电缆短路故障是电力系统中常见的故障类型，指电缆相间或相对地绝缘被击穿，导致电流异常增大的现象。其产生原因复杂多样，涉及绝缘老化、外力破坏、安装缺陷、环境因素及过电压等多个方面。以下是具体原因及分析：
一、绝缘性能劣化
绝缘老化
原因：电缆长期运行后，绝缘材料（如交联聚乙烯、聚氯乙烯）受热、电场、机械应力作用，逐渐失去弹性，出现裂纹或孔洞。
案例：某10kV电缆运行15年后，绝缘层厚度从4mm减至2.5mm，局部放电测试发现放电量超标，引发相间短路。
影响：绝缘电阻下降，耐压能力降低，易被击穿。
绝缘受潮
原因：电缆护套破损或接头密封不严，导致水分侵入绝缘层。
案例：某直埋电缆因护套划伤，雨水渗入后绝缘电阻从1000MΩ降至50MΩ，运行3个月后发生短路。
影响：水分在电场作用下电离，产生导电通道，加速绝缘击穿。
绝缘介质缺陷
原因：制造过程中绝缘层存在气泡、杂质或厚度不均。
案例：某35kV电缆生产时绝缘层混入金属颗粒，运行2年后颗粒处电场集中，引发局部放电并发展为短路。
影响：电场分布不均，局部场强过高，导致绝缘击穿。
二、外力破坏
机械损伤
原因：电缆敷设或运行中受挖掘、钻探、车辆碾压等外力作用，导致护套或绝缘层破损。
案例：某城市道路施工时，挖掘机挖断10kV电缆护套，运行1周后因绝缘破损发生相间短路。
影响：直接破坏绝缘结构，形成导电通道。
动物啃咬
原因：鼠类、昆虫等啃咬电缆护套或绝缘层。
案例：某变电站电缆沟内老鼠咬穿10kV电缆护套，导致相对地短路。
影响：护套破损后水分侵入，加速绝缘老化。
环境腐蚀
原因：电缆长期暴露在酸碱、盐雾或潮湿环境中，导致金属护套或绝缘层腐蚀。
案例：沿海地区电缆因氯离子腐蚀，钢带铠装层3年内锈穿，护套破损后发生短路。
影响：护套失去保护作用，绝缘层直接暴露于恶劣环境。
三、安装与施工缺陷
接头制作不良
原因：中间接头或终端头压接不牢、密封不严、绝缘处理不当。
案例：某110kV电缆接头压接时导体间隙过大，运行后接触电阻增大，局部过热引发绝缘烧毁。
影响：接头处电场集中，易发生局部放电或过热。
敷设不规范
原因：电缆弯曲半径过小、牵引力过大或敷设深度不足。
案例：某直埋电缆敷设时弯曲半径仅3倍电缆直径（标准应≥15倍），运行后绝缘层因应力集中出现裂纹。
影响：绝缘层内部损伤，长期运行后发展为短路。
混用不同规格电缆
原因：将不同截面、电压等级或绝缘类型的电缆并联使用。
案例：某工厂将6kV和10kV电缆并联运行，因绝缘厚度差异导致6kV电缆先击穿，引发相间短路。
影响：电场分布不均，薄弱环节先被击穿。
四、过电压与过负荷
雷电过电压
原因：雷击电缆或附近线路，产生瞬时高压。
案例：某山区10kV电缆因雷击感应过电压达50kV（额定电压10kV），绝缘层被击穿。
影响：过电压幅值超过绝缘耐受水平，直接击穿绝缘。
操作过电压
原因：开关操作、故障切除或负荷突变产生的暂态过电压。
案例：某变电站110kV电缆因断路器重合闸产生2.5倍过电压，导致绝缘薄弱点击穿。
影响：反复过电压冲击加速绝缘老化。
长期过负荷
原因：电缆长期承载超过额定电流的负荷，导致导体发热。
案例：某工业园区电缆因过负荷运行，导体温度达90℃（额定70℃），绝缘层3年内碳化，引发短路。
影响：高温加速绝缘老化，降低耐压能力。
五、设计与选型不当
电缆截面选择过小
原因：未考虑负荷增长或短路电流热稳定要求。
案例：某小区电缆按初期负荷选型，5年后负荷增长30%，电缆过热导致绝缘损坏。
影响：长期过载运行，绝缘层加速老化。
电压等级不匹配
原因：将低压电缆用于高压系统，或反之。
案例：某工厂误将1kV电缆接入10kV系统，运行1个月后绝缘击穿。
影响：绝缘层无法承受系统电压，直接击穿。
防护措施不足
原因：未安装避雷器、过电压保护器或接地不良。
案例：某架空入地电缆未安装避雷器，雷击时感应过电压导致绝缘击穿。
影响：过电压无法有效限制，增加击穿风险。
六、维护与管理缺失
巡检不到位
原因：未定期检查电缆外观、接头温度或绝缘电阻。
案例：某变电站电缆接头温度异常未及时发现，3个月后因过热引发短路。
影响：早期缺陷未处理，发展为严重故障。
预防性试验缺失
原因：未按规程进行绝缘电阻、耐压或局部放电试验。
案例：某10kV电缆运行5年未做试验，因绝缘老化引发短路。
影响：无法及时发现绝缘隐患。
应急响应滞后
原因：故障发生后未迅速隔离电源或采取临时措施。
案例：某电缆短路后未及时切断电源，导致故障扩大至整条线路。
影响：增加设备损坏和停电范围。
七、典型案例对比
| 故障类型 | 直接原因 | 间接原因 | 后果 |
|---|---|---|---|
| 机械损伤短路 | 挖掘机挖断电缆护套 | 敷设深度不足、无警示标志 | 大面积停电，修复成本10万元 |
| 绝缘老化短路 | 运行15年绝缘层厚度减薄 | 未做预防性试验 | 相间短路，设备烧毁 |
| 雷击过电压短路 | 雷击感应过电压50kV | 未安装避雷器 | 绝缘击穿，线路跳闸 |
| 接头制作不良短路 | 导体压接间隙过大 | 施工人员资质不足 | 局部过热，绝缘烧毁 |
结论与预防措施
电缆短路故障的预防需从设计、施工、运维全链条管控：
设计阶段：合理选型电缆截面和电压等级，安装避雷器和过电压保护器。
施工阶段：严格按规范敷设电缆，确保弯曲半径和埋深，规范制作接头。
运维阶段：定期巡检、试验，及时处理缺陷，建立故障应急预案。
通过系统化管理，可显著降低短路故障发生率，保障电力系统安全运行。
相关内容