電纜故障的類型、產(chǎn)生原因及查找方法
電纜故障的類型
電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：
1、三芯電纜一芯或兩芯接地。
2、二相芯線間短路。
3、三相芯線完全短路。
4、一相芯線斷線或多相斷線。
電纜故障的原因
電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導(dǎo)致絕緣降低的因素很多，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，歸納起來不外乎以下幾種情況：
1、外力損傷。由近幾年的運(yùn)行分析來看，尤其是在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展中的地區(qū)，現(xiàn)在相當(dāng)多的電纜故障都是由于機(jī)械損傷引起的。比如：電纜敷設(shè)安裝時(shí)不規(guī)范施工，容易造成機(jī)械損傷；在直埋電纜上搞土建施工也極易將運(yùn)行中的電纜損傷等。有時(shí)如果損傷不嚴(yán)重，要幾個(gè)月甚至幾年才會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底擊穿形成故障，有時(shí)破壞嚴(yán)重的可能發(fā)生短路故障，直接影響電用電單位的安全生產(chǎn)。
2、絕緣受潮。這種情況也很常見，一般發(fā)生在直埋或排管里的電纜接頭處。比如：電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候條件下做接頭，會(huì)使接頭進(jìn)水或混入水蒸氣，時(shí)間久在電場(chǎng)作用下形成水樹枝，逐漸損害電纜的絕緣強(qiáng)度而造成故障。
3、化學(xué)腐蝕。電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū)，往往會(huì)造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護(hù)層被腐*蝕，保護(hù)層因長期遭受化學(xué)腐*蝕或電解腐*蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低，也會(huì)導(dǎo)致電纜故障。
4、長期過負(fù)荷運(yùn)行。超負(fù)荷運(yùn)行，由于電流的熱效應(yīng)，負(fù)載電流通過電纜時(shí)必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱，同時(shí)電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會(huì)產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，過高的溫度會(huì)加速絕緣的老化，以至絕緣被擊穿。尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿，因此在夏季，電纜的故障也就特別多。
5、電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)，由人員直接過失(施工不良)引發(fā)的電纜接頭故障時(shí)常發(fā)生。施工人員在制作電纜接頭過程中，如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原網(wǎng)，都會(huì)導(dǎo)致電纜頭絕緣降低，從而引發(fā)事故。
6、環(huán)境和溫度。電纜所處的外界環(huán)境和熱源也會(huì)造成電纜溫度過高、絕緣擊穿，甚至爆炸起火。
7、電纜本體的正常老化或自然災(zāi)害等其他原因。
電纜故障的查找方法
對(duì)于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測(cè)量判斷；對(duì)于非直接短路和接地故障，用兆歐表遙測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判斷故障類型。
1、零電位法
零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對(duì)地故障，應(yīng)用此方法測(cè)量簡便精確，不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算。測(cè)量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在b、c兩端加電壓VE時(shí)，相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時(shí)，一條電阻絲上的任何一點(diǎn)和另一條電阻絲上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的電位差必然為零，反之，電位差為零的兩點(diǎn)必然是對(duì)應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)極接地，與電纜故障點(diǎn)等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動(dòng)至指示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位，即故障點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。S為單相閘刀開關(guān)，E為6E蓄電池或4節(jié)1號(hào)干電池，G為直流微伏表，測(cè)量步驟如下：
