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电力电缆故障测试的基础知识
交联聚乙烯电力电缆故障点测试
摘要
关键词
目录
引言
第一章 概述
人类社会发展到17世纪初发明了电，从那时候起，人类为实现工业、农业、国防等各行业的电气化，需要把电能从发电厂传送到用户。
电能的传输如同自来水系统中，水要通过管道才能供给人们使用一样，电是通过电线、电缆输送给用户的。
因此，电线、电缆是实现电气化不可缺少的，而且是大量使用的器材。
用于电力传输和分配的电缆称为电力电缆。
电线可分为裸导线和绝缘电线两大类。
他们都是由高电导系数材料（铜、铝）制成的导线，在导线外表面具有轻型绝缘层或保护层的称为绝缘电线，否则称为裸导线。
电力电缆通常也是由高电导系数材料组成的导电线芯（单芯或多芯），并由油浸纸、橡皮、塑料等绝缘材料组成重型绝缘层和保护层，以防止机械损伤、化学侵蚀和潮气的作用等。
电力电缆和绝缘电线并没有严格的界限。
一般来讲，电缆用于电压较高、传输功率较大、可靠程度要求较高的场合。
因此，电缆的线芯截面积比较大，绝缘层比较厚，电气性能要求高，护层结构质量要求较高。
设计和制造既经济、可靠，又耐用的电力电缆和正确安装、使用、维护电缆线路是电力行业的重要任务之一。
电力电缆线路由电缆、电缆附件及线路构筑物三部分组成。
电缆是电缆线路的主体。
电缆附件是指电缆线路中除电缆本体之外的其他部件和设备，如中间头、终端头、高压充油电缆线路中的塞止盒、绝缘连接盒、压力箱等，高压充气和压力电缆线路中的供气和施加压力设备等，这些附件可起到导体连接、绝缘和密封保护作用。
线路构筑物是电缆线路中用来支撑电缆和安装电缆附件的部分，如电缆杆、引入管道、电缆进线室及电缆井、沟、隧道等。
在大多数情况下，用架空线传输电能要比用电缆的成本低。
但是，随着社会的进步与工农业生产的发展，电缆用量在整个传输线路中所占的比列逐年提高。
电缆线路与架空线路相比，具有下列优点：
（1）不易受周围环境和污染的影响，送电可靠性高。
（2）线间绝缘距离小，占地少，无干扰电波。
（3）地下敷设时，不占地面与空间，既安全可靠，又不易暴露目标。
（4）电力电缆具有绝缘层和保护层，使人们不会直接接触到导体，有利于保证人身安全。
（5）运行安全可靠，运行维护工作量少。
（6）电容较大，有利于提高功率因数。
因此，在城镇市区人口稠密的地方，大型工厂、发电厂、交通拥挤区、电网交叉区等要求占地面积小，安全可靠，减少电网对交通运输、城市建设的影响，一般多采用电缆线路输电；在严重污染区，为了提高输送电能的可靠性，多采用电缆；对于跨度大，不宜架设架空线的过江、过河线路，或为了避免架空线路对船舶通航或无线电干扰，也多采用电缆；有的国防与军事工程，为了避免暴露目标而采用电缆，也有的因建筑与美观的需要而采用电缆。
电缆线路虽然具有上述优点，但也存在着不足之处：
（1）成本高，一次性投资费用比较大。
（2）电缆线路不易变动与分支。
（3）电缆故障侧寻与维修较难，需要具有较高的专业技术水平的人员来操作。
（4）电缆附件制作工艺要求高。
图1-1是世界上架空线和电缆的工作电压发展图。
由图可见，在电力工业发展初期，电缆落后与架空线路的发展，随着工业的飞速发展，电缆与输电架空线的工作电压等级几乎是同步发展。
