电力电缆故障原因分析与排除

时间：2023年10月20日地点：检修部会议室主持人：王凯授课内容：电缆故障的分析与处理技术讲课作为连接各种电气设备、传输和分配电能的电力电缆，以其平安、维护工作量少，稳定性高，有利于提高电能的质量等优点，已经得到越来越广泛的应用。目前，电力电缆所产生的故障在所有供电故障中占了相当大的比重。如何快速、准确地确定故障点位置和判断出故障类型已成为电力电缆使用和运行过程中十分关键的技术之一。前言一、电力电缆的结构1—线芯2—内半导体层3—交联聚乙烯绝缘层4—外半导体层5—填料6—铜屏蔽层7—金属护层〔铠装〕8—外绝缘护层三芯交联聚乙烯电缆单芯电缆的根本结构1—线芯2—绝缘层3—护层一、电力电缆的结构二、电力电缆故障的原因了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。电缆故障的原因大致可归纳为以下几类：故障护层腐蚀机械损伤绝缘受潮绝缘老化过电压工艺不良材料缺陷二、电力电缆故障的原因二、电力电缆故障的原因了解电缆故障原因，有利于尽快地找到故障点。要注意电缆敷设、维护资料的整理与保存。主要故障原因：机械损伤(外力破坏)：占58%附件制造质量的原因：占27%。敷设施工质量的原因：占12%。电缆本体的原因：占3%。二、电力电缆故障的原因机械损伤机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。有些机械损伤很轻微，当时并没有造成故障，但在几个月甚至几年后损伤部位才开展成故障。造成电缆机械损伤的主要有以下几种原因：二、电力电缆故障的原因1、安装时损伤：在安装时不小心碰伤电缆，机械

牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过度弯曲而损伤电缆；2、直接受外力损坏：在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工，使电缆受到直接的外力损伤；二、电力电缆故障的原因3、行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂损；4、因自然现象造成的损伤：如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。二、电力电缆故障的原因绝缘受潮绝缘受潮后引起故障，造成电缆受潮的主要原因有：1、因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水；2、电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；3、金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔；二、电力电缆故障的原因绝缘老化变质电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘；绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。二、电力电缆故障的原因过热会引起绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在枯燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的局部等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。二、电力电缆故障的原因过电压大气与内部过电压作用，使电缆绝缘击穿，形成故障，击穿点一般是存在缺陷。知识点过电压内过电压空载长线电容效应不对称短路接地甩负荷过电压操作过电压空载线路合闸重合闸过电压切除空载线路过电压谐振过电压线性谐振过电压铁磁谐振过电压参量谐振过电压切断空载变压器过电压外过电压直击雷过电压感应雷过电压二、电力电缆故障的原因设计和制作工艺不良中间接头和终端头的防水、电场分布设计不周密，材料选用不当，工艺不良、不按规程要求制作会造成电缆头故障。二、电力电缆故障的原因材料缺陷材料缺陷主要表现在三个方面。一是电缆制造的问题，铅〔铝〕护层留下的缺陷；在包缠绝缘过程中，纸绝缘上出现褶皱、裂损、破口和重叠间隙等缺陷；二是电缆附件制造上的缺陷，如铸铁件有砂眼，瓷件的机械强度不够，其它零件不符合规格或组装时不密封等；三是对绝缘材料的维护管理不善，造成电缆绝缘受潮、脏污和老化。