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電纜故障原因分析
日期：2025-12-07 23:41
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摘要：
電纜故障原因分析
概述
在電力行業(yè)和一些使用電纜的行業(yè)，特別是在一些復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，要找到地下電纜的故障是十分困難的事。在電纜上使用脈沖的時(shí)間盡量短，且能提高故障探測(cè)效率，是許多電力公司追求的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和科研人員的不懈努力探索，已研制出技術(shù)**、性能優(yōu)良、操作方便的電力電纜故障檢測(cè)設(shè)備，探測(cè)成本降低且效率高，減少停電時(shí)間，為提高供電可靠性、保證工業(yè)生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
2電纜故障產(chǎn)生的原因
2.1機(jī)械損傷
很多故障是由于電纜安裝時(shí)不小心造成的機(jī)械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業(yè)造成的機(jī)械損傷而直接引起的。有時(shí)如果損傷輕微，在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位的破壞才發(fā)展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣浸入而導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底崩潰形成故障。
2.2電纜外皮的電腐蝕
如果電力電纜埋設(shè)在附近有強(qiáng)力地下電場(chǎng)的地面下（如大型行車、電力機(jī)車軌道附近），往往出現(xiàn)電纜外皮鉛包腐蝕致穿的現(xiàn)象，導(dǎo)致潮氣侵入，絕緣破壞。
2.3化學(xué)腐蝕
電纜路徑在有酸堿作業(yè)的地區(qū)通過(guò)或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛包大面積長(zhǎng)距離被腐蝕。
2.4地面下沉
此現(xiàn)象往往發(fā)生電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物時(shí)，由于地面的下沉而使電纜垂直受力變形，導(dǎo)致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成各種類型的故障。
2.5電纜絕緣物的流失
電纜鋪設(shè)時(shí)地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的電纜絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
2.6長(zhǎng)期過(guò)荷運(yùn)行
由于過(guò)荷運(yùn)行，電纜的溫度會(huì)隨之升高，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜的較薄弱處和對(duì)接頭處首先被擊穿。在夏季，電纜故障率高的原因正在于此。
2.7震動(dòng)破壞
鐵路軌道下運(yùn)行的電纜，由于劇烈的震動(dòng)導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生彈性疲勞而破裂形成故障。
2.8拙劣的技工、拙劣的接頭與不按技術(shù)**要求鋪設(shè)電纜，往往都是形成電纜故障的重要原因。
2.9在潮濕的氣候條件下作接頭
使接頭封裝物內(nèi)混入水蒸氣而耐不住試驗(yàn)電壓，往往形成閃絡(luò)性故障。
3電纜故障探測(cè)方法
3.1錘擊（脈沖）法
這種技術(shù)在一個(gè)簡(jiǎn)單的電纜系統(tǒng)中探測(cè)高祖故障是*有效的。錘擊法包括采用一個(gè)脈沖或沖擊電壓來(lái)沖擊停電的電纜，當(dāng)一個(gè)有效的高壓沖擊脈沖集中在故障區(qū)域時(shí)，故障點(diǎn)就閃絡(luò)，并產(chǎn)生一個(gè)操作人員可聽(tīng)見(jiàn)的沿電纜表面?zhèn)鬏數(shù)腻N擊聲。但探測(cè)電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重復(fù)錘擊可能會(huì)損壞電纜。
3.2時(shí)域反射測(cè)量法（TDR）
