電力電纜具有供電安全、可靠，適宜煤礦井下特殊環(huán)境而在礦山得到了廣泛應(yīng)用。常用高壓電力電纜主要有紙絕緣繞包型、交聯(lián)聚乙烯絕緣擠包型及橡膠絕緣擠包型等。井下電纜運(yùn)行環(huán)境相對(duì)比較惡劣，生產(chǎn)負(fù)荷不均勻性等綜合外界因素，致使電纜容易發(fā)生故障，影響供電安全、可靠。正確分析電纜故障產(chǎn)生的原因，了解電纜敷設(shè)環(huán)境，確切判斷出電纜故障性質(zhì)，選擇合適的探測(cè)方法，快速、準(zhǔn)確地判定出故障點(diǎn)，能夠提高供電可靠性，減少故障修復(fù)費(fèi)用及停電損失。

1 電纜故障分析

1.1 故障原因

（1）機(jī)械損傷引起的電纜故障占電纜事故很大比例。安裝時(shí)碰傷電纜、機(jī)械牽引力過大而拉傷電纜及過度彎曲而損傷電纜；直接受外力損壞以及自然現(xiàn)象造成的損傷，如車輛擠壓、巖石冒落砸傷、環(huán)境腐蝕等，易造成電纜本體故障。

（2）絕緣受潮主要是中間接頭、終端接頭安裝工藝不良造成密封失效而導(dǎo)致潮氣侵入，破壞絕緣性能。

（3）絕緣老化變質(zhì)電纜絕緣介質(zhì)內(nèi)部氣隙在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生游離使絕緣下降；過熱也會(huì)引起絕緣層老化變質(zhì)造成絕緣下降。

（4）過電壓大氣過電壓與操作過電壓、故障暫態(tài)過電壓作用使電纜絕緣擊穿形成故障。

（5）設(shè)計(jì)和制造工藝不良中間接頭和終端接頭的防潮、電場(chǎng)分布設(shè)計(jì)不完善、材料選用不當(dāng)、制作工藝不良、不按操作規(guī)程要求制作等，都會(huì)造成電纜頭絕緣故障。

（6）材料缺陷電纜本身絕緣層材料缺陷；包纏絕緣層過程中，絕緣層上出現(xiàn)褶皺、裂損、破口和重疊間隙等缺陷；電纜接頭附件制造缺陷，不符合規(guī)程或組裝時(shí)不密封等；對(duì)絕緣材料維護(hù)管理不善，造成電纜絕緣層受潮、臟污和老化。

1.2 故障性質(zhì)

電纜故障從形式上可分為串聯(lián)與并聯(lián)故障。串聯(lián)故障指電纜一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體斷開；并聯(lián)故障是指導(dǎo)體對(duì)外絕緣層或?qū)w之間的絕緣下降，不能承受正常運(yùn)行電壓?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際故障形式有許多種組合，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，高壓電纜故障大部分是單相對(duì)地絕緣下降引起故障。電纜故障等效電路如圖1所示。

根據(jù)故障電阻Rf與擊穿間隙G,電纜故障性質(zhì)分為開路、低阻、高阻與閃絡(luò)性故障。開路故障Rf≈∞，擊穿間隙G在直流或高壓脈沖作用下?lián)舸?。低阻故障Rf一般小于100Ω，可用高壓脈沖擊穿；高阻故障絕緣電阻Rf一般大于400Ω，可用高壓脈沖擊穿。閃絡(luò)性故障絕緣電阻Rf≈∞，可用直流高壓或高壓脈沖擊穿。預(yù)防性試驗(yàn)中發(fā)生的故障多屬閃絡(luò)性故障。現(xiàn)場(chǎng)還有一種封閉性故障，多發(fā)生于電纜接頭和電纜外護(hù)套無明顯破損痕跡的電纜本體，在某一試驗(yàn)電壓下絕緣擊穿，待絕緣恢復(fù)，擊穿現(xiàn)象便消失，但不能維持正常運(yùn)行電壓。

2 電纜故障探測(cè)

