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2.1.2.5 聚氯乙烯电缆
聚氯乙烯电缆构造与油浸绝缘纸电缆基本相同，它的绝缘层是采用聚氯乙烯材料，内填充也是采用不吸潮的麻绳等材料，外面再包缠内衬层将线芯固定，最后再挤压上外护套层。此种电缆的外护套有三种形式：无铠装、内钢带或内钢丝铠装、裸钢丝铠装。
聚氯乙烯电缆有如下特点：
（1）具有良好的电气性能，耐油、耐燃，价格便宜。 （2）化学性能稳定，安装维护方便。
（3）介质损失大，且温度升高时其电气性能和机械性能明显下降，因此限制其使用电压在6KV及以下电压等级，且运行温度不得超过65KV。 2.1.2.6 交联聚乙烯电缆
交联聚乙烯电缆的结构与聚乙烯电缆基本相同，它是在电缆线芯上先挤包一层1mm厚的半导体交联聚乙烯，在绝缘层外面也要包一层半导体丁基橡胶或挤包一层半导体层，半导体层外再包一层0.11mm厚的钢带。成缆时线间的空隙也用填料填充使其成圆形，再缠内衬层将三芯固定，最后再挤压外护套进行铠装。
交联聚乙烯电缆具有如下特点：
（1）耐热性能和绝缘性能好，载流量大。 （2）重量轻，结构简单，安装方便。
（3）线芯分相屏蔽，不容易发生相间短路事故。但其价格较贵，成本较高。[4][5][7]
2.2电力电缆故障分类
2.2.1电力电缆故障产生的原因及分类
电力电缆经过敷设和长时间的运行使用，可能会发生故障，影响电力网的安全运行。必须及时分清故障原因，准确判断故障点，从而消除故障。了解电缆的故障原因及故障类型，对于快速的定出故障点十分重要。
2.2.2电力电缆故障原因
电力电缆故障的原因是多方面的，大致可分为以下几种：[8]
(1)机械损伤。机械损伤引起的电缆故障占电缆故障事故的比例较大。例如在安装过程中，不小心碰伤电缆；机械牵引力过大而拉伤电缆；或电缆过度弯曲而损伤电缆，经过长时间运行后就有可能发展成故障。
(2)电缆绝缘的破坏。电缆绝缘的破坏是故障产生的主要原因，特别是塑料绝缘的电力电缆，绝缘在长期电场的作用下，就会发生树枝化放电，使绝缘降解破坏，造成贯
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穿击穿。
电缆密封不严，绝缘层进入水分而受潮，使电缆绝缘性能下降，甚至造成树枝状放电或直接贯穿性击穿，导致电缆出现故障。另外，在大气过电压和电力系统内部过电压的作用下，使电缆绝缘层击穿，形成故障，这种情形下击穿点一般是由于存在材料缺陷。
(3)护层的腐蚀。由于地下酸碱腐蚀、杂散电流的影响，使电缆铅包外皮受到腐蚀出现麻点、开裂或穿孔，致使水分进入电缆也可以造成故障。
2.2.3故障的性质与分类
电力电缆故障的分类方法比较多，通常有以下几种方法：
(1)从故障形式上可分为串联与并联故障。串联故障是指电缆一个或多个导体(包括铅、铝外皮)断开；并联故障是指导体对外皮或导体之间的绝缘下降，而不能承受正常运行电压。导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断的，这种故障一般伴有并联接地或相间绝缘下降的情况。实际发生的故障绝大部分是单相对地绝缘下降故障。电缆故障点可用图2-1所示的电路来等效。Rf代表故障点处绝缘电阻，G是击穿电压为Ug的击穿间隙，Cf代表局部分布电容，上述3个数值随不同的故障情况变化很大，并且相互之问并没有必然的联系。
间隙击穿电压Ug的大小取决于放电通道的距离，电阻R的大小取决于电缆介质的碳化程度，电容C的大小取决于电缆绝缘材料的性质和故障点受潮的程度，数值很小，一般可忽略。
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图2-1 电缆故障等效电路图
[8]
(2)根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为开路、低阻、高阻与闪络性故障。①开路(断路)故障：电缆的各线芯绝缘良好，但有一芯或数芯导体断开。具体表现为电缆相间或相对地绝缘电阻达到所要求的范围值，但工作电压不能传送到终端，或终端有电压，但负载能力很差(低压脉冲测试时，故障有反射且反射波与发射波同相)。②低阻绝缘故障：按照过去工程惯例，凡是电缆故障点的残余绝缘电阻小于10倍电缆特性阻抗的电缆绝缘故障称为低阻绝缘故障。有时把故障点残余绝缘电阻接近零的故障称为短路故障(低压脉冲测试时，故障有反射且反射波与发射波反相)。③高阻故障：按照过去工程惯例，把电缆故障点的残余绝缘电阻大于10倍电缆特性阻抗的故障均称为高阻故障(低压脉冲测试时反射不明显)。④闪络性故障：试验电压升至某值时，泄漏电流突然升高，监视泄漏电流的表针间歇性摆动。电压稍下降时，此现象消失，但电缆绝缘仍有极高的阻值。闪络性故障多是在进行预防性试验时发生，并多出现于电缆中间接头或终端头内。