一種在電纜結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變所產(chǎn)生的脈沖反射來(lái)顯示的低壓電弧反射技術(shù)。這種脈沖反射是記錄在TDR的屏幕上，并且同特性圖形（在故障前進(jìn)行和記錄的特性圖形）相比較，或者與同一電纜線路上的健全相所做出的特性圖形相比較。故障點(diǎn)的距離是由圖形散射點(diǎn)來(lái)確定的。TDR是探測(cè)低阻故障的*有效的方法之一。但TDR的圖形分析需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并有經(jīng)驗(yàn)的操作員來(lái)進(jìn)行分析操作。
高阻故障和復(fù)雜的系統(tǒng)，就要求具有更高的能量等級(jí)。高壓電弧發(fā)射的一些方法，例如數(shù)字式電弧反射法和差異電弧反射法，均需要特殊的設(shè)備和嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員。
4探測(cè)裝置
4.1快速裝置探測(cè)器
這種裝置可探測(cè)回路斷電之前當(dāng)電纜**次燃弧時(shí)由故障發(fā)出的波形，而被捕獲的波形，經(jīng)處理儲(chǔ)存在探測(cè)器的監(jiān)視器中，而監(jiān)視器是鏈接在URD系統(tǒng)中通常的斷開(kāi)點(diǎn)。這種裝置有兩個(gè)傳感器，以便監(jiān)視一個(gè)回路兩邊的暫態(tài)故障。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，兩個(gè)暫態(tài)峰值之間的時(shí)間間隔給出了到故障點(diǎn)的距離。FFF能自動(dòng)工作，無(wú)需嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員。此裝置完全可以安裝在URD回路中，作為長(zhǎng)久性的檢測(cè)儀器，以便探測(cè)做發(fā)生的故障。或者說(shuō)故障發(fā)生后，該裝置可作為探測(cè)工具使用。由于該裝置在故障之后采用電纜額定值或低于額定值的電壓，脈沖進(jìn)行一次性的沖擊，而且放電只進(jìn)行一次，因此對(duì)電纜的損害*小。
每一單相的開(kāi)始輻射性或環(huán)形回路，僅進(jìn)需要一臺(tái)探測(cè)器，而三相系統(tǒng)則每相均需要安裝一臺(tái)探測(cè)器裝置，通過(guò)RS-232接口可把故障位置信息發(fā)送到電力公司調(diào)度室快速響應(yīng)的遙控通信計(jì)算機(jī)中心。
4.2**響應(yīng)裝置（FirstResponse）
是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來(lái)組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達(dá)系統(tǒng)，并能測(cè)量到故障點(diǎn)的距離。該裝置采用數(shù)字式電弧反射技術(shù)，探測(cè)時(shí)需要高能量的濾波器。在復(fù)雜系統(tǒng)的高祖故障，廠產(chǎn)生干擾信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)一些接頭和星形連接的分接頭干擾探測(cè)，因此需要更高的能量來(lái)快速而準(zhǔn)確的查明故障。專用的送電線路和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通常設(shè)有入孔和管道，這些入孔和管道可能集聚大量的水而導(dǎo)致電纜故障。探測(cè)到水引起的閃絡(luò)的準(zhǔn)確故障點(diǎn)很困難。為探測(cè)閃絡(luò)，電壓能級(jí)或脈沖發(fā)生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜（PILC）和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡(luò)的能給就需要達(dá)到5400J，這比探測(cè)URN故障所需能量高出幾倍。這就相應(yīng)的要求裝設(shè)濾波器以便有效的保護(hù)儀器和操作人員免受來(lái)自高壓的危險(xiǎn)。
除上述兩種裝置外，目前***的探測(cè)裝置是故障/電纜分析系統(tǒng)-BiddleDART-6000，在電纜故障探測(cè)方面取得了十分顯著的成效。該裝置可應(yīng)用于多種類型電纜，探測(cè)故障效率高，沖擊時(shí)間短。BiddlDART-6000采用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，用雷達(dá)探測(cè)，可使用常規(guī)的TDR法、電弧反射法、沖擊法（電流沖擊）和衰減法（電壓沖擊）等探測(cè)方法。DART技術(shù)通過(guò)沖擊前和沖擊時(shí)，凍結(jié)一些TDR的軌跡來(lái)提高標(biāo)準(zhǔn)的電弧反射法的探測(cè)能力，從而排除了那些無(wú)關(guān)的和干擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射，簡(jiǎn)化了TDR的信號(hào)判斷過(guò)程。