1）先在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。
2）將微伏表的負(fù)極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動(dòng)時(shí)能充分接觸。
3）合上閘刀開關(guān)S，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動(dòng)，當(dāng)微伏表指示為零時(shí)的位置即為電纜故障點(diǎn)的位置。
2、電橋法
電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對(duì)于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測(cè)量。測(cè)量電路時(shí)，首先測(cè)出芯線a與b之間的電阻R1，R1=2RX+R其中RX為a相或b相至故障點(diǎn)的一相電阻值，只為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電橋移到電纜的另一端，測(cè)出a1與b1芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X） R，R（L-X）為a1相或b1相芯線至故障點(diǎn)的一相電阻值。測(cè)完R1與R2后，將b1與c1短路，測(cè)出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該組織的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=RX R（L-X），由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值：R=R1 R2-2RL表，因此，故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：RX=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。RX、R（L-X）、RL三個(gè)數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計(jì)算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
3、電容電流測(cè)定法
電纜在運(yùn)行中，芯線之間，芯線對(duì)地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測(cè)定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測(cè)定的，對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1－2kVA單相調(diào)壓器一臺(tái)，1～100mA、0.5級(jí)交流毫安表一只。測(cè)量步驟：
1）首先在電纜首端分別測(cè)出每相芯線的電容電流（應(yīng)保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。
2）在電纜的末端在測(cè)量每相芯線的電容電流Ia1、Ib2、Ic3的數(shù)值，以核對(duì)完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點(diǎn)。
3）根據(jù)電容量計(jì)算公式C=I/（2ΠfU）可知，正電壓U、頻率f不變時(shí)，C與I成正比。因?yàn)楣ゎl電壓的f（頻率）不變，測(cè)量時(shí)只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點(diǎn)距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=（IC/Ia）L。測(cè)量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀書準(zhǔn)確，電纜總長度測(cè)量精確，其測(cè)定誤差比較小。
4、測(cè)聲法
所謂測(cè)聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找，該方法對(duì)于高壓電纜芯線對(duì)絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗(yàn)機(jī)。其中TB為高壓試驗(yàn)變壓器，C為高壓電容器，VE為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時(shí)，球間隙對(duì)電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對(duì)絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向。在雜音最小時(shí)，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時(shí)，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動(dòng)，當(dāng)聽到“滋、滋”放電聲最大時(shí)，該處即為故障點(diǎn)。使用該方法一定要注意安全，在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
