10kV+XLPE电缆单相故障快速修复研究优秀毕业论文.pdf

10kv xlpe 电缆单相故障 快速修复研究 10kv xlpe 电缆单相故障 快速修复研究 research on quick repairing of 10kv xlpe cable after single-phase fault 领 域： 电气工程 研 究 生： 冯潇楠 指导教师： 王守相 教授 企业导师： 郭永刚 高工 天津大学自动化学院 二零一二年五月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 天津大学天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 - 1 - 摘摘 要要 随着社会对电力的依赖程度不断提高和城市建设的美化需要， 城区电缆化率 逐年上涨，伴随着电缆运行难度逐渐加大。如何快速修复电缆故障、降低修复成 本，成为关键问题。目前，广泛采用的电缆中间接头材料都是针对三相施工工艺 所设计制造，如何处理单相电缆中间接头的绝缘、密封性能成为新的课题。在电 缆发生单相故障后，修复电缆时，考虑电缆三相绝缘的处理，经常采用的方法是 重新制作一组（三相）电缆中间接头，这不仅造成了未故障两相不必要的损伤还 造成破路面积增大、相应的破路赔偿费用上升，同时电缆接头施工时间延长，以 及耗用材料增加等一系列问题。随着路政管理部门将破路赔偿费用大幅上调，电 缆抢修的破路恢复占用了公司大量成本费用。 开展使用单相电缆修复技术恢复电 缆绝缘密封性能研究工作，可以实现降低电缆修复成本，加快电缆修复速度，降 低施工破路难度的目标。为此，本文提出了改善电缆接头工艺，降低电缆修复成 本，加快电缆修复速度的思路和实施方法。 本文在研究 10kv 电力电缆接头结构及施工过程对电缆质量影响的基础上， 结合电缆故障现象对如何进行电缆单项故障快速修复进行了探讨。首先，介绍了 国内外电力电缆研究的发展现状，对 10kv 电力电缆的概念、结构及应用进行了 论证和分析。然后，从电缆故障的形式和类型入手，分析了电缆接头质量影响因 素与技术控制方法，包括两种电缆附件应用对比结果、10kv 电缆接头故障原因 分析、电缆接头可能存在的质量缺陷及隐患等，并分析了影响电缆接头质量的关 键因素。之后，综合运用本文提出的理论和方法，以 2011 年某个 10kv 故障修复 时现场操作工艺研究为案例，系统阐述了单相故障快速处理方法在实际中的应 用，通过实际分析表明所提方法的有效性，有助于单项电缆故障修复提高质量、 促进创新。最后，通过专家研究论证与实际试运行效果，得出使用单相接头工艺 修复单相故障电缆，可以实现电缆接头施工速度、施工质量、施工成本“三赢” 的目的。 关键词：关键词： 10kv 电力电缆 中间接头 单相故障 快速修复 - 2 - abstract as societys dependence on electricity continues to improve and beautify the needs of the urban construction, urban cable rate is rising year by year, along with the cable running gradually increase the difficulty. how to quickly repair the cable fault and reducing the cost of repair, become a key issue. cable joints material, widely used for three-phase construction process design and manufacture, how to deal with the middle of the single-phase cable joint insulation, sealing performance to become the new topic. cable single-phase fault, cable repair, consider the three-phase insulation of the cable processing, the method is