这是因为，随着电缆制造技术的发展，提供了制造与输电架空线路相同电压等级电缆的可能性；另一方面，说明电缆已成为近代电力网络提高工业电压等级不可缺少的组成部分，现在世界上工业发达的国家，在研究1000kV及以上输电问题的同时，都在进行相应电压等级电缆的研究和试制工作。
1949年以前曾生产过极少量的600V以下橡皮电缆，主要电缆产品几乎全部依赖进口。
新中国成立以后，我国的电缆工业得到了迅速的发展。
以油浸纸电力电缆为例，1950年生产出3kV电力电缆；1951年开始生产6kV电力电缆；1953年开始生产10kV电力电缆；1956年就达到35kV；1958年开始试制充油电缆；1964年我国自行试制的66kV充油电缆即投入运行。
以后陆续生产出110、220、500kV电压等级的电缆并投入运行。
图1-1架空线与电缆工作电压逐年发展图
目前，35kV及以下电压等级的交联聚乙烯绝缘电力电缆已被广泛地推广与使用。
可以肯定，社会的不断进步，将促使我国电力工业的飞速发展，而电力电缆必将在我国的现代化建设中发挥越来越大的作用。
因此，不断提高电力电缆的制造、安装和维护水平，也将成为摆在我们电力工作者面前的一项重要课题。
第二章 电力电缆的结构组成及分类
第一节 线 芯
任何一种电力电缆，其基本结构均由导电线芯、绝缘层和保护层三个部分组成。
下面对各个组成部分作以简单的介绍。
一、线芯材料
电力电缆线芯的作用是传输电流，提供负荷电流的通路，线芯的损耗主要由导体截面和材料的电导系数来决定。
为了减少电缆线芯的损耗，电缆线芯一般由具有高电导系数的金属材料铜或铝制成。
铜作为电力电缆线芯，有许多优点，如电导系数大，机械强度高，加工性能好（易于压延、拉伸、焊接）等，耐腐蚀等，它是被最广泛采用的电缆线芯材料。
但铜可促进某些浸渍剂、硫化橡皮的老化，在这种情况下，可在铜线表面镀锡，使铜不与绝缘层直接接触，以降低老化速度。
铝的电导系数仅次于银、铜和金，它是地壳中最多元素之一，由于铜的资源紧缺，铝愈来愈多地被作为导电材料来取代铜。
铝线与铜线的制造工艺相似，所不同的是铝线的韧炼温度不是400~600℃,而是300~350.韧炼后的铝线，柔软性提高，抗张强度下降。
因此，铝线电缆不宜承受大的张力，多用于固定敷设的电缆线芯。
二、线芯结构方式
为了增加电缆的柔软性或可曲度，较大截面的电缆线芯由多根较小直径的导线绞合而成。
有多根导线绞合的线芯柔软性好，可曲度大，是因为单根金属导线沿某一半径弯曲时，其中心线外部受拉伸，而中心线内部受压缩。
如线芯是由多根导线平行放置而组成，由于导线之间可以滑动。
因此，它比相同截面单根导线做相同弯曲时要省力得多。
为了保证线芯结构形状的稳定性和减小线芯弯曲时每根导线的变形，多根导线组成的线芯均需绞合而成。
如图２－１所示：
图2-1线芯弯曲示意图
（a）平行线芯弯曲前；（b）平行线芯弯曲后；（c）平行线芯弯曲后再恢复平直；（d）绞合线芯弯曲前；（e）绞合线芯弯曲后；（f）绞合线芯弯曲后再恢复平直
不同的电缆应用场合，对电缆线芯的可曲度要求也不同。
可曲度要求高的是移动式电缆，这些电缆多采用橡皮或塑料作为绝缘材料。
油浸纸绝缘电力电缆的可曲度较低，这是因为它的可曲度主要由保护层结构来决定，线芯对电缆的可曲度影响较小，一般只要求线芯在生产制造，安装敷设过程中不致损伤绝缘即可。
一般的，电缆线芯的绞合形式可分为两大类，即规则绞合和不规则绞合。
规则绞合：
导线有规则，同心且相邻各层依不同方向的绞合称为规则绞合。
