電力電纜故障的原因分類

電力電纜故障的原因分類

地下電力電纜故障復雜多變，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。造成電纜的機械損傷的主要原因有：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）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護套；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，拉斷中間接頭或導體。

2. 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：

（1）因接頭盒或終端盒結構不密封或安裝不良而導致進水。

（2）電纜制造不良，金屬護套有小孔或裂縫。

（3）金屬護套因被外物刺傷或腐蝕穿孔。

3. 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：

（1）電纜介質內部的渣質或氣隙，在電場作用下產生游離和水解。

（2）電纜過負荷或電纜溝通風不良，造成局部過熱。

（3）油浸紙絕緣電纜的絕緣物流失。

（4）電力電纜超時限使用。

4. 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（如雷擊）；內部過電壓（如操作過電壓）。

5. 設計和制作工藝不良

電纜頭與中間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。

電纜故障的性質與分類

1. 以故障材料特征分類

可分為串聯故障、并聯故障及復合故障三類。 

（1）串聯故障

串聯故障（金屬材料缺陷）是指電纜一個或多個導體（包括鉛、鋁外皮）斷開的故障。它是廣義的電纜開路故障。因纜芯的連續性受到破壞，形成斷線或不斷線。不斷線尤其不容易發現。串聯故障具體可分為：一點開斷、多點開斷、一相斷線、多相斷線等。

（2）并聯故障

并聯故障（絕緣材料缺陷）是指導體對外皮或導體之間的絕緣水平下降，不能承受正常運行電壓而發生的短路故障。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外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡擊穿等現象，在現場出現頻率較高。并聯故障具體可分為：一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。 

（3）復合故障

復合故障（絕緣材料、金屬材料都出現了缺陷）是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現故障。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. 以故障點絕緣特征分類

根據電纜故障點絕緣電阻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、閃絡故障四大類。該分類法為現場電纜故障最基本的分類方法，特別有利于探測方法的選擇。

其中，間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點放電通道（即擊穿間隙）的距離G，絕緣電阻Rf 的大小取決于故障點電纜介質碳化程度，分布電容 Cf 的大小取決于故障點受潮程度。

（1）開路故障

電纜金屬部分的連續性受到破壞，形成斷線，且故障點的絕緣材料也受到不同程度的破壞。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 為無窮大（∞），但在直流耐壓試驗時，會出現電擊穿；檢查芯線導通情況，有斷點。現場一般以一相或二相斷線并接地的形式出現。

（2）低阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現接地故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf小于10Z0（Z0為電纜的波阻抗，一般取10～40Ω之間）。現場一般低壓動力電纜和控制電纜出現低阻故障的幾率較高。

（3）高阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現接地故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 大于10Z0，在直流高壓脈沖試驗時，會出現電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜（6KV或10KV電力電纜）出現幾率的電纜故障，可達總故障的80%以上。

現場實測時，筆者一般取Rf =3KΩ為劃分高阻與低阻故障的界線。因為Rf =3KΩ時，恰好能得到回線法電橋精確測量所必需的10～50mA的測量電流。

（4）閃絡故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現閃絡故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無窮大（∞），但在直流耐壓或高壓脈沖試驗時，會出現閃絡性電擊穿。閃絡性故障比較難測，特別是新敷設的電纜進行預防性試驗出現閃絡故障時。現場一般使用直流閃絡法進行探測。

3. 以故障觸發原因及故障點特征分類

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，還可分為放炮故障、擊穿故障和運行故障三類。

（1）放炮故障

在工礦企業，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現嚴重損壞，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皮破裂，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。

（2）擊穿故障

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實驗電壓下，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，絕緣材料沒有碳化點，但通過儀器可發現碳孔和水樹枝老化結構。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"均具有探測該類故障的方法。

（3）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。這類故障的特點就是不明確。電纜運行故障的形式就是電纜放炮（如兩點接地引發的相間短路）；另一部分運行故障在做停點檢查時，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），這些故障主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。該類故障在電纜停電后，絕緣電阻測量和直流耐壓實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：其一，由于電纜運行時間較長，絕緣層出現自然老化；其二，電纜在腐蝕環境中，電纜護套被迅速破壞，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。