often used to re-create a group (three phase) cable joints, which not only caused not fault the two-phase unnecessary damage resulting in broken road area increases, compensation costs rose the broken road construction time, while the cable connector, and an increase in consumption of materials and a series of problems. compensation costs of destroying roads with the road administration department greatly increased, the cable repair the broken road to recovery occupied the companys costs. carried out using the single-phase cable repair techniques to restore the sealing performance of the work of cable insulation, and can achieve the goal of reducing cable repair costs, speed up cable repair, reducing the difficulty of construction broken road. to this end, this article improved cable connector technology, cable repair costs and speed up the cable repair speed of thinking and method. this article on the study 10kv power cable joint structure and the construction process on the basis of the impact of cable quality, combined with the cable fault phenomena discussed how to cable one single failure quick fixes. first, it introduced the current development of domestic and international power cables, 10kv power cable concept, structure and application demonstration and analysis. then, starting from the forms and types of cable fault, the cable connector factors affecting the quality and technical control methods, including comparison of the two cable accessory applications, failure analysis of 10kv cable connector, and fish bone diagram qualitative analysis of the key factors to affect the quality of cable connector - 3 - comprehensive use of the theories and methods presented in this paper a 10kv bug fixes to 2011 when the site operation process as a case study, described the rapid approach of the single-phase fault in practice, the