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電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：
1、三芯電纜一芯或兩芯接地。
2、二相芯線間短路。
3、三相芯線完全短路。
4、一相芯線斷線或多相斷線。
電纜故障的原因
電纜故障的最直接原因是絕緣降低而被擊穿。導(dǎo)致絕緣降低的因素很多，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，歸納起來不外乎以下幾種情況：
1、外力損傷。由近幾年的運(yùn)行分析來看，尤其是在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展中的地區(qū)，現(xiàn)在相當(dāng)多的電纜故障都是由于機(jī)械損傷引起的。比如：電纜敷設(shè)安裝時(shí)不規(guī)范施工，容易造成機(jī)械損傷；在直埋電纜上搞土建施工也極易將運(yùn)行中的電纜損傷等。有時(shí)如果損傷不嚴(yán)重，要幾個(gè)月甚至幾年才會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底擊穿形成故障，有時(shí)破壞嚴(yán)重的可能發(fā)生短路故障，直接影響電用電單位的安全生產(chǎn)。
2、絕緣受潮。這種情況也很常見，一般發(fā)生在直埋或排管里的電纜接頭處。比如：電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候條件下做接頭，會(huì)使接頭進(jìn)水或混入水蒸氣，時(shí)間久在電場(chǎng)作用下形成水樹枝，逐漸損害電纜的絕緣強(qiáng)度而造成故障。
3、化學(xué)腐蝕。電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū)，往往會(huì)造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護(hù)層被腐*蝕，保護(hù)層因長期遭受化學(xué)腐*蝕或電解腐*蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低，也會(huì)導(dǎo)致電纜故障。
4、長期過負(fù)荷運(yùn)行。超負(fù)荷運(yùn)行，由于電流的熱效應(yīng)，負(fù)載電流通過電纜時(shí)必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱，同時(shí)電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會(huì)產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，過高的溫度會(huì)加速絕緣的老化，以至絕緣被擊穿。尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜絕緣薄弱處首先被擊穿，因此在夏季，電纜的故障也就特別多。
5、電纜接頭故障。電纜接頭是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)，由人員直接過失(施工不良)引發(fā)的電纜接頭故障時(shí)常發(fā)生。施工人員在制作電纜接頭過程中，如果有接頭壓接不緊、加熱不充分等原網(wǎng)，都會(huì)導(dǎo)致電纜頭絕緣降低，從而引發(fā)事故。
6、環(huán)境和溫度。電纜所處的外界環(huán)境和熱源也會(huì)造成電纜溫度過高、絕緣擊穿，甚至爆炸起火。
7、電纜本體的正常老化或自然災(zāi)害等其他原因。
電纜故障的查找方法
對(duì)于直接短路或斷線故障用萬用表可直接測(cè)量判斷；對(duì)于非直接短路和接地故障，用兆歐表遙測(cè)芯線間絕緣電阻或芯線對(duì)地絕緣電阻，根據(jù)其阻值可判斷故障類型。
1、零電位法
零電位法也就是電位比較法，它適應(yīng)于長度較短的電纜芯線對(duì)地故障，應(yīng)用此方法測(cè)量簡便精確，不需要精密儀器和復(fù)雜計(jì)算。測(cè)量原理如下：將電纜故障芯線與等長的比較導(dǎo)線并聯(lián)，在b、c兩端加電壓VE時(shí)，相當(dāng)于在兩個(gè)并聯(lián)的均勻電阻絲兩端接了電源，此時(shí)，一條電阻絲上的任何一點(diǎn)和另一條電阻絲上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的電位差必然為零，反之，電位差為零的兩點(diǎn)必然是對(duì)應(yīng)點(diǎn)。因?yàn)槲⒎淼呢?fù)極接地，與電纜故障點(diǎn)等電位，所以，當(dāng)微伏表的正極在比較導(dǎo)線上移動(dòng)至指示值為零時(shí)的點(diǎn)與故障點(diǎn)等電位，即故障點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。S為單相閘刀開關(guān)，E為6E蓄電池或4節(jié)1號(hào)干電池，G為直流微伏表，測(cè)量步驟如下：
