電力電纜的基本結(jié)構和材料特性如下：

基本結(jié)構

1、線芯（導體）：線芯是電纜的核心部分，用于傳輸電能。常用的材料有銅和鋁，銅導體具有良好的導電性能和機械強度，而鋁導體則價格較低且重量輕。線芯通常由多根細絞絲構成，以提高導電性能和機械強度。

2、絕緣層：絕緣層包裹在導體外部，確保電氣隔離，防止電流泄漏。常用的絕緣材料包括交聯(lián)聚乙烯（XLPE）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等。絕緣層需要具備高耐壓、耐化學腐蝕和良好的機械性能。

3、屏蔽層：屏蔽層用于改善電場分布，減少電磁干擾。常見的屏蔽材料包括金屬帶、金屬箔或編織的銅絲。屏蔽層可以有效防止外界電磁場對電纜的影響。

4、護套層：護套層保護電纜免受外界環(huán)境的損害，如水分、機械損傷等。常用的護套材料包括PVC、PE等，具有良好的防水、防腐蝕和機械保護性能。

材料特性

1、導體材料：

銅：具有優(yōu)異的導電性能和機械強度，但價格較高。

鋁：價格較低，重量輕，但導電性能略遜于銅。適用于大規(guī)模配電。

2、絕緣材料：

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）：具有高耐壓、耐高工頻和脈沖電場擊穿強度、低介質(zhì)損耗角正切值、化學穩(wěn)定性好、耐熱性能優(yōu)異和機械性能優(yōu)異的特點。

聚乙烯（PE）：成本低，耐化學腐蝕，適用于低壓電纜。

聚氯乙烯（PVC）：價格低廉，耐化學腐蝕，適用于中低壓電纜。

3、屏蔽材料：

金屬帶：如鋁帶或銅帶，具有良好的導電性和機械強度。

金屬箔：如鋁箔或銅箔，具有優(yōu)異的導電性和屏蔽效果。編織銅絲：具有良好的柔韌性和屏蔽效果。

4、護套材料：

PVC：價格低廉，耐化學腐蝕，適用于大多數(shù)環(huán)境。

PE：具有良好的柔韌性和耐化學腐蝕性能，適用于需要柔韌性的場合。

電力電纜擊穿的物理化學機理主要包括以下幾種形式：

1、電擊穿：在高電壓、強電場下，介質(zhì)中的少量自由電子在電場作用下發(fā)生碰撞游離，形成電子和正離子。這些電子和正離子繼續(xù)與中性分子碰撞，產(chǎn)生更多的自由電子和正離子，形成“雪崩”效應，最終導致絕緣介質(zhì)擊穿。

2、熱擊穿：在長時間運行過程中，由于介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量使絕緣介質(zhì)溫度升高，當散熱不足以抵消發(fā)熱量時，溫度持續(xù)上升，最終導致絕緣介質(zhì)燒焦、開裂或局部熔斷。

3、化學擊穿：絕緣材料在長期高電場、高溫度和高濕度環(huán)境下工作，會引起化學反應，導致絕緣材料失效。例如，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣材料在運行過程中，交聯(lián)副產(chǎn)物緩慢釋放，抑制了電場畸變，增加了擊穿強度。

4、局部放電擊穿：局部放電會在絕緣介質(zhì)中形成空間電荷積累，長時間承受運行電壓可能導致絕緣老化，甚至發(fā)生熱擊穿或電擊穿。

5、機械損傷：外部機械損傷如機械應力、拉伸、壓縮、剪切等作用力，可能導致絕緣層破損，進而引發(fā)擊穿。

6、環(huán)境因素：如溫度升高、濕度增加等環(huán)境因素會加速絕緣材料的老化過程，降低其絕緣性能。

電力電纜絕緣層老化的主要因素包括以下幾個方面：

1、電老化：電纜在長期運行過程中，絕緣材料在高電場作用下逐漸劣化，導致局部放電和樹枝狀生長，最終引發(fā)絕緣擊穿。這是引起電纜絕緣老化的最主要因素。

2、熱老化：電纜在運行中產(chǎn)生的熱量和周圍環(huán)境溫度會導致絕緣材料內(nèi)部的化學結(jié)構發(fā)生變化，加速絕緣材料的降解反應，使其變脆變硬，電氣和機械性能下降。