actual analysis show that the method effectiveness, contribute to a single cable fault repair to improve quality, promote innovation. finally, through expert research and feasibility studies and the actual test run effect obtained using the single-phase connector technology to repair single-phase fault cable, cable connector construction speed, construction quality, construction costs, achieve win-win-win purpose. key words：10kv electricity cable middle joints single-phase fault quick fix - 4 - 目 录 目 录 . 4目 录 . 4 第一章 绪论 . 6第一章 绪论 . 6 1.1 研究背景及意义 . 6 1.2 国内外研究现状 . 8 1.3 研究的主要内容 . 12 第二章 电缆故障的检测与分析 . 13第二章 电缆故障的检测与分析 . 13 2.1 电缆故障分类的确定 . 13 2.1.1 以电缆故障现象分类 . 13 2.1.2 以电缆故障性质分类 . 14 2.1.3 电缆故障总结 . 15 2.2 测试方法分类 . 15 2.2.1 确定故障性质 . 16 2.2.2 初测位置 . 16 2.2.3 精确定点 . 17 2.3 几种检测方法简要说明 . 17 第三章第三章 10 电缆接头质量影响因素分析与技术控制方法10 电缆接头质量影响因素分析与技术控制方法 . 19 . 19 3.1 10kv 电缆结构 . 19 3.2 10kv 电缆中间接头及电缆附件技术特点 . 20 3.2.1 电缆附件的分类 . 21 3.2.2 热缩电缆附件及其特点 . 21 3.2.3 冷缩电缆附件及其特点 . 22 3.2.4 热缩电缆附件与冷缩电缆附件对比 . 22 3.2.5 对比结果 . 23 3.3 10kv 交联电缆故障原因分析 . 23 3.4 可能存在的质量缺陷及隐患 . 25 3.5 电缆接头质量的影响因素及其改进措施 . 26 - 5 - 第四章 电缆单相故障快速修复研究 . 27第四章 电缆单相故障快速修复研究 . 27 4.1 研究背景 . 27 4.2 研发思路 . 27 4.2.1 当前存在的问题 . 28 4.2.2 制定方案及材料选择 . 28 4.3 实施过程 . 29 4.3.1 必须遵循并符合的原则 . 29 4.3.2 具体实施规划 . 29 4.4 操作过程 . 29 4.4.1 主要操作步骤 . 29 4.4.2 工艺流程分解 . 34 4.5 实施效果 . 36 第五章 结论 . 37第五章 结论 . 37 5.1 经济效益 . 37 5.2 社会影响 . 37 5.3 结论 . 37 第六章第六章 总结与展望 . 39 总结与展望 . 39 6.1 全文总结 . 39 6.2 未来展望 . 39 参考文献 . 40参考文献 . 40 致 谢 . 43致 谢 . 43 第一章 绪论 - 6 - 第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 本文所研究对象为电力电缆，其是指用于传输和分配电能的电缆，是在电力 系统的主干线路中用以传输和分配大功率电能的电缆产品，其中包括 1kv 至 500kv 以及以上的覆盖各电压等级、各种绝缘的电缆1。电力电缆的作用是输送 电能，其在发电站的引出线路，城市地下电网，过江、过海的水下输电，企事业 单位及商业、居民的内部供电等领域应用广泛。如今，在城市电网电力线路中， 电力电缆所占的比重与日俱增。 电力电缆具有以下特点： 1）传输电能性能稳定，可靠性更高且不易受周围环境及污染影响。 2）导线间绝缘距离更小且占地少，无干扰电波。 3）采取地下敷设，不占地面空间并美化环境，既安全又不易暴露目标。 4）分布电容较大，降低线路损耗。 