短路时，电缆会承受远超正常工作条件的电流和热效应，这对其结构造成多方面的破坏作用，具体分析如下：

一、导体层的破坏

1. 导体过热与熔化

• 电流剧增：短路时电流可达正常工作电流的数十倍甚至上百倍，根据焦耳定律（$Q=I^{2}Rt$），导体在极短时间内产生大量热量。

• 温度升高：导体温度迅速上升，可能超过其熔点（如铜的熔点为1083℃，铝为660℃），导致导体局部熔化或断裂。

• 实例：在高压电缆短路中，铜导体可能因过热而软化，形成熔珠或气孔，降低导电性能。

2. 导体变形与机械损伤

• 热膨胀：导体受热膨胀，可能挤压周围绝缘层或护套，导致结构变形。

• 电磁力作用：短路电流产生的强大电磁力可能使导体发生弯曲、扭曲或振动，尤其在多芯电缆中，导体间相互吸引或排斥，引发机械损伤。

二、绝缘层的破坏

1. 绝缘材料热老化

• 温度阈值：绝缘材料（如交联聚乙烯、橡胶）的耐热等级有限（如XLPE的长期工作温度为90℃，短路时可能超过250℃）。

• 分解与碳化：高温导致绝缘材料分解，产生气体（如CO、CO₂）和碳化物，绝缘性能急剧下降，甚至形成导电通道，引发永久性击穿。

• 实例：在10kV电缆短路试验中，绝缘层可能因局部过热而出现焦痕或穿孔。

2. 电场应力集中

• 绝缘薄弱点暴露：短路时电压骤降，但残余电压可能在绝缘层缺陷处（如气隙、杂质）形成局部高电场，引发电树枝放电，加速绝缘劣化。

• 水树枝生长：若绝缘层受潮，短路产生的高温可能促进水树枝向电树枝转化，缩短电缆寿命。

三、护套层的破坏

1. 外护套熔化与开裂

• 热传导：导体和绝缘层的热量通过热传导传递至外护套（如PVC、PE），导致护套软化、熔化或开裂。

• 机械保护失效：护套破损后，电缆失去对机械损伤、化学腐蚀和紫外线的防护，进一步加剧内部结构损坏。

2. 金属护套变形与腐蚀

• 电磁力作用：金属护套（如铅套、铝套）在短路电流产生的电磁力下可能变形，甚至与导体短路。

• 电化学腐蚀：护套破损后，金属护套与潮湿环境接触，可能引发电化学腐蚀，降低护套完整性。

四、附件与接头的破坏

1. 终端头与中间接头损坏

• 应力锥击穿：终端头应力锥可能因短路电流产生的电场应力集中而击穿，导致绝缘失效。

• 接头松动与过热：中间接头在短路时可能因电磁力作用松动，接触电阻增大，引发局部过热，甚至烧毁接头。

2. 密封结构失效

• 密封胶老化：短路产生的高温可能使接头密封胶老化，失去密封作用，导致水分侵入，加速绝缘劣化。

五、整体结构破坏的连锁反应

1. 电缆弯曲半径变化

• 导体与绝缘层变形：短路导致的导体和绝缘层变形可能改变电缆弯曲半径，使电缆在运行中承受额外机械应力，引发进一步损坏。

2. 电磁干扰与系统稳定性

• 短路电弧：短路时产生的电弧可能干扰周围设备，甚至引发系统振荡，扩大故障范围。

• 电压骤降：短路导致系统电压骤降，可能影响其他设备正常运行，形成连锁反应。

六、规范与防护措施

1. 短路容量设计

• 根据系统短路容量选择电缆截面积，确保短路时电缆能承受热稳定和动稳定要求。

• 例如：10kV电缆短路电流热稳定系数$C$值需满足$I^{2}t\le C^2{S}^2$（$S$为截面积）。

2. 保护装置配置

• 安装断路器、熔断器等保护装置，在短路时快速切断电流，限制故障持续时间。

• 例如：低压断路器分断时间需小于0.1秒，以减少电缆热损伤。

3. 定期检测与维护

• 通过红外测温、局部放电检测等手段监测电缆运行状态，及时发现潜在缺陷。

• 对老化或损坏的电缆附件（如终端头、中间接头）进行定期更换。