[科普中国]-电缆故障

在国内加速建设社会主义现代的进程中，城市的用电需求不断增长。并且，电力电缆被当做连接电路和传输工具而普遍应用。纵观当今的形势来讲，电力电缆故障是电力故障当中十分关键的一个方面。因此，清楚电力电缆故障的原因、种类，从而实时和准确应用检测方法处理电力电缆故障。1

简介电力电缆相比于架空输电线路，其优点主要为投资小、运行可靠、布局方便等。随着我国城镇化建设的逐步推进，各种电网改造工程也在如火如茶地进行，电力系统中电力电缆的应用量逐年增大并且应用范围越来越广，但电力电缆不易接头，具有复杂的施工工艺，易形成施工质量隐患，加之电力电缆多在地下埋设，其工作环境比较恶劣，电缆故障时有发生。一旦电缆发生故障，会直接影响到电网供电，给人们的生产生活造成严重损失，因此各供电企业也越来越重视电力电缆故障原因的分析与检测方法的研究。2

电缆故障分类正确判断电缆故障性质，十分有益于电缆故障点的快速检测，按照当前的电缆故障检测技术与故障点绝缘电阻值情况，可把常见电缆故障类型分为下列三种：

开路故障这类故障通常是指电缆与电缆间或电缆对地的电阻值在规定值范围内，但实际工作电压无法向终端传输或虽然也有部分电压传输到终端，但几乎没有负载能力，这些都属于开路故障，在实际生产中，我们见到的断线故障属于一种特殊的开路故障。

低阻故障当电缆与电缆间的绝缘有损坏现象或电缆对地的绝缘有损坏现象时，电缆绝缘电阻必然会减小，在电缆绝缘电阻比十倍电缆特性阻抗还要小的情况下，我们称这种故障为低阻故障。在测量低阻故障时，可用低压脉冲反射法。

高阻故障当电缆与电缆间或电缆对地的绝缘电阻比正常值低很多，但比十倍电缆特性阻抗大时，我们把这种电缆故障称作高阻故障。对高阻故障的测量，不能使用低压脉冲反射法，按照高阻故障具体性质的不同，又可把高阻故障的性质分为泄漏性与闪络性两种。2

电缆故障的形成原因有很多因素都会导致电缆出现故障，分析造成电缆故障的原因，有助于科学、合理地选择电缆故障检测方法，快速查找电缆故障点，经过长期实践总结，发现机械损伤、过负荷运行、电缆头故障以及绝缘受潮是造成电缆故障的主要原因。

机械损伤在敷设电缆时，拉力过大或过度弯曲都有可能损坏绝缘与防护层以及在运输电缆时，外力直接作用于电缆也会误损伤电缆，造成电缆机械损伤。

过负荷运行电缆长期运行在过负荷状态时，电缆实际温度会明显升高，电缆会出现过热现象，使电缆老化加速，甚至击穿电缆绝缘薄弱部位。

电缆头故障电缆最常出现故障的部位为电缆中间连接头部位或终端头部位，下面为电缆头故障的具体表现：(1)电缆制作工艺存在问题，致使杂质、气隙混入电缆头内部，这样的电缆在投入运行后，由于受到了强电场的作用，电缆内部杂质会出现游离现象，引发树枝放电，造成电缆故障；(2)电缆接头处的金属屏蔽，不能有效接地，致使电缆接地电阻过大，形成高感应过电压，致使击穿电缆部分绝缘，引发电缆故障。

绝缘受潮绝缘受潮是我们比较常见的电缆故障，电缆绝缘电阻过低与泄漏电流过大是其具体表现，以下为电缆绝缘受潮的主要原因：(1)电缆中间接头密封不良或终端接头密封不良，造成外部潮气侵入电缆，对电缆绝缘造成破坏；(2)电缆自身质量不合格，在电缆包铅或包铝制造过程中有砂眼或裂纹存在；(3)异物刺穿电缆护套，化学物腐蚀电缆护套或电解物腐蚀电缆护套，致使保护层失去保护功效。2

检测电缆故障的方法电桥法首先在电缆终端处对电缆的故障相与非故障相短接，然后用单臂电桥在电缆始端对故障相与被短接的非故障相进行连接，最后测量非故障相电阻与故障相故障点之后的电阻，并相加两者用它们的和来比故障相故障点之前电阻，综合考虑电缆长度，就可把电缆故障点的详细位置计算出来。

简单、方便、高精确度是电桥法的主要优点，电桥法的缺点是在检测高阻故障与闪络性故障时，电桥法不适用，这主要是由于当故障电阻很高时，电桥电流通常都比较小，探测比较困难。另外，应用电桥法进行检测作业时，应事先知道电缆长度，当遇到组成电缆线路的各电缆截面不同时，应先进行换算，然后再进行检测。

