ADSS光纜電腐蝕故障的分析和預(yù)防

國(guó)網(wǎng)濱州供電公司 董斯峣 段元超 韓玉英

ADSS光纜電腐蝕故障的分析和預(yù)防

國(guó)網(wǎng)濱州供電公司 董斯峣 段元超 韓玉英

1 前言

ADSS光纜因其獨(dú)特的特點(diǎn)而在電力通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，大部分的ADSS光纜用于老線路通信改造，安裝在原有的電力桿塔上。ADSS光纜對(duì)原有的電力桿塔是一種“添加物”，而原有的桿塔在設(shè)計(jì)時(shí)并不考慮有任何其他物體的添加。因此，ADSS光纜只能適應(yīng)原有的桿塔條件，盡量去尋找有限的安裝空間。這些“空間”主要包括：桿塔強(qiáng)度、空間電位強(qiáng)度（與導(dǎo)線的間距和位置）和與地面或交越物的間距。一旦這些相互關(guān)系失配，ADSS光纜就容易出現(xiàn)各類(lèi)故障，其中最主要的是電腐蝕故障。

我公司的光纜網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)、話音、變電站圖像監(jiān)控以及供電所網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)的傳送，而大部分的光纜是和高壓線路同桿架設(shè)的ADSS光纜。怎樣合理的架設(shè)ADSS光纜和怎樣維護(hù)好光纜網(wǎng)絡(luò)就擺在了工作人員的面前。

2 故障案例

2.1 故障案例1

2013年12月5日，大霧，××站至××電廠的光纜發(fā)生斷纜事故，經(jīng)檢查，斷點(diǎn)在防振鞭和預(yù)絞絲之間，斷纜處AT護(hù)套明顯呈融溶狀，紡綸外露有明火燒斷痕跡，再檢查防振鞭，已明顯龜裂炭化。沿線各級(jí)桿子檢查，發(fā)現(xiàn)在懸掛點(diǎn)附近光纜有多處孔洞和AT外護(hù)套碳化現(xiàn)象。如下圖：

2.2 故障案例2

2013年12月20日，大霧天氣，××電廠至××站110KV線路上的ADSS光纜斷，斷點(diǎn)出現(xiàn)在跨路處兩級(jí)鋼管塔之間，經(jīng)查，紡綸外露有明火燒斷痕跡。

說(shuō)明：××站至××電廠線路為110KV雙回鋼管塔線路，導(dǎo)線排列為豎排方式，運(yùn)行時(shí)間約1年多。線路附近有焦化廠、碳素廠等污染企業(yè)。離開(kāi)這幾個(gè)企業(yè)后，線路桿型改為水泥桿，再檢查光纜則沒(méi)有孔洞和AT外護(hù)套碳化現(xiàn)象。

××電廠至××站亦為110 KV雙回線路，桿型為鋼管塔。因跨公路此處光纜與高壓導(dǎo)線間的距離比別處小，高壓導(dǎo)線排列方式為豎排。

3 故障分析

3.1 電腐蝕原理

ADSS光纜雖然為全介質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是光纜架設(shè)在高壓導(dǎo)線附近，導(dǎo)線周?chē)臻g存在電場(chǎng)，光纜對(duì)導(dǎo)線和地之間的電容耦合使光纜處于一個(gè)空間電位的位置。在污穢地區(qū)，天氣大霧、霜露或小雨時(shí)，潮濕的污穢在光纜表面形成一個(gè)電阻層。在空間電位的作用下，光纜表面對(duì)鐵塔或鋼管塔上的光纜接地金具之間產(chǎn)生電流，稱(chēng)為接地漏電流。此時(shí)，電流生熱造成水份蒸發(fā)，水份蒸發(fā)到一定程度在光纜表面形成小段的干燥帶，阻斷了電流。這干燥帶上承受了光纜表面對(duì)地的感應(yīng)電壓，這個(gè)感應(yīng)電壓值足夠高，超過(guò)空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，便發(fā)生放電形成電弧。這就是人們常說(shuō)的干帶電弧。電弧放電，電流又產(chǎn)生，這樣反復(fù)來(lái)回發(fā)生。

電腐蝕發(fā)生的基本條件是要有一定的漏電流和足夠高的空間電位。

3.2 電腐蝕的種類(lèi)

如果ADSS表面產(chǎn)生了足夠能量的電弧和足夠大的熱量，光纜護(hù)套就會(huì)發(fā)生擊穿。擊穿是一種故障，通常有熔融狀邊緣的穿孔，常伴有同時(shí)燒斷紡綸而使光纜強(qiáng)度急劇下降，到維持不了張力的那一刻致使斷纜。

電弧在護(hù)套表面形成放射（電樹(shù)枝）狀碳化通道稱(chēng)為電痕，然后不斷加深，在張力的作用下開(kāi)裂并露出紡綸，有時(shí)轉(zhuǎn)換成擊穿模式。電痕也是一種故障，在安裝后發(fā)生的時(shí)間比擊穿模式要長(zhǎng)。

由于通過(guò)護(hù)套的泄漏電流產(chǎn)生了熱量，使聚合物慢慢失去結(jié)合力并最終失效。表現(xiàn)在表面粗糙、凹凸不平、護(hù)套減薄，這種現(xiàn)象稱(chēng)為腐蝕。腐蝕是緩慢發(fā)生的，在光纜壽命期間是必然要發(fā)生的正常現(xiàn)象。