规则绞合还可以进一步分为正常规则绞合和非正常规则绞合，前者系指所有组成导线的直径均相同，而后者指层与层间的导线直径不尽相同的规则绞合。
另外规则绞合还有简单和复合之分，后者指组成规则绞合的导线不是单根的，而是由更细的导线按规则绞合组成股，再绞合成线芯。
这种结构使线芯柔软性更好，常见于移动式橡皮绝缘电缆，一般的电力电缆则是简单正常规则绞合最为常见。
各种规则绞合结构如图2-2：
图2-2规则绞合截面
不规则绞合：
即指所有组成导线都依同一方向绞合，又称束绞。
虽然束绞工艺简单，成本低，线芯填充系数较高，相同截面积外径较小，可曲度又高，但因其结构稳定性较差，所以电力电缆一般不采用束绞，而绝缘软线或电压等级较低的橡皮绝缘电缆中却多采用束绞。
三、线芯几何结构
电力电缆的线芯按其外形可分为圆形线芯，中空圆形线芯，扇形线芯，弓形线芯等几种。
圆形线芯：
由于其结构稳定，工艺性好，线芯表面曲率平均，35KV以上的高压电缆均采用圆形线芯，对于橡塑绝缘电力电缆一般在3KV以上也都采用圆形线芯。
中空圆形线芯：
这种线芯主要用于充油或充气电缆的线芯，我国中空线芯主要有两种结构。
其一是用镀锡硬铜带做成螺旋支撑，支撑的直径由所需的油道或气道直径的大小来确定，在支撑外面有规则地，同心地绞合镀锡导线。
其二是由型线绞合而成，内层为Z型线，其余各层均为均匀质绝缘材料具有高度的抗潮性。
因此，在制造电缆时无需加金属内护层，但它容易受光，热，油，电晕的作用而损坏。
纤维质绝缘材料却具有耐热，耐电，耐用和性能稳定等优点，适于作高压电缆的绝缘材料，它的最大缺点是极易吸收水分，导致绝缘性能的急剧下降，甚至完全被损坏。
第二节 绝缘层
我国电力电缆，特别是高压电力电缆，主要采用浸渍纸绝缘的原因是：
价格便宜；耐热性好；介质损耗小；耐电强度高；使用寿命长；耐电晕性强。
而橡皮，塑料一般用于较低电压等级电力电缆的绝缘。
由于塑料绝缘电缆制造工艺简单，施工方便，易于维护，在较低电压等级下，塑料绝缘电力电缆正在逐步取代油浸纸绝缘电力电缆。
近年来。
，由于塑料工业的进步和发展，使较高电压等级的塑料电缆的研制成为可能，国际上已有500KV的塑料电缆投入运行，我国也已生产出220KV的塑料电缆。
常用的电力电缆绝缘材料有浸渍纸，塑料，橡胶等。
下面分别简述各自的结构与性能。
一、绝缘纸
电缆用绝缘纸的主要成分是纤维素。
纤维素是高分子碳氢化合物。
纤维素具有较高的稳定性，不溶于水、酒精、醚、萘等有机溶剂，同时也不弱碱及氧化剂等起作用。
因此，纤维素做成的纸经久耐用。
另外，纤维素具有毛细管结构，它的浸渍性远大于聚合物薄膜，这也是目前聚合物薄膜未能取代纤维纸的主要原因。
二、浸渍纸绝缘层结构
浸渍纸绝缘电缆的绝缘层一般采用窄条纸带螺旋状包缠。
这样的结构既便于包缠，又可以保证电缆具有一定的可曲度，即电缆沿半径为电缆本身半径的15~25倍圆弧弯曲而不致损伤电缆绝缘。
如果用整张的纸包缠在线芯上，则电缆的弯曲半径应为电缆半径的200倍，这样的电缆根本无法使用。
采用层状纸包缠结构，绝缘层由多层纸组成，这样就减弱了单层绝缘纸对整体性能的影响，使整个绝缘层的均匀度增加，提高绝缘层的击穿强度，降低绝缘层击穿强度的分散性。
包缠绝缘纸带有三种方式：
即搭盖式，间隙式和衔接式。
三、橡胶
橡胶是最早用来做电线，电缆的绝缘材料。
橡胶在很大的温度范围内都具有极高的弹性，柔软性，易变性和复原性，以及良好的拉伸强度，抗撕裂性，耐疲劳，对于气体，潮气，水分具有较低的渗透性，较高的化学稳定性和电气性能。
