情況下，運(yùn)行值班人員都能提供放炮大致位置。所以，這類故障除少數(shù)較復(fù)雜的情況需測(cè)距外，一般只要用萬(wàn)用表測(cè)定故障的具體性質(zhì)(單相接地、短路接地、斷線接地等)，可用聲測(cè)法直接定點(diǎn)，簡(jiǎn)單明了。
(2)擊穿故障
實(shí)際工作中，因預(yù)防性試驗(yàn)而觸發(fā)的電纜絕緣破壞事件，習(xí)慣稱為電纜擊穿。該類故障均發(fā)生在直流實(shí)驗(yàn)電壓下，其絕緣破壞為電擊穿，接地點(diǎn)一般鉛包或銅皮完好，外部無明顯變形(機(jī)械創(chuàng)傷除外)。電纜擊穿故障多為單純性接地故障，其接地故障較高，解剖故障點(diǎn)，絕緣材料沒有碳化點(diǎn)，但通過儀器可發(fā)現(xiàn)碳孔和水樹枝老化結(jié)構(gòu)。對(duì)電纜擊穿故障，特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障，其測(cè)試難點(diǎn)在測(cè)距。由于該類故障較為隱蔽，測(cè)試參數(shù)復(fù)雜多變，缺少規(guī)律性，所以能否迅速發(fā)現(xiàn)電纜故障點(diǎn)，測(cè)距是關(guān)鍵。"高壓回線法"、"電錘法"均具有探測(cè)該類故障最有效的方法。
(3)運(yùn)行故障
它是指工廠電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，電纜饋出線、電機(jī)、變壓器的電纜引線，其高壓二次回路出現(xiàn)電壓波動(dòng)或發(fā)現(xiàn)接地信號(hào)(有接地保護(hù)的電力元件出現(xiàn)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(diǎn)就是不明確。電纜運(yùn)行故障的極端形式就是電纜放炮(如兩點(diǎn)接地引發(fā)的相間短路);另一部分運(yùn)行故障在做停點(diǎn)檢查時(shí)，由于耐壓通不過而發(fā)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(yùn)行故障是由于電纜引出線安裝位置不當(dāng)(如電纜相間或?qū)Φ鼐嚯x不夠、電纜頭臟污或電機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)水等)，這些故障主要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單處理即可;最不明確的是那些瞬時(shí)接地、產(chǎn)生不穩(wěn)定閃絡(luò)的電纜運(yùn)行故障。該類故障在電纜停電后，絕緣電阻測(cè)量和直流耐壓實(shí)驗(yàn)有相當(dāng)部分可以通過，再把電纜投入系統(tǒng)后，也能正常運(yùn)行一段時(shí)間;剩下的就是單相接地電纜故障，它們約占電纜運(yùn)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(diǎn)有細(xì)微的碳化點(diǎn)。
電纜運(yùn)行接地故障原因有兩種：其一，由于電纜運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，絕緣層出現(xiàn)自然老化;其二，電纜在腐蝕環(huán)境中，電纜護(hù)套被迅速破壞，腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現(xiàn)老化還是劣化，其擊穿電壓都會(huì)下降，最終導(dǎo)致額定工頻電壓下的電擊穿，從而產(chǎn)生電纜接地故障。這類故障可用"低壓回線法"探測(cè);用"電錘法"探測(cè)，效果也較好。
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