2.1故障探測(cè)步驟

電纜故障探測(cè)一般要經(jīng)過判斷、測(cè)距、定點(diǎn)3個(gè)步驟。

（1）電纜故障性質(zhì)判斷

應(yīng)初步了解電纜敷設(shè)、故障及修復(fù)情況、故障發(fā)生地點(diǎn)及排除經(jīng)過、電纜規(guī)格、絕緣方式、接頭形式、絕緣種類、接頭的精確位置、周圍環(huán)境情況以及運(yùn)行、校驗(yàn)情況，包括試驗(yàn)電壓、時(shí)間、泄漏電流及絕緣電阻數(shù)值、歷史故障記錄等。這些情況對(duì)確定故障類型與嚴(yán)重程度是十分重要的?，F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的各種信號(hào)指示、跳閘范圍等現(xiàn)象，初步判斷故障性質(zhì)。利用兆歐表測(cè)量電纜絕緣電阻值，短路放電火花大小判斷絕緣狀況，用萬用表進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，判定故障電阻是高阻還是低阻；閃絡(luò)性還是封閉性故障；是接地、短路、斷線，還是組合型故障；是單相、兩相還是三相故障。統(tǒng)計(jì)煤礦井下電纜故障情況，高阻及閃絡(luò)性故障占總數(shù)的95%之多，一般多為相間或相對(duì)地高阻或低阻故障，而泄漏性高阻最為常見，且絕大多數(shù)故障集中表現(xiàn)在各種電纜頭上。

（2）電纜故障測(cè)距

根據(jù)電纜故障性質(zhì)和電纜敷設(shè)狀況，現(xiàn)場(chǎng)常用行波法進(jìn)行故障測(cè)距，即在電纜一端使用測(cè)試儀器確定故障距離。低阻、短路、斷路故障采用低壓脈沖反射法，通過觀察故障點(diǎn)反射脈沖與發(fā)射脈沖的時(shí)間差測(cè)距。通過識(shí)別反射脈沖的極性，判定故障的性質(zhì)及計(jì)算故障點(diǎn)距離。斷路故障反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相同，短路故障的反射脈沖與發(fā)射脈沖極性相反。高阻與閃絡(luò)性故障應(yīng)用脈沖電壓法和脈沖電流法，使用測(cè)試儀器使電纜故障在直流高壓或脈沖高壓信號(hào)作用下?lián)舸?，儀器測(cè)試故障擊穿產(chǎn)生的瞬間脈沖信號(hào)，通過觀察放電電壓脈沖在觀察點(diǎn)與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間測(cè)距。脈沖電流法與脈沖電壓法區(qū)別在于：脈沖電流法是通過線性電流耦合器測(cè)量電纜故障擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號(hào)；脈沖電壓法是通過電容、電阻、電感分壓器測(cè)量電壓脈沖信號(hào)，儀器與高壓回路有電的耦合。井下常用電壓脈沖法測(cè)試故障電纜，其接線原理如圖2所示。

該測(cè)試方法適用于泄漏性高阻故障及閃絡(luò)性高阻故障。圖中已充電的大容量電容器作為大功率直流電源，通過球隙擊穿短路將電壓加到故障電纜使故障點(diǎn)閃絡(luò)放電形成瞬間短路，球間隙擊穿后，由閃測(cè)儀記錄脈沖波形并進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理，計(jì)算出故障點(diǎn)距離。根據(jù)電纜型號(hào)及故障性質(zhì)，調(diào)節(jié)球間隙間距使電纜承受的最高沖擊電壓為電纜耐壓值的3~5倍，使故障點(diǎn)充分放電。

（3）故障定點(diǎn)

電纜故障定點(diǎn)常用方法有沖擊放電聲測(cè)法、音頻感應(yīng)法、聲磁同步檢測(cè)等。煤礦井下電纜裸露懸掛較多，現(xiàn)場(chǎng)采用沖擊放電聲測(cè)法定點(diǎn)比較直觀、簡(jiǎn)單、方便。即利用閃測(cè)儀初步計(jì)算出故障點(diǎn)距離，判斷出故障點(diǎn)大概位置，利用故障點(diǎn)瞬間沖擊閃絡(luò)放電與球間隙擊穿放電同步的原理進(jìn)行故障定點(diǎn)。故障點(diǎn)擊穿放電，產(chǎn)生較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)，便聽到“啪”“啪”聲音，利用這種現(xiàn)象在井下便可十分準(zhǔn)確地進(jìn)行故障定位。