电缆绝缘用的橡皮以橡胶为主体，加入各种配合剂，经混合形成均匀橡料，再经过硫化而制成弹性。
因此，橡皮是一种复杂的混合物，它的电气，机械，化学，物理性能在很大程度上取决于组成成分和工艺流程。
由于天然橡胶资源的匮乏和合成橡胶工业的迅速发展，近年来，电缆绝缘材料也大量采用合成橡胶。
合成橡胶不仅在数量上满足了人们的需要，在性能上也补充了天然橡胶的不足。
用于电缆行业的橡胶主要有：
天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶、硅橡胶等。
四、塑料
油浸纸作为电力电缆的绝缘材料，自从1890年开始，常用于1~35KV的中低压等级，以及后来发展到500KV及以上的充油电缆。
经过一百年的实践，证明了它的运行是相当可靠的，但是近二十年来国内外某些电压等级的油浸纸绝缘电力电缆或充油电缆正在或逐渐被热塑性挤包绝缘电缆取代。
因此，自1944年塑性电缆产生以来，得到了迅速的发展，现已突破500KV电压等级。
塑料用于电力电缆的主要优点：
（1）能大大简化并改进电线电缆结构
（2）能简化电力电缆制造工艺，生产过程和设备，节省工时
（3）能改进电线电缆技术性能
（4）适宜垂直敷设并简化安装接头技术
用来制作电力电缆绝缘层的塑料主要有：
聚氯乙烯，聚乙烯，交联聚乙烯，聚丙烯，氟塑料等。
下面就前三种常用的塑料作以简单的介绍。
（一）聚氯乙烯（PVC）
聚氯乙烯室电线电缆中应用最早，最广泛的绝缘材料。
它可用作10KV及以下电力电缆的绝缘，也可以用作电线电缆的护套。
聚氯乙烯塑料是以聚氯乙烯树脂为基本的多组分混合材料。
根据各种电线电缆的使用要求，在其中配以各种类型的增塑剂，稳定剂，填充剂，特种用途的添加剂，着色剂等配合剂。
用于绝缘材料的聚氯乙烯树脂主要是悬浮法聚氯乙烯树脂，与乳液聚合的相比较，它的杂质少，并具有较高的电气性能，而且机械强度也较高和耐酸，耐碱，耐油性能好，不延燃，工艺性好。
它的缺点是：
分子结构中极性基团，绝缘电阻系数小，介质损耗大，耐热性能低，热稳定性不高，耐寒性差。
（二）聚乙烯（PE）
聚乙烯是由乙烯径聚合反应而得到的一种高分子碳氢化合物。
聚乙烯作为聚乙烯塑料的主体，在很大程度上决定着聚乙烯塑料的基本性能，而聚乙烯的分子结构则是由乙烯聚合的方法和条件所决定的。
结构的不同，决定了性能的差异。
聚乙烯的合成方法有以下三种：
（1）高压法聚乙烯
（2）中压法聚乙烯
（3）低压法聚乙烯
聚乙烯的冷却方法，对聚乙烯的产品影响较大。
急冷工艺下，生成的晶球体积小，数量多，热塑性好。
但急冷在聚乙烯内部预留的内应力较大，该内应力将导致产品的龟裂。
缓冷正相反，生成的晶球少而大，材料硬，预留内应力较小，所以耐龟裂性能好。
聚乙烯原料来源丰富，价格低廉，电气性能优异，优良的化学稳定性和良好的物理性能。
在通常温度下即具有一定的韧性和柔性，不需要增塑剂，加工方便。
但用于高压电缆绝缘时，必须注意以下几个问题：
（1）耐电晕，光氧老化，热氧老化性能低。
（2）熔点低，耐热性低，机械强度不高，蠕变大。
（3）容易产生环境应力开裂。
（4）容易形成气隙
（5）易燃烧
聚乙烯塑料在电线电缆工业中被大量用于中低压电线电缆的绝缘，内外屏蔽和护套。
为了提高聚乙烯的耐光，热老化和抗氧化性能，可以采用各种老化剂和紫外线吸收剂。