5）较少接触外部环境，维护工作量少。 6）电击可能性小。 基于以上优势，在城镇市区等居民人口稠密的地方，或是如发电厂、大型工 厂、电网交叉区、交通拥挤区等要求供电安全可靠且占地面积小的区域内，为减 少架空电网对城市建设及交通运输等环境的影响，一般多采用电缆供电2。在重 点保电地区，为了提高电能输送的可靠性，一般多采用电缆供电；对于连接跨度 较大的过江、过河线路，无法架设架空线而采用电缆供电；某些地区为了避免架 空线路对无线电通信产生干扰，也多采用电缆供电；对于国防与军事工程，为了 安全可靠并避免暴露目标而必须采用电缆供电；对于城市美观的需要，景观及建 筑群落也需要采用电缆供电3。由此可见，电缆的作用十分重要。 以不同绝缘材料为分类标准，电力电缆可以分为以下几类： 1）油浸纸绝缘电力电缆。该种电缆是以特殊油浸纸作为绝缘材料，在安全 可靠的情况下， 造价成本低廉， 使用寿命长， 据资料显示这种电缆使用历史最长。 第一章 绪论 - 7 - 2）橡皮绝缘电力电缆。其绝缘层为橡胶加上调和剂，经过充分混炼后挤包 在导电线芯上，经过加温硫化而成。 3）塑料绝缘电力电缆。这种电缆的绝缘层是塑料材质，常用的绝缘塑料有 聚乙烯（pe） 、聚氯乙烯（pvc） 、交联聚乙烯（xlpe） 。塑料绝缘电缆结构简单、 重量轻，制造加工与敷设安装都很方便，而且不受落差限制，优势明显4。 几种塑料绝缘材质的特点： pe:聚乙烯。其具有良好的化学稳定性，可以抵抗大部份酸、碱、有机溶液 以及热水的侵蚀。电气绝缘性好，无毒无害。 pvc:聚氯乙烯。高温分解会有氯产生，低温环境下使用，价格最便宜。 xlpe:交联聚乙烯。经过交联化合过程后具有极佳的电气性能、抗老化特性 及较好的耐热性。其负载能力强，同等截面下可通过较大电流；耐腐蚀性较好， 不易融化分解；机械强度高，可承受较大的拉力及其它机械应力。 在绝缘材料研究中，科研人员普遍认为绝缘材料在理想的状态下，应该是具 有优良的绝缘性能和热导电性能5。因为聚氯乙烯绝缘是热塑性材料，所以它的 晶体结构决定了该种材料的性能。实验中发现，在电和热的共同作用下，其内部 会由于温度升高而产生软化变形，致使其绝缘性能下降直至损坏。交联聚乙烯绝 缘材料使用特殊工艺（化学或物理方法，使聚乙烯分子由线性结构转变为主体网 状分子结构） ，使热塑性的聚乙烯转变为热固性的交联聚状态，从而大大提高了 耐热性和机械性能，变得不易收缩，受热以后不易熔化，而且保持了优良的电气 性能6。综上所述，交联聚乙烯构成的绝缘材质具有良好的电气性能和其它优越 性，是当前非常理想的绝缘材料。 由此，我们引出本文中研究对象交联聚乙烯电缆。 交联聚乙烯电缆是以交联聚乙烯作为绝缘的塑料电缆，xlpe 是英文全称 cross linded polyethyene 的缩写。交联聚乙烯改变了聚乙烯分子使其变成一 种网状结构，可以在较高温度下保持抗变形能力。交联聚乙烯电缆具有极佳的电 气性能、极佳的抗老化特性及超强的耐热变形，显著改善了聚氯乙烯绝缘电缆的 性能7。通常聚氯乙烯绝缘电缆长期工作温度一般只有 70，而交联聚乙烯绝缘 电缆的长期允许工作温度可达到 90。相对聚氯乙烯绝缘电缆，在同等截面规 格下，如果在 130保持弹性状态，交联聚乙烯电缆的载流量可提高 25%左右8。 第一章 绪论 - 8 - 因此，在实际应用中，相对于聚氯乙烯绝缘电缆，可采用截面低一档的交联聚乙 烯绝缘电缆来进行取代，实现节省原料的目的。 交联聚乙烯的比重为 0.92g/cm3，而聚氯乙烯绝缘比重为 1.35g/cm3。由于 综合性能要更强，按国家标准（gb/t12706-2002）允许交联聚乙烯绝缘的厚度小 于聚氯乙烯绝缘。 所以日常使用的交联聚乙烯绝缘电缆比聚氯乙烯绝缘电缆直径 要小，重量要轻，安装敷设方便。 xlpe 电缆比其他同类电缆轻，而且终端处理也较为简单。由于 xlpe 电缆不 会出现因为滴油而导致无法敷设的情况，所以不用过于考虑安装走向的路线，而 且其所使用的附件结构比较简单，应用更加方便9。 综上所述，交联聚乙烯绝缘电缆性能优异，其具有结构简单、重量轻；耐热 性好、负载能力强；不易熔化、耐腐蚀程度高；不易变形、机械强度高等优异特 性，有着其它绝缘材质无法比拟的优点，从而越来越被用户广泛地认同10。 