3.3 討論分析

兩次故障均發(fā)生在降水較少的秋冬季節(jié)，且周邊均有污染企業(yè)，環(huán)境較差。在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有降水沖刷的情況下，污穢物在光纜表面形成了均勻的一層，遇到大霧天氣，潮濕的污穢物形成導(dǎo)電層，和本就接地的金具間放電，形成接地漏電流。鋼管塔或鐵塔是直接接地的，而水泥桿則不是，這是在檢查××站至××電廠的線路時(shí)發(fā)現(xiàn)桿型為水泥桿上的光纜沒(méi)有孔洞和AT外護(hù)套碳化現(xiàn)象的重要原因。

因?yàn)锳DSS光纜發(fā)生電腐蝕要有兩個(gè)基本條件：即一定的漏電流和足夠高的空間電位。

漏電流是受空間電位驅(qū)動(dòng)的，而空間電位和光纜的懸掛點(diǎn)，雙回、多回線路的導(dǎo)線和相位排列方式、桿塔型狀等因素有關(guān)。因光纜對(duì)原有的電力桿塔是一種“添加物”，所以有些因素一時(shí)不好解決，我們針對(duì)光纜的懸掛、金具的安裝等著手分析解決。

4 解決辦法

（1）導(dǎo)線周?chē)嬖谥詫?dǎo)線為中心的電磁場(chǎng)，離中心越遠(yuǎn)，電位越低，磁場(chǎng)強(qiáng)度就越弱。所以光纜懸掛點(diǎn)在離地安全距離足夠的情況下，將掛點(diǎn)下移，這樣以降低光纜所處的空間電位。

（2）防振鞭與預(yù)絞絲末端要保持合適的距離，若防振鞭的安裝位置正好處在電腐蝕發(fā)生的“活動(dòng)長(zhǎng)度” 區(qū)間內(nèi)，從接地漏電流開(kāi)始變大的某一點(diǎn)到金具末端的距離稱(chēng)為“活動(dòng)長(zhǎng)度”，與光纜一樣會(huì)發(fā)生電蝕，甚至于誘導(dǎo)光纜電蝕并產(chǎn)生綜合故障。

防振鞭與預(yù)絞絲末端的安全距離

（3）桿型為鋼管塔的懸掛點(diǎn)，在金具和鋼管塔間增加絕緣子，調(diào)整放電爬距（增大放電電阻，減小接地漏電流），這樣金具和鋼管塔不直接相連，即使光纜表面有污穢，因有絕緣子加以隔離，電阻很大，無(wú)法產(chǎn)生足夠大的漏電流，就不會(huì)產(chǎn)生電弧，這樣就在一定程度上保護(hù)了光纜。圖片如下：

5 結(jié)論

（1）運(yùn)行中受到張力的ADSS光纜護(hù)套的電腐蝕是由通過(guò)電容耦合的空間電位（或電場(chǎng)強(qiáng)度）造成大致為0.5-5mA的接地電流和干帶電弧引起。如果采取措施使接地漏電流控制在0.3mA以下，形不成連續(xù)電弧則護(hù)套的電腐蝕原則上不會(huì)發(fā)生。相關(guān)科研部門(mén)曾提出用憎水劑法、絕緣劑、電子輻照交連護(hù)套和半導(dǎo)體護(hù)套等技術(shù)來(lái)提高光纜的耐腐蝕能力,但這些技術(shù)尚在研究中，也存在一些無(wú)法實(shí)現(xiàn)和解決的問(wèn)題。目前最現(xiàn)實(shí)有效的方法仍是控制光纜的張力和空間電位。

（2）靜態(tài)空間電位為20KV（多為220KV系統(tǒng)）或8KV（多為110KV系統(tǒng)）系統(tǒng)中的防振鞭離金具予絞絲末端分別為不小于（1-3）m或0.5m是改善ADSS光纜電腐蝕的有效措施之一。在環(huán)境污染較嚴(yán)重地區(qū)同時(shí)桿型為鋼管塔的,在金具和桿塔之間加掛絕緣子增大放電電阻,實(shí)踐證明是一種切實(shí)可行的辦法，我公司對(duì)上述光纜架設(shè)方式進(jìn)行了改造，在金具和掛點(diǎn)間增加絕緣子后，截止發(fā)稿，本區(qū)域光纜未再發(fā)生電腐蝕現(xiàn)象。

（3）盡管近幾年屢有ADSS光纜電腐蝕故障發(fā)生，但大量的實(shí)踐已證明，ADSS光纜在舊線路施工中占有很大優(yōu)勢(shì)，在110KV系統(tǒng)中運(yùn)行，只要合理選擇懸掛點(diǎn)，同時(shí)在施工中增加絕緣子，是可以繼續(xù)推廣應(yīng)用的。

（4）本文結(jié)合光纜實(shí)際運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在確保ADSS光纜質(zhì)量的前提下，規(guī)范光纜的施工設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制光纜的安全運(yùn)行條件和參數(shù)，光纜是可以安全運(yùn)行的，并且可以為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更好更多的保障。