在抗环境应力开裂性能方面，可以在聚乙烯中混入一定量的聚异丁烯和丁基橡胶来对聚乙烯增塑。
（三）交联聚乙烯（XLPE）
交联聚乙烯即是利用化学或物理方法，将聚乙烯的分子结构从直链状改变为三维空间的网状结构。
为了克服聚乙烯的缺点，除了在混料中加入各种添加剂外，主要途径是采用交联。
聚乙烯经过交联后，不仅保持了聚乙烯的原有优良性能，同时还克服了聚乙烯的机械、耐热、耐化学药品、抗蠕变以及抗环境开裂等性能。
物理交联法是用电子加速器产生的高能粒子射线照射聚乙烯，使聚乙烯成为具有结合链状态，具有结合连的聚乙烯分子相互结合而成三维空间网状结构的交联聚乙烯。
因此，物理交联又称辐射交联。
化学交联法是在聚乙烯料中混入化学交联剂，在交联反应中，交联剂分子断开夺取聚乙烯分子中的氢原子，形成具有结合链的聚乙烯分子，他们相互结合而成为交联聚乙烯。
常用的交联剂可分为有机过氧化物和硅氧烷两大类。
采用有机过氧化物作交联剂时，可交联料挤出后需要在较长的管道中加温、加压。
目前，加温加压的方式有两种，其一是高压蒸气，其二是电加热、氮气加压保护。
无水分参加的交联方法又称为干法交联。
有水分参加的交联方法成为湿法交联。
湿法交联制得的交联聚乙烯内部，因为少量的水分存在，其电气性能较差，所以不适合高电压等级的电缆使用。
采用有机硅氧烷作交联剂时，可交联料挤出后需要在一定温度的水或潮气的作用下，使硅氧基水解成不稳定的羟基，同时在催化剂的作用下使聚乙烯交联。
因此又被称为硅烷交联或温水交联。
硅烷交联的特点是不必用特殊的管道式生产线，生产中能耗少，交联度也可达60%，但硅烷交联是在水中完成的，因此电性能较差，只适用于中压以下的电线电缆产品。
目前，大量应用于低压电力电缆，10KV及以下架空绝缘电缆，450/750级及以下的各种绝缘电线，以及控制电缆的线芯等，并有取代聚氯乙烯电力电缆的趋势。
五、气体
在充气电缆，管道充气电缆中，需要充以绝缘气体，这种气体就是绝缘或绝缘层的组成部分。
一般要求这种气体绝缘或绝缘层具有较高的击穿强度，化学稳定性和不燃性。
通常用作电缆绝缘的气体有氮气、六氟化硫气、氟里昂—12气体等。
六氟化硫气、氟里昂—12气体的击穿强度比氮气高得多，价格也较高。
六氟化硫具有很高的热稳定性和化学稳定性，在150条件下，不与水、酸、碱、卤素、氧、氢、碳、银、铜和绝缘材料起作用，在500下不分解。
此外，六氟化硫还具有良好的绝缘性能和灭弧性能，它的击穿强度约为氮气或空气的2.3~3倍，在3~4个大气压下，它的击穿强度与一个大气压下的变压器有相似。
虽然六氟化硫气体具有上述优点，但在火花放电和电弧的高温作用下，也会分解出氟原子和某些有毒的低氟化合物。
这些分解物一经水解，将产生氟化氢等有强烈腐蚀性的剧毒物质。
因此，在使用六氟化硫时必须严格注意防潮。
第三节保护层
为了使电缆适应各种环境的要求，在电缆绝缘层所施加的保护覆盖层，叫做电缆保护层。
电缆护层是构成电缆的三大组成部分之一，它的主要作用是保护电缆绝缘层在敷设和运行过程中，免遭机械损伤和各种环境因素的破坏，如水、日光等，以保持长时间稳定的电气性能。
所以，电缆护层的质量直接关系到电缆的使用寿命。
电缆护层主要分为三大类，即金属护层、橡塑护层和组合护层。
金属护层具有完全的不透水性，可以防止水分及其他有害物质进入到电缆绝缘内部，因此被广泛的用作耐湿性较差的油浸纸绝缘电力电缆的护套。