1.2 国内外研究现状 交联聚乙烯（xlpe）绝缘电缆的使用和发展历史虽然只有短短几十年，但由 于其绝缘性能优异、传输容量大、机械性能好，安装维护方便，生产工艺简便利 于大规模生产等优点，随着材料工业及相关产业的不断发展，使交联聚乙烯电缆 在电力系统中的应用日益广泛11。 目前，交联聚乙烯绝缘电力电缆在输配电系统中的实用电压已达到500kv， 并已试验运行600kv的交联聚乙烯绝缘电力电缆。在发达国家，早在20世纪三四 十年代就已有中低压的交联聚乙烯绝缘电力电缆投入运行。 从表 1.1 可见，随着电压增加，油纸绝缘、聚氯乙烯绝缘、不滴油纸绝缘、 丁基橡胶绝缘等品种的电缆已无法适应，于是聚乙烯、交联聚乙烯合成橡胶绝缘 材料在第二次世界大战中迅速发展起来，且速度越来越快，电压等级越来越高。 1972 年后，又发展出了 110 kv 级以上的交联聚乙烯(xlpe)绝缘电缆。 第一章 绪论 - 9 - 表 1.1 各国 xlpe 和 pe 电缆发展动态 国家 年代 品种 电压等级 kv 容量 mva 截面 mm2 最大场强 kv mm- 1 绝缘厚度 mm 备注 美国 美国 瑞典 瑞典 日本 日本 日本 法国 法国 西德 西德 西德 意大利 匈牙利 1970 1981 1973 1973 1970 1970 1978 1969 1981 1968 1981 xlpe xlpe xlpe xlpe 充硅油的 xlpe xlpe xlpe xlpe pe pe pe pe 乙丙胶 pe 138 345 145 245 66 154 （187） 225 250 （225） 400 110 220 400 150 120 300 160 139 500 1000 1200 1500 400 240 10.0 7.0 12.0 20.0 15 8.3 15.0 10.0 6.3 26.2 20.0 25.0 22.0 27.0 24.3 试验安装 研制品 正式运行 现场试验 正式运行 正式运行 研制品 试验运行 研制 已运行 试验性 研制 已运行 水冷电缆 系统 第一章 绪论 - 10 - 0 100 200 300 400 500 600 01900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 年代 工作电压/kv 图 1.1 电缆电压等级发展曲线 （国外油纸、国内油纸、塑料绝缘） 如图1.1三条曲线从左至右分别为国外油纸绝缘电缆、国内油纸绝缘电缆、 塑料绝缘电缆电压等级发展曲线，由图可见，以交联聚乙烯绝缘电缆为代表的塑 料绝缘电力电缆发展速度较快。如日本xlpe绝缘电缆电压等级的发展历史 为:1955年首次研制成功；1961年达到33kv；1962年达到66kv；1965年达到77kv， 1969年即可生产110kv的xlpe绝缘电缆。 这种速度代表了发达工业国家交联聚乙烯绝缘电缆的发展速度，如表1.1所 示各国xlpe和pe绝缘电缆发展动态。 目前日本已使用的xlpe绝缘电缆已占整个电 力电缆用铜量的85% ，且275 kv交联聚乙烯绝缘电缆已投入运行，并已研制使用 标称截面为2000mm2的500kv交联聚乙烯电缆。北欧、东欧、前苏联等国家也已大 量生产这种类型电缆。 瑞典于1965年开始研究生产xlpe绝缘电缆， 到1975年， 12kv 等级的xlpe绝缘电缆已占70%，2484kv的xlpe绝缘电缆已占100%，1964年美国 低压级油纸、 塑料电缆一起使用， 15kv以上开始试用pe和xlpe绝缘电缆。 德国pvc 绝缘电缆甚至使用到610kv等级，英国多使用不滴流油纸绝缘电缆，塑料电缆 受到限制。1970 年各国在1030kv，低压电压电缆领域中，pe使用量为16% ， xlpe使用量为6%8% ，到了70年代后期，美国因为解决了电缆绝缘中电树枝、 水树枝等绝缘材料问题，使在那一时期的pe 和xlpe 绝缘电缆有了很大发展，在 15kv级系统中大量使用塑力缆， 而油纸绝缘电缆几乎被淘汰， 如表1.2所示为1971 年美国使用电缆品种的百分比。 第一章 绪论 - 11 - 表1.2 1971年美国使用电缆品种百分比 品种 中压配电 低压配电 设备连接线 油纸 xlpe pe pvc 乙丙 丁基 0.7 43.0 50.8 1.1 5.1 87.9 2.8 3.1 1.1 5.1 86.6 6.5 2.7 1.1 1.1 1975 年橡塑绝缘电缆已开始领先于油纸绝缘电缆。