1）先在b和c相芯線上接上電池E，再在地面上敷設(shè)一根與故障電纜長度相等的比較導(dǎo)線S，該導(dǎo)線要用裸銅線或裸鋁線，其截面應(yīng)相等，不能有中間接頭。
2）將微伏表的負(fù)極接地，正極接一根較長的軟導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端要求在敷設(shè)的比較導(dǎo)線上滑動(dòng)時(shí)能充分接觸。
3）合上閘刀開關(guān)S，將軟導(dǎo)線的端頭在比較導(dǎo)線上滑動(dòng)，當(dāng)微伏表指示為零時(shí)的位置即為電纜故障點(diǎn)的位置。
2、電橋法
電橋法就是用雙臂電橋測(cè)出電纜芯線的直流電阻值，再準(zhǔn)確測(cè)量電纜實(shí)際長度，按照電纜長度與電阻的正比例關(guān)系，計(jì)算出故障點(diǎn)。該方法對(duì)于電纜芯線間直接短路或短路點(diǎn)接觸電阻小于1Ω的故障，判斷誤差一般不大于3m，對(duì)于故障點(diǎn)接觸電阻大于1Ω的故障，可采用加高電壓燒穿的方法使電阻降至1Ω以下，再按此方法測(cè)量。測(cè)量電路時(shí)，首先測(cè)出芯線a與b之間的電阻R1，R1=2RX+R其中RX為a相或b相至故障點(diǎn)的一相電阻值，只為短接點(diǎn)的接觸電阻。再就電橋移到電纜的另一端，測(cè)出a1與b1芯線間的直流電阻值R2，則R2=2R（L-X） R，R（L-X）為a1相或b1相芯線至故障點(diǎn)的一相電阻值。測(cè)完R1與R2后，將b1與c1短路，測(cè)出b、c兩相芯線間的直流電阻值，則該組織的1/2為每相芯線的電阻值，用RL表示，RL=RX R（L-X），由此可得出故障點(diǎn)的接觸電阻值：R=R1 R2-2RL表，因此，故障點(diǎn)兩側(cè)芯線的電阻值可用下式表示：RX=（R1-R）/2，R（L-X）=（R2-R）/2。RX、R（L-X）、RL三個(gè)數(shù)值確定后，按比例公式即可求出故障點(diǎn)距電纜端頭的距離X或（L-X）：X=（RX/RL）L，（L-X）=（R（L-X）/RL）L，式中L為電纜的總長度。采用電橋法時(shí)應(yīng)保證測(cè)量精度，電橋連接線要盡量短，線徑要足夠大，與電纜芯線連接要采用壓接或焊接，計(jì)算過程中小數(shù)位數(shù)要全部保留。
3、電容電流測(cè)定法
電纜在運(yùn)行中，芯線之間，芯線對(duì)地都存在電容，該電容是均勻分布的，電容量與電纜長度呈線性比例關(guān)系，電容電流測(cè)定法就是根據(jù)這一原理進(jìn)行測(cè)定的，對(duì)于電纜芯線斷線故障的測(cè)定非常準(zhǔn)確。測(cè)量電路如圖4所示，使用設(shè)備為1－2kVA單相調(diào)壓器一臺(tái)，1～100mA、0.5級(jí)交流毫安表一只。測(cè)量步驟：
1）首先在電纜首端分別測(cè)出每相芯線的電容電流（應(yīng)保持施加電壓相等）Ia、Ib、Ic的數(shù)值。
2）在電纜的末端在測(cè)量每相芯線的電容電流Ia1、Ib2、Ic3的數(shù)值，以核對(duì)完好芯線與斷線芯線的電容之比，初步可判斷出斷線距離近似點(diǎn)。
3）根據(jù)電容量計(jì)算公式C=I/（2ΠfU）可知，正電壓U、頻率f不變時(shí)，C與I成正比。因?yàn)楣ゎl電壓的f（頻率）不變，測(cè)量時(shí)只要保證施加電壓不變，電容電流之比即為電容量之比。設(shè)電纜全長為L，芯線斷線點(diǎn)距離為X，則Ia/Ic=L/X，X=（IC/Ia）L。測(cè)量過程中，只要保證電壓不變，電流表讀書準(zhǔn)確，電纜總長度測(cè)量精確，其測(cè)定誤差比較小。
4、測(cè)聲法
所謂測(cè)聲法就是根據(jù)故障電纜放電的聲音進(jìn)行查找，該方法對(duì)于高壓電纜芯線對(duì)絕緣層閃絡(luò)放電較為有效。此方法所用設(shè)備為直流耐壓試驗(yàn)機(jī)。其中TB為高壓試驗(yàn)變壓器，C為高壓電容器，VE為高壓整流硅堆，R為限流電阻，Q為放電球間隙，L為電纜芯線。當(dāng)電容器C充電到一定電壓值時(shí)，球間隙對(duì)電纜故障芯線放電，在故障處電纜芯線對(duì)絕緣層放電產(chǎn)生“滋、滋”的火花放電聲，對(duì)于明敷設(shè)電纜憑聽覺可直接查找，若為地埋電纜，則首先要確定并標(biāo)明電纜走向。在雜音最小時(shí)，借助耳聾助聽器或醫(yī)用聽診器等音頻放大設(shè)備進(jìn)行查找。查找時(shí)，將拾音器貼近地面，沿電纜走向慢慢移動(dòng)，當(dāng)聽到“滋、滋”放電聲最大時(shí)，該處即為故障點(diǎn)。使用該方法一定要注意安全，在試驗(yàn)設(shè)備端和電纜末端應(yīng)設(shè)專人監(jiān)視。
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