摘要 在簡要分析了ADSS光纜電腐蝕故障的現(xiàn)象和機(jī)理后，提出了用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的概念來控制電腐蝕的條件及相應(yīng)措施。
關(guān)鍵詞 ADSS光纜 電腐蝕
1. 前言
在我國大面積推廣應(yīng)用ADSS光纜的過程中，無論是進(jìn)口還是國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在安裝和運(yùn)行中出現(xiàn)了一些故障案例甚至發(fā)生了斷纜，不免令人擔(dān)憂并產(chǎn)生了困惑和疑慮。
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)各類故障，其中最主要的是電腐蝕故障。
2.電腐蝕的主要模式
統(tǒng)稱為電腐蝕的現(xiàn)象主要包含三種基本模式，分別為擊穿、電痕和腐蝕。這三種模式往往與金具同時(shí)發(fā)生綜合故障，要嚴(yán)格區(qū)分有時(shí)候是不容易的。
2.1擊穿
由于各種原因，在ADSS光纜表面發(fā)生了足夠能量的電弧、產(chǎn)生了足夠大的熱量，使光纜護(hù)套發(fā)生擊穿。產(chǎn)生的擊穿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。擊穿是一種故障，在安裝后發(fā)生的時(shí)間較短。
2.2 電痕
電弧在護(hù)套表面形成放射（電樹枝）狀碳化通道稱為電痕，然后不斷加深，在張力的作用下開裂并露出紡綸，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。
2.3 腐蝕
由于通過護(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、護(hù)套減薄，這種現(xiàn)象稱為腐蝕。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�，F(xiàn)象。
3. 形成電腐蝕故障的主要因素
在工作時(shí)受到張力的ADSS光纜處于導(dǎo)線周圍空間存在的強(qiáng)大電磁場中，光纜對導(dǎo)線和大地之間的電容耦合使之處于一個(gè)空間電位的位置。在空間電位的作用下，潮濕或污穢（不可避免）的光纜表面對接地的金具產(chǎn)生一個(gè)接地漏電流并發(fā)熱，熱量使光纜表面水份蒸發(fā)，隨機(jī)（不可控）地形成干燥帶，阻斷了表面漏電流。當(dāng)干燥帶兩端的電位足夠高時(shí)就產(chǎn)生了放電形成電�。ǚQ為“干帶電弧”）。
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。
3.1 接地漏電流
根據(jù)蘇格蘭Hanterstor西海岸的數(shù)據(jù)：接地漏電流小于0.3mA時(shí)不發(fā)生電弧。因此0.3mA被公認(rèn)是不發(fā)生電弧的門檻值；當(dāng)接地漏電流超過門檻約0.5mA時(shí)，將產(chǎn)生電�。浑S著接地漏電流超過1mA，電孤隨之嚴(yán)重；但當(dāng)接地漏電流更大（約超過5mA）時(shí)，電弧活動(dòng)將停止，即大電流不產(chǎn)生電弧。
試驗(yàn)結(jié)果還表明：電腐蝕的程度與光纜承受的張力有關(guān)。
3.2光纜承受空間電位的標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，ADSS光纜外護(hù)套能承受的空間電位分兩級。
A級：PE護(hù)套≤12KV；
B級：AT護(hù)套≥12KV。
B級護(hù)套的上限在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中未作規(guī)定，通常的提法為20~25KV。
3.3 活動(dòng)長度
接地漏電流是由空間電位驅(qū)動(dòng)的。
在輸電線路的某一檔距上，假設(shè)光纜與導(dǎo)線間距不變（弧垂一致）并與大地間距不變（事實(shí)上不可能、僅是假設(shè)），光纜表面各個(gè)點(diǎn)與接地的金具末端距離變化很大，在檔距中央的感應(yīng)電壓雖然很高，但充電常數(shù)很大，充電電流極小，光纜表面無漏電流；隨著接近安裝在桿塔的金具末端，感應(yīng)電壓急劇趨于零同時(shí)接地漏電流變大，在接地的金具末端接地漏電流達(dá)到最大值， 如滿足起弧條件，電腐蝕就發(fā)生了。從接地漏電流開始變大的某一點(diǎn)到金具末端的距離稱為“活動(dòng)長度”，也即電腐蝕最易發(fā)生的危險(xiǎn)區(qū)域。
因此，在一個(gè)檔距內(nèi)存在兩個(gè)活動(dòng)長度。
3.4 雙回路相位的影響
光纜懸掛點(diǎn)上的空間電位受三相導(dǎo)線相位排列的影響，單回路相位變化幾乎無影響，雙回路導(dǎo)線的相位變化影響很大。
在雙回路系統(tǒng)中，就ADSS的安裝“空間”而言：ABC-ABC相位是最小的，其他相位均有不同程度的擴(kuò)大，尤以ABC-CBA相位的“空間”為最大。
對某一懸掛點(diǎn)而言：雙回線因一側(cè)停電而單回運(yùn)行時(shí)較復(fù)雜，空間電位有可能變小，也可能變大。
3.5 其他影響
除了相位影響，當(dāng)某光纜的懸掛點(diǎn)一定，其空間電位還會(huì)受導(dǎo)線和地線的直徑、導(dǎo)線的分裂、金具和光纜的風(fēng)擺等情況的影響
4. 案例
4.1 故障案例
某ADSS光纜，工作在220KV雙回路系統(tǒng)中約1年，發(fā)生斷纜事故。經(jīng)檢查，斷纜處AT