DATR-6000自問(wèn)世以來(lái)，顯示出不同凡響的技術(shù)性能，在探測(cè)地埋擠壓絕緣故障時(shí)成功率達(dá)98%，探測(cè)電網(wǎng)饋電線、配電饋電線、PILC故障和某些水故障成功率在70%以上。
5結(jié)論
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和電纜故障探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)人員的不懈努力**，電纜故障探測(cè)技術(shù)將不斷發(fā)展，新的探測(cè)裝置將不斷更新?lián)Q代，探測(cè)效率和準(zhǔn)確性逐步提高，探測(cè)誤差減小并趨于零，探測(cè)過(guò)程中對(duì)電纜的傷害會(huì)逐步降低并接近零。
概述
在電力行業(yè)和一些使用電纜的行業(yè)，特別是在一些復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，要找到地下電纜的故障是十分困難的事。在電纜上使用脈沖的時(shí)間盡量短，且能提高故障探測(cè)效率，是許多電力公司追求的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和科研人員的不懈努力探索，已研制出技術(shù)**、性能優(yōu)良、操作方便的電力電纜故障檢測(cè)設(shè)備，探測(cè)成本降低且效率高，減少停電時(shí)間，為提高供電可靠性、保證工業(yè)生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。
2電纜故障產(chǎn)生的原因
2.1機(jī)械損傷
很多故障是由于電纜安裝時(shí)不小心造成的機(jī)械損傷或安裝后靠近電纜路徑作業(yè)造成的機(jī)械損傷而直接引起的。有時(shí)如果損傷輕微，在幾個(gè)月甚至幾年后損傷部位的破壞才發(fā)展到鎧裝鉛皮穿孔，潮氣浸入而導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底崩潰形成故障。
2.2電纜外皮的電腐蝕
如果電力電纜埋設(shè)在附近有強(qiáng)力地下電場(chǎng)的地面下（如大型行車、電力機(jī)車軌道附近），往往出現(xiàn)電纜外皮鉛包腐蝕致穿的現(xiàn)象，導(dǎo)致潮氣侵入，絕緣破壞。
2.3化學(xué)腐蝕
電纜路徑在有酸堿作業(yè)的地區(qū)通過(guò)或煤氣站的苯蒸汽往往造成電纜鎧裝和鉛包大面積長(zhǎng)距離被腐蝕。
2.4地面下沉
此現(xiàn)象往往發(fā)生電纜穿越公路、鐵路及高大建筑物時(shí)，由于地面的下沉而使電纜垂直受力變形，導(dǎo)致電纜鎧裝、鉛包破裂甚至折斷而造成各種類型的故障。
2.5電纜絕緣物的流失
電纜鋪設(shè)時(shí)地溝凹凸不平，或處在電桿上的戶外頭，由于電纜的起伏、高低落差懸殊，高處的電纜絕緣油流向低處而使高處電纜絕緣性能下降，導(dǎo)致故障發(fā)生。
2.6長(zhǎng)期過(guò)荷運(yùn)行
由于過(guò)荷運(yùn)行，電纜的溫度會(huì)隨之升高，尤其在炎熱的夏季，電纜的溫升常常導(dǎo)致電纜的較薄弱處和對(duì)接頭處首先被擊穿。在夏季，電纜故障率高的原因正在于此。
2.7震動(dòng)破壞
鐵路軌道下運(yùn)行的電纜，由于劇烈的震動(dòng)導(dǎo)致電纜外皮產(chǎn)生彈性疲勞而破裂形成故障。
2.8拙劣的技工、拙劣的接頭與不按技術(shù)**要求鋪設(shè)電纜，往往都是形成電纜故障的重要原因。
2.9在潮濕的氣候條件下作接頭
使接頭封裝物內(nèi)混入水蒸氣而耐不住試驗(yàn)電壓，往往形成閃絡(luò)性故障。
3電纜故障探測(cè)方法
3.1錘擊（脈沖）法
這種技術(shù)在一個(gè)簡(jiǎn)單的電纜系統(tǒng)中探測(cè)高祖故障是*有效的。錘擊法包括采用一個(gè)脈沖或沖擊電壓來(lái)沖擊停電的電纜，當(dāng)一個(gè)有效的高壓沖擊脈沖集中在故障區(qū)域時(shí)，故障點(diǎn)就閃絡(luò)，并產(chǎn)生一個(gè)操作人員可聽(tīng)見(jiàn)的沿電纜表面?zhèn)鬏數(shù)腻N擊聲。但探測(cè)電纜故障往往需要幾次錘擊，多次重復(fù)錘擊可能會(huì)損壞電纜。
3.2時(shí)域反射測(cè)量法（TDR）
一種在電纜結(jié)構(gòu)上通過(guò)改變所產(chǎn)生的脈沖反射來(lái)顯示的低壓電弧反射技術(shù)。這種脈沖反射是記錄在TDR的屏幕上，并且同特性圖形（在故障前進(jìn)行和記錄的特性圖形）相比較，或者與同一電纜線路上的健全相所做出的特性圖形相比較。故障點(diǎn)的距離是由圖形散射點(diǎn)來(lái)確定的。TDR是探測(cè)低阻故障的*有效的方法之一。但TDR的圖形分析需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并有經(jīng)驗(yàn)的操作員來(lái)進(jìn)行分析操作。