橡塑护层和组合护层都有一定的透水性，主要用于以高聚物材料作为绝缘的电缆。
组合护层的透水性比橡塑护层要小得多，因此适合于石油、化工等侵蚀性环境中使用的电缆。
除此之外，为满足某些特殊要求如耐辐射，防生物等的电缆护层，叫做特殊护层。
一、金属护层
金属护层通常由金属护套和外护层构成。
金属护套常用的材料是铝、铅和钢，按其加工工艺的不同，可分为热压金属护套和焊接金属护套两种。
此外还有采用成型的金属管作为电缆金属护套的。
外护套一般由内衬层、铠装层和外被层三部分构成，主要起机械保护和防止腐蚀的作用。
二、橡塑护层
橡塑护层的特点是柔软、轻便、在移动式电缆中得到极其广泛的作用。
但因橡塑材料都有一定的透水性，所以仅能在采用具有高耐湿性的高聚物材料作为电缆绝缘时应用。
橡塑护层的结构比较简单，通常只有一个护套，并且一般是橡皮绝缘的电缆用橡皮套，但塑料绝缘的电缆都用塑料护套。
塑料护套的防水性、耐药性较好，且资源丰富、价格便宜，加工方便，因此应用更加广泛。
在地下、水下和竖直敷设的场合，为了增加橡塑护套的强度，常在橡塑护套中引入金属铠装，并把它叫做橡塑电缆的外护层。
在有些特殊场合也采用金属丝编织层作为橡皮电缆的外护层，其主要作用是屏蔽，当然也有一定的机械补强作用。
三、组合护层
组合护层又称为综合护层或简易金属护层。
它在塑料通讯电缆中得到相当广泛的应用，近年来，在塑料电力电缆中也得到了充分的重视。
所谓组合护层，一般都由薄铝带和聚乙烯护套组合而成。
因此，它既保留了塑料电缆柔软轻便的优点，又具有隔潮作用，使它的透水性比单一塑料护套大为减小。
第四节 电力电缆的分类
一、按电压等级分类
电力电缆都是按一定电压等级生产的。
通常用U0/U表示电缆的额定电压，其中U0为电缆线芯导体与金属外护套或金属屏蔽之间的设计电压，一般相当于电缆所处的电力系统的相电压，但有时不完全一致。
U为线芯导体之间的设计电压，也叫线电压。
在我国，按电缆的额定电压等级分类共有19种：
0.6/1、1/1、3.6/6、6/6、6/10、8.7/10、8.7/15、12/15、12/20、18/20、18/30、21/35、26/35、36/63、48/63、64/110、127/220、190/330、290/500kV。
通常按电压等级分为以下四大类
（1）低压电力电缆，U≤1kV
（2）中压/中高压电力电缆，6kV~35kV
（3）高压电力电缆，110kV
（4）超高压电力电缆，220~500kV
二、按导体芯数分类
（1）1芯用于输送直流、单相交流、三相交流电，一般中低压大截面电力电缆、高压、超高压为1芯。
（2）2芯用于输送直流或单相交流电
（3）3芯用于三相交流电网中，在35kv及以下各种中小截面的电缆中得到广泛应用。
（4）4芯与5芯用于配电线路
三、按绝缘材料分类
1.油浸纸绝缘
（1）粘性油浸纸绝缘型（统包形、分相铅（铝）包型、分相屏蔽型）
（2）不滴流油浸纸绝缘型（统包形、分相屏蔽型）
（3）充油式电缆（自容式充油电缆、钢管式充油电缆）
（4）气压油浸纸绝缘型（自容式充气电缆、钢管式充气电缆）
2.挤包绝缘
（1）塑料绝缘
1）聚氯乙烯绝缘型（低压电线电缆）
2）聚乙烯绝缘型（中、低压电线电缆）
3）交联聚乙烯绝缘型（高、中、低压电线电缆）
（2）橡胶绝缘
1）天然橡胶绝缘型（矿用电缆、船用电缆、电力电缆）
2）乙丙橡胶绝缘型（矿用电缆、船用电缆、电力电缆）
3）硅橡胶绝缘型（控制电缆、航空电缆、电力电缆）