3、化學老化：電纜絕緣材料在運行環(huán)境中會受到化學物質(zhì)的侵蝕，如酸堿腐蝕、油類物質(zhì)的化學反應等，導致絕緣材料性能下降。

4、機械老化：電纜在敷設和運行過程中受到機械應力，如拉伸、彎曲、擠壓等，導致絕緣材料的物理結(jié)構損壞，加速老化過程。

5、環(huán)境因素：溫度、濕度、紫外線等環(huán)境因素對電纜絕緣材料的影響顯著。高溫、潮濕、紫外線等都會加速絕緣材料的老化過程。

6、水分侵入：電纜接頭處或電纜敷設環(huán)境中的水分進入絕緣層，形成水樹枝，導致絕緣性能下降。

7、過載運行：電纜長期過負荷運行會導致溫度升高，加速絕緣材料的老化過程，特別是在夏季高溫條件下更為明顯。

8、外力損傷：施工不當或外部機械損傷也會導致電纜絕緣層的物理損壞，加速老化過程。

電力電纜制造工藝缺陷類型主要包括以下幾類：

1、絕緣缺陷：

氣隙缺陷：在制造過程中，絕緣材料內(nèi)部或表面存在氣泡，導致局部放電和絕緣性能下降。

金屬顆粒缺陷：絕緣層中混入金屬顆粒，導致局部放電和絕緣性能下降。

刺穿缺陷：在安裝或運行過程中，雜質(zhì)進入電纜層，導致絕緣層被刺穿。

2、機械損傷：

導體損傷：在制造過程中，導體表面附著金屬顆?；?qū)щ婎w粒混入絕緣層，導致局部放電。

絕緣層損傷：剝離半導體屏蔽層時損壞內(nèi)半導體或絕緣表面有雜質(zhì)，導致絕緣受潮。

3、結(jié)構缺陷：絕緣層厚度不均：絕緣層厚度不足或不均勻，影響電纜的電氣性能。屏蔽層處理不當：應力錐處理不當，導致電纜位移缺陷。

4、材料缺陷：塑料層表面缺陷：包括疙瘩、超差、燒焦、塑化不良、氣孔、氣泡或氣眼、脫節(jié)或斷膠、產(chǎn)生坑眼、包裹問題、表面痕跡和合膠縫不好等。絕緣材料老化：由于熱、化學、機械等因素作用，絕緣材料性能下降。

5、工藝缺陷：剝線工藝不當：剝除絕緣屏蔽層時控制不當，導致刀痕。模具選擇不當：模芯選配過大或過小，導致倒膠而產(chǎn)生塑料層偏芯。溫度控制不當：溫度過高或過低，導致塑料層變形或燒焦。

6、其他缺陷：接地不良：接地線連接不牢固或接地方式不正確，導致接地故障。密封不良：密封不良導致絕緣受潮，影響電纜的長期運行。

電力電纜安裝施工不當?shù)陌咐饕ㄒ韵聨讉€方面：

1、電纜截面積選擇不當或電纜選型不當：實際負載超過了電纜的安全載流量，導致電纜過載，使電纜絕緣被燒毀擊穿。

2、電纜接頭制作不規(guī)范：接頭壓接不緊或安裝工藝不規(guī)范，導致接頭處過熱，燒毀絕緣，引發(fā)事故。

3、電纜敷設安裝不規(guī)范：如直埋電纜時填土中有尖利的雜物、建筑垃圾，或在填土過程中用重物砸、壓等違章操作，導致絕緣機械損傷。

4、施工過程中的操作不當：如電纜敷設方式不符合《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》的要求，導致電纜機械損傷或彎曲半徑過小，影響電纜絕緣。