美国橡塑绝缘中纸压电 缆所占比例已达99% ，其中15 kv 级pe 和xlpe 为95% ，乙丙为2% ，油纸绝缘 电缆小于1%。德国1 kv塑料电缆已占90% ； 10 kv xlpe 占5% ，pe 占8% ，pvc 占12% ，油纸占72% ； 2535 kv xlpe 占34% ，油纸占42% ，80年代油纸降为 20% ，xlpe 升为56%。英国1 kv 及以下，pvc 和xlpe占67% ，80 年代升到75%。 80 年代末、90 年代初，10 kv 中，xlpe 绝缘电缆将略超过油纸，特别是新上 项目，油纸绝缘电缆将被淘汰，2030 kv 中，xlpe 绝缘电缆加上其他橡塑电 缆占80%或更高， 高压电缆领域， xlpe 绝缘电缆也已达到油纸绝缘电缆占有率。 虽然在超高压等级上，例如765 kv 电压xlpe 绝缘电缆还无法和充油电缆竞争， 但从现在研制出的550 kv xlpe 绝缘电缆的制造水平来看，在不久的将来，xlpe 绝缘电缆赶上或超过充油电力电缆是可能的，这主要是由于xlpe 绝缘电缆可耐 受更高的运行温度，使得电缆可承受更高的载流量。xlpe 绝缘电缆还具有弯曲 半径较小、重量轻、维护和安装都较容易并且不再需要供油系统等优点。 在制造技术方面，初期的交联聚乙烯绝缘使用湿法交联，是以水蒸气作为化 学反应的加压和加热介质。研究认为交联聚乙烯绝缘中含有微孔。经湿法交联的 材质容易被水蒸气在高湿高压下渗透进内部， 可能会增加交联聚乙烯中微孔的数 量及增大原有微孔的尺寸。 所以世界各国技术领先的厂家在科学技术突飞猛进的 20世纪70年代初期，相继推出了干法交联，减少了交联聚乙烯中的微孔和水分， 大大的提升了绝缘材质的可靠性。在70 年代末，交联聚乙烯制造又取得了更大 的发展，发明了了新型的半导电屏蔽材料及超洁净绝缘材料，既完善了交联聚乙 第一章 绪论 - 12 - 烯本来就十分良好的电气、 物理性能， 又进一步的减少了绝缘材质中的杂质含量。 而后在制作工艺上又发明了多层共挤法，减少了层间界面，使交联聚乙烯绝缘电 缆局部放电量大为下降，为超高压电缆的发展奠定了基础12。 在其内部结构的半导电层屏蔽方面， 最初在交联聚乙烯绝缘电缆上使用的是 绕包涂有石墨层的布带。这种方法会使得电缆局部产生很大放电，而且使用此种 方法的电缆一旦被水分侵入将直接接触绝缘，很容易引发电树和水树，因此在国 外70年代就已经被淘汰，而在我国直到80年代各厂间才逐步淘汰了这一工艺，以 交联聚乙烯材质生产在半导电屏蔽并使用三层同时挤出的工艺，取得明显进步， 并且在材料中加入添加防电子发射剂和防水树调和剂， 使得电缆制造技术更加优 化，所制造的电缆性能更加优异。 在绝缘制造方面，90 年代开始，为了减少xlpe绝缘回缩问题，采用了芬兰 公司的消除制造应力装置，使得电缆回缩问题得到改善。 1.3 研究的主要内容 本文主要工作是以 10kv xlpe 电缆作为研究对象，从结构、材质、工艺等方 面加以分析，对单相故障如何进行更快速的修复加以研讨论证。 第一章 介绍了本文的研究背景及意义， 对研究对象的发展及状况做出概述。 第二章 从电缆的故障检测分析着手，以逆向思维从电缆故障为突破口及依 据反向对电缆进行了解。 第三章 在上一章内容的依托下，对电缆的本体结构、施工过程、运行情况 等方面为切入点，全面讨论电缆接头的质量影响因素和质量控制方法。 第四章 以某实际工作为基础实例，提出、应用并全面论证电缆单相故障快 速修复的处理方法并研发具体工艺流程。 第五章 给出本文研究工作的结果和在经济效益及社会影响两方面所取得的 成绩。 第六章 是对本文研究成果的总结，指出了今后再进行更加深入研究或其它 工作的展望与设想。 第二章 电缆故障的检测与分析 - 13 - 第二章 电缆故障的检测与分析 2.1 电缆故障分类的确定 在线运行的电缆线路由于电缆本身可能会存在的质量问题； 在敷设安装及施 工环节可能产生的缺陷，因过载运行、外力破坏等内外部产生的原因，都会导致 电缆在运行当中出现故障。电缆发生故障后，除特殊情况( 如电缆终端头的爆炸 事故，当时发生的外力破坏事故等)可直接观察到故障点外，一般是很难或者是 根本不可能通过正常巡视发现的。要想确定电缆故障点的位置，采用电缆故障的 测试仪器来进行测量是现行较好的方法。