二、电力电缆故障的原因护层的腐蚀1、由于地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响，使电缆铅包外皮受腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，造成故障。2、电缆的绝缘物流失油浸纸绝缘电缆敷设时地沟凸凹不平，或处在电杆上的户外头，由于起伏、上下落差悬殊，高处的绝缘油流向低处而使高处电缆绝缘性能下降，导致故障发生。三、电力电缆故障性质的判断短路故障：在电路中，电流不流经用电器，直接连接电源两极，那么电源短路(Shortcircuit)。根据欧姆定律I=U/R知道，由于导线的电阻很小，电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，会造成电源损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。三、电力电缆故障性质的判断故障接地〔faultearthing〕：又称为接地故障，指导体与大地的意外连接。电线路所设置的过电流保护兼作接地故障保护；利用零序电流来实现接地故障保护；三、电力电缆故障性质的判断电力电缆的故障有多种类型，由于电力电缆在运行中不但长期承受电网的电压，而且在运行中还会经常遇到各种过电压：操作过电压、大气过电压、故障过电压等，以至于电力电缆的故障发生频率相对于其它电气设备来说是比较多的，常见的故障现象有电缆接头和电缆终端的绝缘缺陷，电缆本身受到机械损伤、电缆霉热、化学腐蚀、绝缘劣化和局部放电等。三、电力电缆故障性质的判断电缆常见故障有漏电接地、短路〔俗称电缆“放炮“〕、断线等。主要原因是电缆老化或受到外力碰、砸、挤压、接线工艺不合格以及保护失灵等。电缆故障的查找与处理程序是：先判断故障性质，后找故障点，再根据情况按规定进行处理。三、电力电缆故障性质的判断漏电故障：因为线路，电路板，电机，电路器件等绝缘老化或损坏造成设备或电器外壳带电的故障。①电缆的绝缘水平低，出现漏电现象。②芯线相间或对地绝缘电阻达不到要求。③芯线之间或对地泄露电流过大。三、电力电缆故障性质的判断漏电产生的原因有二：1、有些用电器采用的电路板自身有问题〔电路板低压电路没和220V的交流电隔离，本身就带电〕，采用开关电源的电器多属这一种情况。如有些老式彩电，人一摸到天线就会有手麻的感觉，这就是天线和电路板相连产生的漏电。不过这些电对人没多大危险，因为电路板和电源间有一个阻值很大的电阻，产生的电流小。三、电力电缆故障性质的判断漏电产生的原因有二：2、即便是用电器的电路板本身没问题，但由于某些元件漏电〔尤其是电容〕或是由于电路板受潮、灰尘太多，也会出现漏电的现象，如有一些用电器外壳一开始不带电，但用了一段时间后又带电了，多属这种情况。三、电力电缆故障性质的判断防范措施如果出现外壳带电，摸到有明显的刺痛感，这种情况就有可能属于漏电了，可以用我们前面介绍的方法进行检测。遇到这种情况应该从防范漏电入手。三、电力电缆故障性质的判断①最简单的做法就是交换火线和零线的位置，这种方法一般很有效。因为有些用电器必须遵循“左零右火〞的原那么，插反后就会出现外壳漏电的现象。尤其是电脑及打印机等更要严格遵循这个原那么。插头插反后电脑主机和打印机都带了电，手不敢碰金属外壳，用电笔测试，氖泡很亮，用万用表测它与地的电压竟到达160多伏，交换火线和零线的位置后就一点电也不带了。三、电力电缆故障性质的判断②清扫电路板的灰尘，尤其是电源主板的灰尘。因为如果灰尘多了有时就会导电〔特别是受潮时〕，把高压和低压局部连通后外壳就可能带电。这种情况应清理电路板上的灰尘，如果受潮后的灰尘不易除去，那么用无水酒精清洗，完了以后用电吹风吹干驱除潮气。三、电力电缆故障性质的判断③如果以上方法都不行，那么最有效的方法就是将外壳接地。实际上，我们电脑在日常应用中通常是和多个外设连起来的，如显示器、打印机和扫描仪等甚至还有局域网，只要有一个设备漏电，那么通过数据线或网线就会把电串到每一个设备上。所以，我们有时摸到电脑主机箱有电，但不一定是电脑主机漏的电，我们在检查时应断开连接，逐个检查，找到“漏电元凶〞。三、电力电缆故障性质的判断接地故障①完全接地〔也称“死接地〞〕，即电缆某相芯线接地，如用摇表〔或万用表〕测量两者之间绝缘电阻为零。②低电阻接地，即电缆一相或几相芯线对地的绝缘电阻值低于500KΩ。③高电阻接地，即电缆一相或几相芯线对地的绝缘电阻值在500KΩ以上，甚至1MΩ以上。三、电力电缆故障性质的判断短路故障：短路〔接地〕型：电缆一相或多相导体对导体或地之间的绝缘发生贯穿性故障。根据短路〔接地〕电阻的大小又有高阻、低阻和金属性短路〔接地〕故障之分。根据短路的相数分有两相同时接地短路或两相直接短路；有三相短路或接地。