四、按功能特点和使用场所分类
1.阻燃电力电缆
电缆具有可燃性，阻燃电力电缆与对应的塑料电力电缆的结构基本相同，不同的是阻燃电缆在电缆绝缘或护层中添加阻燃剂，或用能阻燃的绝缘材料等，即使在明火烧烤下也不会燃烧。
2.耐火电力电缆
耐火电力电缆是在导体外增加耐火层，多芯电缆相间用耐火材料填充，其特点是在火灾发生后火焰燃烧条件下，保持一定时间供电，为消防救火和人员撤离提供电能和控制信号，适用于防火有特殊要求的场合。
第三章 电力电缆故障测试的基础知识
第一节 电缆故障产生的机理与原因
一、击穿机理
电缆故障点击穿基本上可分为电击穿与热击穿两种形式。
1.电击穿
电击穿是当电压很高，电场强度足够大时，介质中存在少量的自由电子将在电场作用下产生碰撞游离，自由电子碰撞中性分子，使其激励游离而产生新的电子和正离子，这些电子和正离子获得电场能量后又和别的中性分子相互碰撞，这个过程不断发展下去，使介质中电子流“雪崩”加剧，造成绝缘介质击穿，形成导电通道，故障点被强大的电子瞬间短路。
在电缆故障测试中，使用直流高电压或冲击高电压使电缆故障点击穿，其作用时间很短，这种方法的原理就是属于电击穿。
2.热击穿
热击穿是电缆绝缘介质在电场的作用下，由于介质损耗所产生的热量使绝缘介质温度升高，若发热量大于向周围媒质散发出热量，则温度持续上升，随着温度不断升高，使绝缘介质发生烧焦、开裂或局部熔断，最后导致击穿。
热击穿电压作用时间长，一般发生在电缆运行过程中。
二、产生故障的基本原因
故障产生的原因和故障的表现形式是多方面的，有逐渐形成的也有突然发生的，有单一型的故障，也有复合型的故障。
总之，发生故障后，如果能及时找出故障点，并进行修复，可有效防止故障的进一步扩大。
电缆故障的原因大致可归纳为以下几类：
1.机械损伤
机械损伤引起的电缆故障占电缆故障很大的比列。
有些机械损伤很轻微，当时没有造成故障，但在几个月甚至几年后损伤部位才发展成故障。
造成电缆机械损伤的主要原因有：
（1）安装时损伤：
在安装时不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过度弯曲而损伤电缆。
（2）直接受外力损坏：
在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工，使电缆受到直接的外力损伤。
（3）行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅（铝）包裂损。
（4）因自然现象造成的损伤：
如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。
2.电缆外皮的电腐蚀
如果电力电缆埋设在附近有强力地下电场的地面下（如大型行车、电力机车轨道附近），往往出现电缆外皮铅（铝）护套腐蚀致穿的现象，导致潮气侵入，绝缘破坏。
3.化学腐蚀
电缆路径在有酸碱作业的地区通过，或煤气站的苯蒸汽往往造成电缆铠装和铅（铝）护套大面积长距离被腐蚀。
4、自然力造成损坏
这方面的损坏主要包括：
中间接头、终端头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套的裂损。
因电缆自然膨胀缩和土壤下沉所形成的过大拉力
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