2.3 绝缘老化的原因及类型
对于固体绝缘材料在使用一定的年限以后，绝缘性能都会呈现一定程度的劣化，这被称为“绝缘老化”。这些损坏和劣化主要是由于机械力的作用、热的作用、电场的 作用、化学腐蚀等因素综合作用产生的。由于绝缘层的介质损耗，可能造成电缆过热，进而加速了绝缘层老化。电缆过负荷或散热不良，安装于电缆密集区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆，穿在干燥管中的电缆以及与热力管道接近的电缆，都会因过热而使绝缘加速老化。绝缘材料老化的表现主要有绝缘电阻下降、介质损耗增大等，对老化了的绝缘材料进行显微观察，可以发现树枝状结构存在。
绝缘材料的老化原因是多样的、复杂的，最具代表性的主要有:热老化、机械老化、电压老化等。[9]
2.3.1 热老化
热老化指的是绝缘介质的化学结构在热量的作用下发生变化，使得绝缘性能下降的现象。热老化的本质是绝缘材料在热量的影响下发生了化学变化，所以热老化也被称为化学老化。一般情况下，化学反应的速度随着环境温度的升高而加快。用于绝缘的高分子有机材料会在热的长期作用下发生热降解，主要是氧化反应，这种反应也被称为自氧化游离基连锁反应，如聚乙烯的氧化反应就是从C-H键中H的脱离开始的。
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热老化使得绝缘材料的电气和机械性能同时产生劣化，绝缘寿命减少，但是最显著的表现还是材料的伸长率、拉伸强度等机械特性的变化。例如,XLPE材料被认为当拉伸率从初始的400%～600%降低到100%时寿命终止。[9]
一般地区，大气的温度对热老化的作用不明显，炎热高温的地区作用相对大些，但不是主要因素，热老化主要是电力设备自身产生的比较大的热量所致，如电能损耗、局部放电等引起的较大的温升。为了防止绝缘材料被氧化，减缓连锁反应的速度，一般都是采用添加抗氧化剂的方法。聚乙烯的抗氧化剂常使用苯酚系化合物，其主要作用是提供H，与氧化老化连锁反应中产生的ROO结合，以阻止连锁反应继续进行。
大量实践经验的积累表明绝缘材料的热老化寿命与温度的关系服从Arrhenius定律，即式2.1:
Ef(T)?fcexp(?A) （2.1） kT
f(T):表示老化状态的物理量；EA:引起老化所必须的能量；T:热力学温度；fC, k:常数，式中,fC, k和k由材料的特性决定。由上式可以看出T越高，对材料的绝缘要求也越高，相同绝缘材料的使用寿命成指数下降。
热氧化老化是热和空气中氧长期联合作用所引起的一种老化形式。由于应用中的绝缘材料大部分都是要和空气接触(空气中氧对氧化机理有很大影响)，热氧化老化是有机绝缘材料老化的一种主要形式，习惯上又称为热老化。
2.3.2 机械老化
机械老化是固体绝缘系统在生产、安装、运行过程中受到各种机械应力的作用发生的老化。这种老化主要是绝缘材料在机械应力作用下产生微观的缺陷，这些微小的缺陷随着时间的流逝和机械应力的持续作用慢慢恶化，形成微小裂缝并逐渐扩大，直至引起局部放电等破坏绝缘的现象，这种现象也被称为“电-机械击穿” 。它对绝缘老化的速度有很大的影响。
2.3.3 电老化
电老化指的是在电场长期作用下，电力设备绝缘系统中发生的老化。电老化机理很复杂，它包含因为绝缘击穿产生的放电引起的一系列物理和化学效应。一般可以用绝缘材料的本征击穿场强表示绝缘材料耐强电场的性能。各种高分子材料的本征击穿场强都在MV/cm的数量级。但是，实际中绝缘材料的绝缘击穿强度比本征击穿强度要小很多。这其中的原因是多种的，比如厚度效应、杂质的混入、制造时产生的气孔、材料的不均匀形成的凸起产生的电极效应等等。总之，本征击穿强度表征的是理想情况下材料的击
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