因此，想要快速解决故障，必须找准故 障点，首先要开展故障的测寻，由于电缆的故障类型很多，所以其测寻方法也有 所区别，要准确的判断出是哪一种故障类型，相应的采取正确的测量方法，才能 做到快速测寻出该故障点位置。 电缆故障的分类方式也不尽相同，如果按照设备所示的故障现象，可分为低 阻故障和高阻故障两大类。如果是以故障的内在性质来区分，则又可划分为接地 型、短路型、断线型、闪络型、和复合型这五种类别。下面分别叙述电缆故障的 分类和甄别的方法。 2.1.1 以电缆故障现象分类 一般来说，按照故障通过仪器所显示出来的现象来区分，可划分为低阻故障 和高阻故障两大类。 1）低阻故障，包括短路故障和开路故障。 短路故障是指故障电缆的绝缘电阻大幅下降的故障。 其数值接近该电缆的特 性阻抗，或者直流电阻趋近于零。 开路故障是指故障电缆的绝缘电阻类似无连接的开路状态的故障。 其阻值可 能趋于无穷大；也可能和正常电缆的数值相近似，但其电压却不能输送到末端。 2）高阻故障，包括高阻泄露故障和闪络性（高压）故障。 高阻泄露故障是指电缆在进行高压绝缘试验时，随着试验电压的增加，其泄 第二章 电缆故障的检测与分析 - 14 - 漏电流也随之增加，在试验电压升至额定值时，泄漏电流超出许可范围的故障。 闪络性故障是指当试验电压升高至某数值时，泄漏电流的指数即刻升高，并 且伴随不稳定的摇摆；此时稍微调低试验电压，此种现象马上消失但其电缆绝缘 依然保持有极高的阻值，这种现象说明该电缆存在有闪络性故障。 泄漏电阻的数值可表现出高阻故障的本质， 一般来说故障点的直流电阻要大 于该电缆的特性阻抗，其具体表现比较复杂，可能是单纯的高阻泄露故障或高阻 闪络性故障；也有可能是兼具以上两种类型的复合型故障。 2.1.2 以电缆故障性质分类 按照故障性质来区分，可分为接地型、短路型、断线型、闪络型、复合型五 种类型。 1）接地型故障，包括低阻接地和高阻接地。 低阻接地是指接地电阻在100k 以下，表现形式通常是单相接地或者两项、 三相同时接地。 高阻接地是指接地电阻在100k 以上的接地故障， 表现形式通常是单相接地 和多相短路接地。 2）断线型故障，是指电缆内部导体出现问题，导致有一相或多相线芯不连 续的故障。其具体有不完全断线故障（导体受损） 、完全断线故障、完全断线并 接地故障的表现形式。 3）短路型故障，是指电缆在运行中受到诸多因素的作用和影响，造成其线 芯绝缘受到损坏而产生相间短路，或是在相线和地线间产生短路的故障。短路故 障常常伴随接地故障或断线故障而产生。 4）闪络型故障，是指电缆绝缘在某高电压下发生短暂的瞬时击穿，但击穿 所形成的通道随即封闭，其绝缘又迅速恢复的故障。此种故障通常发生在电缆的 预防性试验中，其形成原因是该电缆中间接头、终端松动或者存在连接不紧密和 发生氧化等。 5）混合型故障，是指电缆所发生的故障具有上述特点两种及以上的，则统 称为混合型故障。 第二章 电缆故障的检测与分析 - 15 - 2.1.3 电缆故障总结 综上所述，对于中低压三芯电力电缆，其故障类型多种多样，实质是导体线 芯和绝缘发生问题，导致有一项或多项甚至三相全部出现断线、短路、接地等单 一或复合型的故障，影响了电缆的电气性能。究其根本原因电缆故障可归结为外 力破坏故障及本体老化故障。 电力电缆绝大部分是敷设于地下，属于不容易被发现的隐蔽设备。其敷设深 度虽然满足日常各方面的运行需求，但是无法避免被大型破路施工所影响。由于 部分施工单位前期准备工作不足，忽视地下管网的探寻和校对，并且在施工过程 中盲目求快，对电力设施保护意识比较淡薄等因素，电缆线路的最大隐患就是外 力破坏，其安全运行始终受到威胁。电缆遭受外力破坏发生故障时，因故障点寻 找困难，作业施工复杂、恢复时间长，维修费用高等原因，导致修复困难很大， 如何快速修复故障电缆是当下重点研究问题。 大多数聚合物绝缘在强电场的长期作用下，由于受到电、热、机械、化学等 诸多因素综合作用，其绝缘性能会下降，其击穿场强随着电压作用时间的增长而 降低，最后将导致聚合物绝缘击穿。尤其在接头部分，情况更为严重。为保证电 缆的可靠运行，迫切需要在连接过程中提升其接头质量。 2.2 测试方法分类 电缆线路的故障测试按照顺序流程一般包括故障测距和精确定点。 故障测距 是电缆故障测寻的基础， 是初步判断、 测试、 寻找电缆具体故障位置的关键步骤， 即故障点的初测。有了初测的数据作为参考，就能进一步来确定具体的故障点， 也就是缩小测寻范围进行故障的精确定点。 