三、电力电缆故障性质的判断短路〔接地〕型故障所指的高阻和低阻之间，其短路〔接地〕电阻的分界并非固定不变，它主要取决于测试设备的条件，如测试电源电压的上下、检流计的灵敏度等。三、电力电缆故障性质的判断断线故障：电缆一相或几相芯线断开，或者一相导电芯线断一局部。闪络性故障：当电缆的电压到达某一定值时，芯线间或芯线对地发生闪络性击穿；当电压降低后，击穿停止。在某些情况下，即使再次提高电压时，击穿亦不出现，经过假设干时间后又会发生。这种故障有自动封闭故障点的特点。三、电力电缆故障性质的判断复合型：电缆故障具有两种及以上的故障特点。故障性质故障特点常见类型低阻接地或短路故障电缆线路一相导体对地或数相导体对地或数相导体之间的绝缘电阻低于100kΩ，而导体连续性良好单相接地、二相短路接地、二相短路、三相短路接地等高阻接地或短路故障与低阻接地或短路故障相类似，但区别于接地电阻或短路电阻大于100kΩ单相接地、二相短路接地、二相短路、三相短路接地等断线故障电缆各相导体的绝缘电阻符合规定，但导体的连续性试验证明有一相或数线导体不连续单相断线、二相断线、三线断线闪络故障低电压时电缆绝缘良好，当电压升高到一定值或在某一较高电压持续一段时间后，绝缘发生瞬时击穿现象单相闪络、二相闪络、三相闪络复合型故障电缆线路具有两种及以上的故障特性接地断线、断线闪络、断线短路等三、电力电缆故障性质的判断这样分类的目的也是为了选择测试方法的方便，根据目前流行的故障测距技术，开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。四、故障点的查找方法尽管导致电缆故障的原因很多，但是，不管是哪种原因，最终造成电缆故障的类型大致有以下几种：开路〔断路〕故障；低阻〔短路〕故障；高阻故障。高阻故障又分为高阻泄漏性故障和高阻闪络性故障。根据不同故障类型的特点，采用相应的方法对电缆故障进行测试。

四、故障点的查找方法高阻泄漏性故障：在做电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随试验电压的升高而增加，试验电压升高到额定值时〔有时还远远达不到额定值〕，而泄漏电流超过了允许值。

高阻闪络性故障：试验电压升至某值时，泄漏电流突然升高，监视泄漏电流的表针闪络性摆动，电压稍下降时，此现象消失，但电缆绝缘仍有极高的阻值。四、故障点的查找方法泄露电流：沿不希望的绝缘途径流过的电流。泄漏电流由泄漏电流试验测定。泄漏电流试验一般是直流泄漏电流试验。泄漏电流试验可发现绝缘物的硬伤、脆裂等缺陷。发电机、交流电动机、变压器和电抗器、油断路器和空气断路器、电力电缆、避雷器等高压设备投入运行前应按规定做泄漏电流试验。四、故障点的查找方法诊断测距定点诊断结果：A相对地绝缘下降L=360m测距结果L=360m定点结论：地面正下方电缆故障探测的步骤：电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。四、故障点的查找方法电缆故障性质的诊断：即确定故障的类型与严重程度，以便于检修人员对症下药，选择适当的电缆故障测距与定点方法。电缆故障测距又叫粗测：在电缆的一端使用仪器确定故障距离。电缆故障定点位又叫精测：即按照故障测距结果，根据电缆的路径走向，找出故障点的大体方位来，在一个很小的范围内，利用放电声测法或其它方法确定故障点的准确位置。四、故障点的查找方法电缆故障性质的诊断：所谓诊断电缆故障的性质，就是指确定：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障。四、故障点的查找方法可以根据故障发生时出现的现象，初步判断故障的性质。例如，运行中的电缆发生故障时，假设只是给了接地信号，那么有可能是单相接地的故障。继电保护过流继电器动作，出现跳闸现象，那么此时可能发生了电缆两相或三相短路或接地故障，或者是发生了短路与接地混合故障。发生这些故障时，短路或接地电流烧断电缆将形成断线故障。但通过上述判断不能完全将故障的性质确定下来，还必须测量绝缘电阻和进行“导通试验〞。四、故障点的查找方法测量绝缘电阻时，使用兆欧表(1千伏以下的电缆，用1000伏的兆欧表；1千伏以上的电缆，用2500伏的兆欧表)来测量电缆线芯之间和线芯对地的绝缘电阻；进行“导通试验〞时，将电缆的末端三相短接，用万用表在电缆的首端测量芯线之间的电阻。四、故障点的查找方法电缆故障测距：长期以来，涌现出了许多测量方法与仪器，这些方法与仪器适用于不同故障情况，各有优缺点，这里就故障测距与定点仪器简单地做一下评价和比较。四、故障点的查找方法电桥法：电桥法是一种经典测试方法。电桥法优点是简单、方便、精确度高，但它的重要缺点是不适用于