5、施工隊伍資質(zhì)不足：非專業(yè)的電纜施工隊伍在安裝過程中可能導致電纜頭受力，造成位移，為故障埋下隱患。

6、施工前未進行充分的施工設計審核：如未對工程進行全面檢測，提升工程技術人員素質(zhì)，控制機械鋪設速率，確保電纜與地板無摩擦。

7、電纜終端制作工藝不到位：如主絕緣開剝時刀痕過深、屏蔽層處理工藝不當、應力錐部分尺寸處理不當?shù)?，導致終端故障。

8、外力破壞：如施工過程中未采取必要的保護措施，導致電纜被挖斷或損壞。

9、電纜附件制造質(zhì)量低劣：如中間接頭制造質(zhì)量差，導致附件故障占比高達85%。

10、施工環(huán)境條件惡劣：如在惡劣環(huán)境下進行電纜敷設，未采取相應的防護措施。

環(huán)境因素對電纜擊穿的影響主要體現(xiàn)在溫度、濕度和化學腐蝕等方面。

1、溫度：

高溫：高溫會加速電纜絕緣材料的老化，導致絕緣性能下降，增加電纜擊穿的風險。例如，長期超負荷運行的電纜在高溫下會加速絕緣老化，最終導致絕緣被擊穿。

低溫：低溫會使絕緣材料變脆，容易破裂，降低電纜的耐用性，增加擊穿的可能性。

2、濕度：

高濕度：高濕度環(huán)境會導致電纜絕緣材料吸水，降低其絕緣性能，增加漏電、短路等故障的風險。特別是在潮濕的地下室、礦井等場所，電纜需要具備良好的防潮性能。

低濕度：低濕度環(huán)境下，電纜絕緣材料可能因水分流失而干燥收縮，導致電導率變化和內(nèi)部應力增加，進而影響絕緣性能。

3、化學腐蝕：

酸堿腐蝕：電纜直接暴露在酸堿環(huán)境中，會腐蝕鎧裝、鉛皮、絕緣和護套保護層，加速絕緣材料老化，降低絕緣電阻，增加事故風險。

其他化學物質(zhì)：如油污、塵埃等也會腐蝕電纜絕緣材料，影響其性能。

電纜運行中的局部放電現(xiàn)象具有以下特征：

1、局部性：

局部放電僅在絕緣系統(tǒng)中部分區(qū)域發(fā)生，不會貫穿整個施加電壓的導體。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在絕緣體內(nèi)部或表面的氣隙、雜質(zhì)、導電通道、尖針狀導體或?qū)w表面的毛刺等位置。

2、產(chǎn)生原因：

局部放電的產(chǎn)生與絕緣材料的缺陷有關，如氣隙、雜質(zhì)、裂紋等，這些缺陷會導致電場集中，從而引發(fā)放電。此外，電纜制造過程中混入金屬雜質(zhì)、出現(xiàn)氣孔空洞，或內(nèi)外半導體層不規(guī)則突起也會引起局部放電。

3、類型：

局部放電可以分為內(nèi)部放電、表面放電和電暈放電三種類型。內(nèi)部放電發(fā)生在絕緣體內(nèi)部的氣隙或液體中，表面放電發(fā)生在絕緣體表面，而電暈放電則發(fā)生在高壓導體的高電場區(qū)域。

4、影響：

雖然局部放電不會立即導致絕緣層擊穿，但長期存在會逐漸擴大并加重對絕緣層的破壞，最終可能導致絕緣層的穿透性破壞，引發(fā)電力系統(tǒng)故障。

5、檢測方法：

局部放電檢測方法包括高頻脈沖法、超聲波法、暫態(tài)地電壓（TEV）法和特高頻（UHF）法等。這些方法可以幫助及時發(fā)現(xiàn)電纜的故障，采取相應的維修措施，避免事故的發(fā)生。

6、特征參數(shù)：

局部放電的特征參數(shù)包括放電產(chǎn)生的電流平均值、放電開始時的電壓數(shù)值、局放功率和放電結(jié)束時的電壓。通過測量這些參數(shù)，可以評估電纜的絕緣狀況和運行狀態(tài)。

電纜過載與熱擊穿之間的關聯(lián)性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、過載電流導致的過熱：當電纜長期處于過載運行狀態(tài)時，電流的熱效應會使電纜導體和絕緣材料產(chǎn)生額外的熱量，導致電纜溫度升高。如果散熱條件不佳，溫度持續(xù)上升，最終可能導致絕緣材料的熱擊穿。

2、絕緣材料的老化和損壞：長期過載運行會使電纜絕緣材料加速老化，降低其機械強度和電氣性能。當溫度超過絕緣材料的耐受極限時，絕緣材料可能會發(fā)生脆化、開裂或熔斷，從而引發(fā)熱擊穿。

3、散熱不良：電纜安裝密集或周圍環(huán)境散熱條件差，會導致電纜表面溫度過高，進一步加劇絕緣材料的熱應力。如果散熱不良持續(xù)時間較長，絕緣材料可能無法承受高溫而發(fā)生熱擊穿。

4、機械應力的影響：電纜在長期過載運行過程中，可能會因為機械應力（如彎曲、拉伸等）導致絕緣層損傷，進一步降低其絕緣性能。在高溫條件下，這種損傷更容易導致熱擊穿。

5、環(huán)境因素的影響：電纜所處的環(huán)境溫度、濕度等條件也會影響其熱擊穿風險。例如，在高溫、高濕環(huán)境中，電纜的散熱能力下降，更容易發(fā)生熱擊穿。