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(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：一點開斷、多點開斷、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）是指導體對外皮或?qū)w之間的絕緣水平下降，不能承受正常運行電壓而發(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外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡擊穿等現(xiàn)象，在現(xiàn)場出現(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）復合故障

復合故障（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. 以故障點絕緣特征分類

根據(jù)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(xiàn)場電纜故障zuì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(zhì)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(xù)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?，F(xiàn)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(xiàn)電擊穿；檢查芯線導通情況，有斷點?，F(xiàn)場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）?，F(xiàn)場一般低壓動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(xiàn)電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜（6KV或10KV電力電纜）出現(xiàn)幾率zuì高的電纜故障，可達總故障的80%以上。

現(xiàn)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jīng確測量所必需的10～50mA的測量電流。

KYJV電纜 KYJV控制電纜廠家 （4）閃絡故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現(xiàn)閃絡故障?，F(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)閃絡故障時?，F(xiàn)場一般使用直流閃絡法進行探測。

3. 以故障觸發(fā)原因及故障點特征分類

根據(jù)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(xiàn)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(yè)，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現(xiàn)嚴重損壞，產(chǎn)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(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，可發(fā)現(xiàn)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(shù)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(shù)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(zhì)（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(fā)的電纜絕緣破壞事件，習慣稱為電纜擊穿。該類故障均發(fā)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(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，絕緣材料沒有碳化點，但通過儀器可發(fā)現(xiàn)碳孔和水樹枝老化結(jié)構(gòu)。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(shù)復雜多變，缺少規(guī)律性，所以能否迅速發(fā)現(xiàn)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zuì有效的方法。

（3）運行故障

它是指工廠電力系統(tǒng)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(xiàn)電壓波動或發(fā)現(xiàn)接地信號（有接地保護的電力元件出現(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(fā)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(fā)展成電纜擊穿故障（如電纜老化、絕緣缺陷等）；還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當（如電纜相間或?qū)Φ鼐嚯x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；zuì不明確的是那些瞬時接地、產(chǎn)生不穩(wěn)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(tǒng)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(xiàn)自然老化；其二，電纜在腐蝕環(huán)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(xiàn)老化還是劣化，其擊穿電壓都會下降，zuì終導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；用"電錘法"探測，效果也較好。

交聯(lián)電纜檢驗應考慮特殊因素

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備簡單、工藝成熟、操作方便、綜合成本低等優(yōu)點，已成為低壓交聯(lián)電纜絕緣的主導材料。

　　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中一步同時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的共同點是，無需特殊的擠出設備，交聯(lián)過程相對簡單，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性能、環(huán)境應力龜裂、耐老化性能、耐化學性能等均有提高或改進，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。

　　作為第三方檢驗機構(gòu)承檢的該類電纜也在逐年增加，如何準確提供該類產(chǎn)品熱延伸及老化性能等測試結(jié)果，檢驗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。筆者在檢測時常常會發(fā)現(xiàn)，XLPE電纜絕緣在200℃熱延伸試驗中負荷下伸長率大大超過標準規(guī)定的要求，或者試樣放入烘箱內(nèi)在很短時間內(nèi)熔斷，假如馬上用原樣復測，結(jié)果的再現(xiàn)性很好，若按照常規(guī)，只要試驗方法無誤，取樣正確，根據(jù)檢驗結(jié)果*可以下判定結(jié)論，但是對于XLPE來說，這樣做可能存在很大的風險。因為XLPE的交聯(lián)過程是一個與溫度、濕度、時間、絕緣厚度等因素相關的緩慢的化學變化的過程，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)的時間會有較大差異，*可能在規(guī)定的試驗周期內(nèi)，尚未完成自然交聯(lián)。一旦隨時間推移完成了自然交聯(lián)，其性能有可能符合國家標準規(guī)定的要求。對于此類情況，筆者認為，在反映試樣當前情況的前提下，不能急于判定，而是應該為試樣提供一個促進交聯(lián)的條件--在90°C±2°C的熱水中浸泡4～5小時后再作熱延伸試驗。實踐證明，此時的試驗結(jié)果，可以作為判定依據(jù)。值得一提的是，個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，將PE冒充XLPE，而PE是無論提供怎樣的促進交聯(lián)的條件都不會產(chǎn)生交聯(lián)變化的，它在性能上根本達不到XLPE的要求，這與石頭不能孵出小雞是一個道理。這就要求檢驗人員應具有識別真假、優(yōu)劣XLPE的能力。其實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間、熔斷點來區(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人員來說，是不能光憑經(jīng)驗下結(jié)論的，必須根據(jù)真實的數(shù)據(jù)來判定。

KYJV電纜 KYJV控制電纜廠家 　　第二，XLPE熱老化試驗變化率超標的問題。檢測時，如果拿到試樣，立即制樣，按常規(guī)放入烘箱老化，往往會出現(xiàn)老化后抗張強度、斷裂伸長率變化率超標的現(xiàn)象，對這種結(jié)果下判定必須慎重。這種現(xiàn)象不*因為老化性能不良引起，有可能是因為XLPE尚未*交聯(lián)（從XLPE電纜料熱延伸隨溫水中放置的時間曲線可以看出，當熱延伸合格時，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，這就導致抗張強度增加，斷裂伸長率下降，zuì終變化率超標。由于完成老化時間較長，一旦試驗結(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)后再進行老化試驗。

　　綜上所述，可見判定XLPE熱延伸、熱老化性能應該考慮特殊因素。從事第三方檢驗的人員，既不能草率為試驗結(jié)果下定論，因為這樣做存在著把合格的產(chǎn)品誤判為不合格的風險；也不能因為下結(jié)論有難度而避開這兩項試驗不做，這樣有可能讓不合格產(chǎn)品或jiǎ冒偽劣產(chǎn)品漏檢。因此，進行上述兩項試驗前，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、合理的試驗手段，提供公正、可靠的測試結(jié)果。