低压脉冲反射法在电缆故障中注入低压脉冲，基于故障点的阻抗与其他点不匹配，低压脉冲在电缆中传播遇到故障点时，会有反射脉冲出现，依据发射脉冲与反射脉冲实际存在的往返时间差大小与脉冲具体传播速度，便可把故障点的位置计算出来。由于测量电缆故障的仪器通常都是使用矩形脉冲，而矩形脉冲很容易形成，若在实际测量中，所得的反射脉冲重叠于发射脉冲，这样区分就会很困难，故障点的具体距离也就不能测出，可以说这种检测法具有一定检测盲区。2

冲击高压闪络法在对电缆故障进行检测的一些方法当中，施工人员应用十分广泛的一种方法是冲击高压闪络法。这 种方法的检测原理是在故障电缆的开端地方施 加冲击高压，从而对发生故 障的地方进行十分迅速的击穿，以及记录下故 障地方一刹那电压突跳的数据信息。在仔细研究电缆故障地方与电缆始末数 据信息耗费时间的基础上对时间距离进行测试，从而得到故障的地方，以及执行解决对策。1

二次脉冲法对于二次脉冲法来讲，其是有效应用形成一体化高压发生器一刹那的冲击高压脉冲以及向电缆故障地方引送，在对故障地方有效刺穿的前提条件下，延长击穿后故障地方形成电弧的不间断时间。当然，需要清楚的是，在同一时间，一个触发脉冲可以对二次脉冲自动触 发装置以及电缆检测仪器的运行进行触发，这样对二次脉冲自动触发装置进行启动的基础 上 发射出两个低 压 脉冲，通过形成二次 脉冲的装置后在检测故障电缆上进行有效传输，从而对电缆进行击穿。通过检测仪器来查看电压波形浮动的特点和形成电弧整个过程的反射波长，全面和系统记录在检测装置的屏幕上，以及区别一系列种类的电流波动，其中，一个对电缆的实际长度进行体现；另一个对短路电缆故障的实际距离进行体现。1

防范电缆故障的对策对电缆负荷电流进行在线监测由于电缆运行超负荷，会增加电缆温度，使电缆绝缘老化速度加快、电缆寿命大幅降低、电缆接头等绝缘薄弱处容易出现击穿。所以应以电缆敷设方式、运行条件、条数、周围环境温度来校核电缆允许载流量，并做出明确规定。为防止运行中的电缆载流量超过规定值，应实时监测电缆载流量，这样可有效避免由于电缆长期超负荷运行，引发电缆故障。

对电缆温度进行实时监测电缆发生故障之前，经常会有局部温升出现，安装监测电缆运行温度的装置，可把电缆的运行温度实时反映出来，这样可更好地了解电缆运行情况，防止电缆出现过热现象，在第一时间发现电缆隐患，避免电缆发生故障。

防止电缆化学腐蚀在选择电缆时，应充分考虑使用环境，选择与使用环境相符的电缆。在电缆敷设路径的选择上，应充分分析土壤资料，对土壤及地下水腐蚀度进行判断，若侵腐严重，应在电缆外层加设外层防护，然后再采用耐腐管道装设电缆，对埋设好的电缆，也应进行电缆腐蚀程度的了解，在必要时可把泥土掘开进行检查。

防止电缆电解腐蚀可在电缆上加装屏蔽管来强化电缆包皮绝缘周围金属部件的能力，应重视铅包对大地及其他管线的电位差以及防止铅包电解腐蚀，增强电缆的防电解腐蚀能力。

选择质量可靠的电缆相比于传统油纸绝缘电缆，交联聚乙烯电缆承受温升的能力要高于油纸绝缘电缆，并且这种电缆允许工作场强与载流量也明显高于油纸绝缘电缆，并且高落差也几乎影响不到这种电缆的敷设，因此油纸绝缘电缆与交联聚乙烯电缆相比，交联聚乙烯电缆应作为首选。

提高电缆敷设工艺隧道敷设、电缆沟敷设、排管敷设以及直流敷设等是比较常见的电缆敷设方式。为更好地防止外力损伤电缆，在实际进行电缆敷设作业时，应充分考虑实际地面建筑与周围环境情况，科学合理地选择敷设方式，严格按敷设标准敷设，这样可更好地保护电缆，防止电缆出现故障。

结语总之，随着我国电网规模的不断扩大，电力电缆的使用范围越来越广，要想更好地防范、处理电缆故障，我们就必须了解电缆故障性质与故障分类，明确电缆故障产生原因，掌握电缆故障检测方法，并采用科学、合理的对策来防范电缆故障，只有这样才能有效防止各类电缆故障，更好地保障我国电力供应的连续性、可靠性，促进我国电力事业的长期健康可持续发展。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学