高阻故障和復(fù)雜的系統(tǒng)，就要求具有更高的能量等級(jí)。高壓電弧發(fā)射的一些方法，例如數(shù)字式電弧反射法和差異電弧反射法，均需要特殊的設(shè)備和嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員。
4探測(cè)裝置
4.1快速裝置探測(cè)器
這種裝置可探測(cè)回路斷電之前當(dāng)電纜**次燃弧時(shí)由故障發(fā)出的波形，而被捕獲的波形，經(jīng)處理儲(chǔ)存在探測(cè)器的監(jiān)視器中，而監(jiān)視器是鏈接在URD系統(tǒng)中通常的斷開(kāi)點(diǎn)。這種裝置有兩個(gè)傳感器，以便監(jiān)視一個(gè)回路兩邊的暫態(tài)故障。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，兩個(gè)暫態(tài)峰值之間的時(shí)間間隔給出了到故障點(diǎn)的距離。FFF能自動(dòng)工作，無(wú)需嚴(yán)格培訓(xùn)的操作人員。此裝置完全可以安裝在URD回路中，作為長(zhǎng)久性的檢測(cè)儀器，以便探測(cè)做發(fā)生的故障。或者說(shuō)故障發(fā)生后，該裝置可作為探測(cè)工具使用。由于該裝置在故障之后采用電纜額定值或低于額定值的電壓，脈沖進(jìn)行一次性的沖擊，而且放電只進(jìn)行一次，因此對(duì)電纜的損害*小。
每一單相的開(kāi)始輻射性或環(huán)形回路，僅進(jìn)需要一臺(tái)探測(cè)器，而三相系統(tǒng)則每相均需要安裝一臺(tái)探測(cè)器裝置，通過(guò)RS-232接口可把故障位置信息發(fā)送到電力公司調(diào)度室快速響應(yīng)的遙控通信計(jì)算機(jī)中心。
4.2**響應(yīng)裝置（FirstResponse）
是一種電池供電的錘擊物高壓耦合器同一種單錘擊來(lái)組成隔離變壓器之間故障電纜段的電纜雷達(dá)系統(tǒng)，并能測(cè)量到故障點(diǎn)的距離。該裝置采用數(shù)字式電弧反射技術(shù)，探測(cè)時(shí)需要高能量的濾波器。在復(fù)雜系統(tǒng)的高祖故障，廠產(chǎn)生干擾信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)一些接頭和星形連接的分接頭干擾探測(cè)，因此需要更高的能量來(lái)快速而準(zhǔn)確的查明故障。專用的送電線路和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通常設(shè)有入孔和管道，這些入孔和管道可能集聚大量的水而導(dǎo)致電纜故障。探測(cè)到水引起的閃絡(luò)的準(zhǔn)確故障點(diǎn)很困難。為探測(cè)閃絡(luò)，電壓能級(jí)或脈沖發(fā)生器的電容必須提高到能引起擊穿為止。要查明紙絕緣的鉛包電纜（PILC）和擠壓絕緣電纜的水故障，使其引起閃絡(luò)的能給就需要達(dá)到5400J，這比探測(cè)URN故障所需能量高出幾倍。這就相應(yīng)的要求裝設(shè)濾波器以便有效的保護(hù)儀器和操作人員免受來(lái)自高壓的危險(xiǎn)。
除上述兩種裝置外，目前***的探測(cè)裝置是故障/電纜分析系統(tǒng)-BiddleDART-6000，在電纜故障探測(cè)方面取得了十分顯著的成效。該裝置可應(yīng)用于多種類型電纜，探測(cè)故障效率高，沖擊時(shí)間短。BiddlDART-6000采用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，用雷達(dá)探測(cè)，可使用常規(guī)的TDR法、電弧反射法、沖擊法（電流沖擊）和衰減法（電壓沖擊）等探測(cè)方法。DART技術(shù)通過(guò)沖擊前和沖擊時(shí)，凍結(jié)一些TDR的軌跡來(lái)提高標(biāo)準(zhǔn)的電弧反射法的探測(cè)能力，從而排除了那些無(wú)關(guān)的和干擾的反射，僅留下由故障引起的TDR反射，簡(jiǎn)化了TDR的信號(hào)判斷過(guò)程。
DATR-6000自問(wèn)世以來(lái)，顯示出不同凡響的技術(shù)性能，在探測(cè)地埋擠壓絕緣故障時(shí)成功率達(dá)98%，探測(cè)電網(wǎng)饋電線、配電饋電線、PILC故障和某些水故障成功率在70%以上。
5結(jié)論
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和電纜故障探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)人員的不懈努力**，電纜故障探測(cè)技術(shù)將不斷發(fā)展，新的探測(cè)裝置將不斷更新?lián)Q代，探測(cè)效率和準(zhǔn)確性逐步提高，探測(cè)誤差減小并趨于零，探測(cè)過(guò)程中對(duì)電纜的傷害會(huì)逐步降低并接近零。