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*斷線。不*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zuì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?，F(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?，F(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）。現(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。現(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zuì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)?/span>Rf =3KΩ時(shí)，恰好能得到回線法電橋jīng確測(cè)量所必需的10～50mA的測(cè)量電流。

KYJV電纜 KYJV控制電纜廠家 （4）閃絡(luò)故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)閃絡(luò)故障?，F(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zuì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zuì大特點(diǎn)就是不明確。電纜運(yùn)行故障的形式就是電纜放炮（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)行一些簡單處理即可；zuì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，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，zuì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。

交聯(lián)電纜檢驗(yàn)應(yīng)考慮特殊因素

近年來，硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料（以下簡稱XLPE），因其具有所需制造設(shè)備簡單、工藝成熟、操作方便、綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為低壓交聯(lián)電纜絕緣的主導(dǎo)材料。

　　目前常用的XLPE，一種是二步法XLPE，電纜廠在生產(chǎn)絕緣線芯時(shí)把接枝了硅烷的聚乙烯（PE）和催化劑母料按一定比例混合，在普通擠出機(jī)中擠制，然后在熱水或蒸汽中完成交聯(lián)；另一種一步法XLPE是由電纜料生產(chǎn)廠家，將所有原料按配比經(jīng)特殊方法混合在一起，電纜廠直接在擠出機(jī)中一步同時(shí)完成接枝和擠制絕緣線芯，然后在自然條件下完成交聯(lián)。這兩種XLPE的共同點(diǎn)是，無需特殊的擠出設(shè)備，交聯(lián)過程相對(duì)簡單，只要原材料及工藝條件符合要求，就能使其成為不溶不熔的熱固性塑料。與熱塑性PE相比，其耐熱變形和高溫下力學(xué)性能、環(huán)境應(yīng)力龜裂、耐老化性能、耐化學(xué)性能等均有提高或改進(jìn)，而電氣性能仍保持基本不變，并使電纜的*工作溫度由原來的70°C提高到90°C，從而提高了電纜的短時(shí)耐受電流的能力。綜上所述，XLPE低壓電纜已成為近年來電纜生產(chǎn)廠家的主要產(chǎn)品。

　　作為第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)承檢的該類電纜也在逐年增加，如何準(zhǔn)確提供該類產(chǎn)品熱延伸及老化性能等測(cè)試結(jié)果，檢驗(yàn)人員面臨著一些特殊情況，下面就此展開分析：

　　*，XLPE絕緣熱延伸異常的問題。筆者在檢測(cè)時(shí)常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，XLPE電纜絕緣在200℃熱延伸試驗(yàn)中負(fù)荷下伸長率大大超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，或者試樣放入烘箱內(nèi)在很短時(shí)間內(nèi)熔斷，假如馬上用原樣復(fù)測(cè)，結(jié)果的再現(xiàn)性很好，若按照常規(guī)，只要試驗(yàn)方法無誤，取樣正確，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果*可以下判定結(jié)論，但是對(duì)于XLPE來說，這樣做可能存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?/span>XLPE的交聯(lián)過程是一個(gè)與溫度、濕度、時(shí)間、絕緣厚度等因素相關(guān)的緩慢的化學(xué)變化的過程，尤其是自然交聯(lián)的XLPE絕緣料，更是受到以上因素的影響，完成交聯(lián)的時(shí)間會(huì)有較大差異，*可能在規(guī)定的試驗(yàn)周期內(nèi)，尚未完成自然交聯(lián)。一旦隨時(shí)間推移完成了自然交聯(lián)，其性能有可能符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。對(duì)于此類情況，筆者認(rèn)為，在反映試樣當(dāng)前情況的前提下，不能急于判定，而是應(yīng)該為試樣提供一個(gè)促進(jìn)交聯(lián)的條件--在90°C±2°C的熱水中浸泡4～5小時(shí)后再作熱延伸試驗(yàn)。實(shí)踐證明，此時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，可以作為判定依據(jù)。值得一提的是，個(gè)別廠家片面追求商業(yè)利潤，利用PE和XLPE外形特征相近的特點(diǎn)，將PE冒充XLPE，而PE是無論提供怎樣的促進(jìn)交聯(lián)的條件都不會(huì)產(chǎn)生交聯(lián)變化的，它在性能上根本達(dá)不到XLPE的要求，這與石頭不能孵出小雞是一個(gè)道理。這就要求檢驗(yàn)人員應(yīng)具有識(shí)別真假、優(yōu)劣XLPE的能力。其實(shí)通過觀察和工作積累，我們可以根據(jù)試樣放入烘箱后的熔斷時(shí)間、熔斷點(diǎn)來區(qū)分被檢試樣究竟屬于欠交聯(lián)、劣質(zhì)XLPE，還是用了PE？但是作為第三方檢驗(yàn)人員來說，是不能光憑經(jīng)驗(yàn)下結(jié)論的，必須根據(jù)真實(shí)的數(shù)據(jù)來判定。

KYJV電纜 KYJV控制電纜廠家 　　第二，XLPE熱老化試驗(yàn)變化率超標(biāo)的問題。檢測(cè)時(shí)，如果拿到試樣，立即制樣，按常規(guī)放入烘箱老化，往往會(huì)出現(xiàn)老化后抗張強(qiáng)度、斷裂伸長率變化率超標(biāo)的現(xiàn)象，對(duì)這種結(jié)果下判定必須慎重。這種現(xiàn)象不*因?yàn)槔匣阅懿涣家?，有可能是因?yàn)?/span>XLPE尚未*交聯(lián)（從XLPE電纜料熱延伸隨溫水中放置的時(shí)間曲線可以看出，當(dāng)熱延伸合格時(shí)，并不代表該試樣*交聯(lián)），而放入老化箱后，XLPE仍在完成其交聯(lián)過程，這就導(dǎo)致抗張強(qiáng)度增加，斷裂伸長率下降，zuì終變化率超標(biāo)。由于完成老化時(shí)間較長，一旦試驗(yàn)結(jié)束后再發(fā)現(xiàn)問題就比較麻煩，因此,有必要讓試樣*交聯(lián)后再進(jìn)行老化試驗(yàn)。

　　綜上所述，可見判定XLPE熱延伸、熱老化性能應(yīng)該考慮特殊因素。從事第三方檢驗(yàn)的人員，既不能草率為試驗(yàn)結(jié)果下定論，因?yàn)檫@樣做存在著把合格的產(chǎn)品誤判為不合格的風(fēng)險(xiǎn)；也不能因?yàn)橄陆Y(jié)論有難度而避開這兩項(xiàng)試驗(yàn)不做，這樣有可能讓不合格產(chǎn)品或jiǎ冒偽劣產(chǎn)品漏檢。因此，進(jìn)行上述兩項(xiàng)試驗(yàn)前，排除試樣尚未交聯(lián)或*交聯(lián)的可能是有必要的。我們提倡用科學(xué)、合理的試驗(yàn)手段，提供公正、可靠的測(cè)試結(jié)果。