上一节内容叙述了电缆故障有不同的表现形式和内在性质， 在进行电缆故障 检测与分析时，首先需要通过现象确定其本质。在测试设备、仪器的帮助下进一 步进行更加具体的测寻。电缆故障测试通常要有确定电缆线路的故障性质、初测 故障点位置、精确定点三个步骤。 第二章 电缆故障的检测与分析 - 16 - 2.2.1 确定故障性质 1）短路接地故障，其判断方法为测量绝缘电阻。 首先将故障电缆隔离，断开该线路两端的其它设备。然后用兆欧表或直流电 源测量该故障段电缆的绝缘电阻，要求逐一测试每相导体对地和导体之间，以此 判断是否存在短路接地型故障。 2）断线故障，其判断方法为测量导体的回线电阻。 若测出的绝缘电阻数值正常，下一步做导体的连续性试验。把隔离出来的电 缆一端的三相引出线短路并接地，在该电缆的另一端分别测量导线的直流电阻。 若测出的数值远大于计算值，基本可以判断该电缆导体存在断线故障。 3）闪络故障，其判断方法为加压试验。 如果施行上述两个步骤所得结果都符合标准，未发现异常，就应对该故障线 路采取直流耐压试验。施加的电压一般不超过电缆交接试验电压标准，在直流高 压作用下可以判断电缆是否存在闪络故障。 2.2.2 初测位置 根据上一小节所述，可判断得出电缆故障的性质。由此，可按照相应的故障 类型选择适用的测试设备、仪器，针对故障电缆进行测量。测出测试端与故障点 之间距离的大概范围， 这就是电缆故障点的初测。 初测是故障点测寻的初步成果， 可得出故障点的大概范围。 目前初测常用的方法有电桥法、低压脉冲法、闪络法。 1）电桥法。电桥法可以测量的故障性质一般为单相接地或两相短路，也可 以通过临时辅助线的方法测量三相短路或接地故障。 2）低压脉冲法。低压脉冲法适用范围为故障电阻在100 以下的单相或多 相的接地和短路故障，也可以应用在断线故障上。 3）闪络法。闪络法是使用特殊仪器，以发送低压脉冲的形式进行测量。适 用范围较广，可对低阻接地、短路故障和断线故障进行应用。其还能对闪络性故 障、高阻故障进行测量，原理是可分析故障点放电所产生的电压波形。 第二章 电缆故障的检测与分析 - 17 - 2.2.3 精确定点 由于故障测试设备和测试过程中会产生一定的测量误差， 电缆图纸及原始资 料中也存在误差，由初测可得出电缆故障的故障点的位置范围半径后，依照电缆 敷设走向，可得出故障点距测试端的距离，还必须进行定点实验来确定电缆故障 点的确切位置，以便进行故障检修。 目前定点常用的精确定点方法有声测法和感应法。 1）声测法。利用故障点放电时产生的机械振动向外界传播，使用相关仪器 来收听、辨别该点的具体位置。 2）感应法。利用音频电流通过故障点时电流和磁场的变化，转化为接收装 置所识别的信号的变化来确定故障点的具体位置。 2.3 几种检测方法简要说明 在电缆的日常使用运行中，对故障电缆通常使用的检测方法有以下几种。 1）电桥法。用直流单臂电桥测量电缆故障，其原理是利用电桥平衡时，对 应桥臂电阻的乘积相等，而电缆的长度也和其电阻成正比。用直流单臂电桥(简 称单桥) 测量电缆故障是测试方法中最早的一种，目前仍广泛应用。尤其在较短 电缆的故障测试中， 其准确度仍是最高的。准确度除与仪器精度等级有关外， 还与测量的方法和原始数据正确与否有很大的关系。 2）低压脉冲法。向故障电缆的导体发射一个脉冲信号，工作人员通过仪器 进行观察，计算出故障点发射、反射脉冲的时间差，以此进行测距。此种方法操 作过程简单、波形显示直观、便于理解容易使用。 3）闪络法。对于闪络性故障和高阻故障，一般均先将故障电阻烧低，然后 再用电桥进行测量或用低压脉冲法进行测量。但电缆故障的烧穿，不仅需要的设 备容量较大而且很费时间，况且并不是所有的高阻故障的电阻值都可以轻易烧 低。采用闪络法进行测量，直接用电缆故障闪络测试仪就可进行（免于烧穿的过 程） ，利用电波在故障电缆测试端和故障之间往返一次的时间， 再根据波速来计 算电缆故障点位置，比较快速，缩短了电缆故障的测寻工作时间。 4）感应法。测试原理是当有音频电流流经导体，在线芯外围会产生相应电 第二章 电缆故障的检测与分析 - 18 - 磁波。工作人员用电磁感应接收器在附近或沿着该电缆的路径进行检查，就能通 过接收器将接收到的信号转化并放大后送入耳机或电表， 则耳机中将听到音频信 号，电表也将有所指示。若将线圈沿着电缆线路移动，则可根据声音和电表指示 变化，来判断