外護(hù)套明顯呈融溶狀，紡綸外露有明火痕跡，防振鞭明顯龜裂炭化。再檢查未斷纜處，多處發(fā)現(xiàn)孔洞和防振鞭對光纜造成的燙傷壓痕并己碳化。 經(jīng)核對，光纜懸掛點(diǎn)的空間電位較高，靜態(tài)設(shè)計(jì)掛點(diǎn)約23KV, 動(dòng)態(tài)掛點(diǎn)超過了30KV，防振鞭離金具予絞絲末端約10Cm。
4.2 成功案例
某ADSS光纜，工作在220KV雙回路垂直分裂系統(tǒng)中近5年，靜態(tài)設(shè)計(jì)掛點(diǎn)的空間電位約15-18KV。經(jīng)歷了多次臺(tái)風(fēng)襲擊，工作始終正常。在例行檢查中，打開防振鞭，對防振鞭和光纜進(jìn)行仔細(xì)檢查。結(jié)果表明：防振鞭表面光潔如新，廠家商品號清晰可見。光纜表面光滑，除防振鞭夾緊處光纜外護(hù)套顏色稍深（原始色）外，無電腐蝕故障痕跡。防振鞭離金具予絞絲末端約50 Cm。
又如某工作在110KV系統(tǒng)中己超過6年的ADSS光纜，防振鞭離金具予絞絲僅為10-20cm，至今工作正常，沒有發(fā)生任何電腐蝕故障。
5.電腐蝕的控制
就目前所知，所有的電蝕故障都發(fā)生在“活動(dòng)長度”區(qū)內(nèi)，因此，要控制的范圍也集中在活動(dòng)長度區(qū)間。
5.1靜態(tài)控制
在靜態(tài)條件下，工作在220KV系統(tǒng)中的AT護(hù)套ADSS光纜，其掛點(diǎn)的空間電位應(yīng)控制在不大于20KV（雙回和多回共架線路應(yīng)更低）；工作在110KV及以下系統(tǒng)中的PE護(hù)套ADSS光纜，其掛點(diǎn)的空間電位應(yīng)控制在不大干8KV。靜態(tài)掛點(diǎn)的空間電位設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到：
�。�1）系統(tǒng)電壓和相位排列（雙回路及多回路很重要）。
�。�2）桿塔型狀（包括塔頭和呼稱高）。
�。�3）絕緣子串的長度（根據(jù)污移等級其長度有變化）。
（4）導(dǎo)/地線的直徑和導(dǎo)線的分裂。
�。�5）與導(dǎo)線和地面及交越物的安全限距。
�。�6）張力/弧垂/跨距的控制（在無風(fēng)、無冰及在年平均氣溫條件下，其負(fù)荷不大于光纜的ES即25%RTS；在設(shè)計(jì)氣象條件下，其負(fù)荷不大于光纜的MAT即40%RTS）。
�。�7）應(yīng)對跳線（耐張桿塔）和接地體（如水泥桿拉線）加以研究并考慮其影響。
5.2動(dòng)態(tài)控制
在動(dòng)態(tài)條件，工作在220KV系統(tǒng)中的AT護(hù)套ADSS光纜，其掛點(diǎn)的空間電位應(yīng)控制在不大于25KV；工作在110KV及以下系統(tǒng)中的PE護(hù)套ADSS光纜，其掛點(diǎn)的空間電位應(yīng)控制在不大于12KV。動(dòng)態(tài)條件至少應(yīng)考慮到：
�。�1）系統(tǒng)電壓是標(biāo)稱電壓，在某種情況下會(huì)有+/-（10～15）%的誤差，取正公差；
�。�2）金具串（主要是懸垂串）和光纜的風(fēng)擺；
�。�3）原相位換位的可能性；
（4）雙回路系統(tǒng)單回路運(yùn)行的可能性；
�。�5）本地區(qū)的污移實(shí)際情況；
�。�6）可能會(huì)有的新的交越線和物；
�。�7）沿線的市政建設(shè)和開發(fā)計(jì)劃狀況（有可能墊高地面）；
（8）其他對光纜會(huì)發(fā)生影響的情況。
6. 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電容耦合的空間電位（或電場強(qiáng)度）造成大致為0.5～5mA的接地漏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，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）AT或PE護(hù)套ADSS光纜的靜態(tài)空間電位設(shè)計(jì)應(yīng)分別不大于20KV或8KV，在最惡劣的動(dòng)態(tài)條件下應(yīng)分別不大于25KV或12KV。光纜是可以安全運(yùn)行的。
�。�3）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。同時(shí)應(yīng)對ADSS光纜的振動(dòng)損害和其他防振方法（如適用的防振錘）進(jìn)行研究。
（4）不能簡單地以系統(tǒng)電壓等級和/或離相導(dǎo)線的距離憑經(jīng)驗(yàn)確定光纜的安裝位置（常稱為“掛點(diǎn)”），應(yīng)根據(jù)每一塔型的具體情況計(jì)算掛點(diǎn)的空間電位。
（5）盡管近幾年屢有ADSS光纜電腐蝕故障發(fā)生，但大量的實(shí)踐己證明，ADSS光纜在110KV系統(tǒng)中可以繼續(xù)推廣應(yīng)用；用于220KV系統(tǒng)的ADSS光纜在充分考慮到靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工況后，也可以繼續(xù)推廣應(yīng)用。
�。�6）在確保ADSS光纜質(zhì)量的前提下，規(guī)范工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行條件，ADSS光纜的電腐蝕是可以控制的。建議抓緊制訂和實(shí)施相應(yīng)規(guī)范/規(guī)程。
