ADSS光纜電腐蝕探索

導語：ADSS光纜電腐蝕探索一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

adss光纜是一種全絕緣介質的自承式架空光纜。由于ADSS光纜諸多的優點，近年來，威海供電公司大力推廣使用此類光纜，并大多安裝在原有的220千伏線路電力桿塔上，隨著光纜運行時間的推移，其自身的缺陷也逐步地暴露出來，近幾年發生了多起ADSS光纜故障，影響了通信網絡正常運行，從而影響電網的安全可靠運行。

一、故障原因分析

我們對2003年10月至2005年10月的故障記錄進行了統計分析，共發生14次光纜故障，全部發生在220千伏線路上，且大部分故障都發生在多霧多雪等空氣濕度比較大的惡劣氣侯下。此種氣候，故障處理工作人員會面臨重重困難，一是交通不便，其次是高空帶電作業，有時高空作業無法進行，只能等。這會耗費大量的人力、物力，而且拖延了處理故障時間，為此，我們迫切需要解決此問題。圖1至圖3為這些故障的典型照片。

圖1

從圖1中光纜表面出現的螺旋狀痕跡是防振鞭剝離后的真實寫照。從圖中可以看出光纜護套出現深深的印痕，現場可清晰看出防振鞭與光纜接觸部位的邊緣護套有發白現象（炭化），除與防振鞭接觸部位外，光纜表面完好，防振鞭表面有輕微龜裂。

圖2

從圖2可以看出光纜外護套被燒毀露出了芳綸紗，從現場可見內護套表面有破洞，中心FRP被拉斷，防振鞭表面特別是斷頭附近龜裂嚴重，裂紋分布不均，拉斷的芳綸紗有被燒的痕跡。

圖3中螺旋狀物為防振鞭。從圖可以看出防振鞭與光纜接觸部位護套有類似于被烙鐵碰過的熔化現象，并露出芳綸紗。防振鞭表面出現裂紋，分布不均勻，在現場可以看出，兩端部位較中間部位嚴重。

從故障現場及照片可知，防振鞭表面有明顯的“電樹枝”現象，而且分布是不規則和不均勻的，但除與防振鞭接觸部位外，光纜表面沒有樹枝痕跡，也就是說光纜故障發生是局限在金具與防振鞭之間的區域，腐蝕痕跡沿防振鞭呈螺旋狀，距離金具端明顯，遠離金具端則不明顯，甚至沒有。腐蝕嚴重時還會燒毀光纜護套，甚至露出芳綸紗；光纜上半部分和防振鞭的兩端腐蝕現象比較嚴重。從故障現象上可以基本確定，此類故障主要是電腐蝕所引起，為此，我們來看看電腐蝕產生的機理。

二、電腐蝕現象產生的機理

影響或產生電腐蝕的原因較多，如：光纜掛點位置、掛點處的場強、光纜材料、防振鞭材料、施工質量、環境、氣候等因素。掛點處的高場強是形成電腐蝕的主要原因。這里主要是解決已投運光纜的問題，我們從場強分析進行解決。

1、光纜表面接地電流的形成

運行中的光纜，處于導線周圍的強大電磁場中，光纜對導線和大地之間的電容耦合使之處于一個空間電位的位置。在空間電位的作用下，光纜護套表面存在感應電壓，隨著時間的推移，光纜表面受污染且又遇潮濕時，光纜表面形成一電阻層,參見圖4(2)等效電路圖，由圖可知，處于導線和地之間一小段光纜的空間電位是C1和C2兩個電容的分壓，R為污穢的光纜表面潮濕時的表面電阻，在感應電壓的作用下，通過光纜表面電阻向金具、鐵塔產生接地電流，參見圖4(1)。

2、光纜表面電位變化和接地電流變化關系

在任意一段擋距內光纜表面的電位變化和接地漏電流的變化關系可以近似地由圖5來表示；電位沿光纜表面走向分布可以近似地由圖6來表示。

圖5中AA1和BB1段由于桿塔、金具接地屏蔽因素的影響，在AA1和BB1的光纜表面承受很小的電位，而在金具的出口附近光纜表面依然承受很高的電位，由此，在金具附近光纜表面形成巨大的電位差，從而在光纜的金具附近產生明顯的對地漏電流。

圖七可以看出光纜懸掛點距離與電位的分布關系，距離越遠，電位越高，但在中間段幾乎是等電位，電位差可以忽略，即漏電流也可以忽略不計，只是在兩端即金具出口處產生較大的表面漏電流。

3、電腐蝕故障形成的主要因素

在潮濕條件下，強電場會使光纜表面漏電流增加(0.5-5mA)，使得光纜表面局部受熱，導致光纜表面水分失去，形成干燥帶，阻礙接地電流的繼續流動，當干燥帶附近的電荷積累到一定程度時，即兩端的場強足夠高，超過介質（空氣）的絕緣強度時，將產生拉弧放電，這就是我們常說的電弧，電弧瞬間溫度可高達500度甚至更高，電弧現象重復發生導致光纜表面熔化形成電灼傷痕跡。一般電痕現實體現為材料表面的“樹枝化”、灼傷、炭化、熔化等。如圖7所示。由此可知，電腐蝕發生的基本條件是要有一定的漏電流和足夠高的電位。

一般來講，隨著光纜運行時間的推移，受到各種環境因素影響（如環境污染、復冰復雪等）及通過護套的泄漏電流產生的熱量等，使光纜表面聚合物慢慢失去結合力并最終失效，表現在光纜表面粗糙、護套減薄致使光纜腐蝕參見圖8，這種腐蝕在光纜壽命期間是正常現象不會對光纜造成故障，但是，在光纜金具出口處，由于存在巨大的電位差，加上粗糙的光纜表面及交變感應電壓的影響，就再次為干弧放電創造了條件，形成惡性循環，從而加劇了放電。以后由于電腐蝕作用的加強加深，在張力的作用下開裂并露出紡綸紗，最終使得光纜材料的物理性能遭到破壞或熔化形成空洞狀，使光纜護套發生擊穿，直到維持不了張力的那一刻，造成光纜斷纜故障。

通過以上的分析我們知道電腐蝕現象通常發生在線路場強分布變化最激烈的光纜表面，即光纜掛點的金具附近，而實際發生電腐蝕的部位也與上面的分析相吻合。

三、光纜電腐蝕現象的應對措施

從上面的分析可知，對已投運的光纜，如果能有效阻止光纜表面與金具接合處電弧的產生就有可能減少光纜電腐蝕故障的發生。

針對已投運的光纜電腐蝕故障現象，通過調研分析，如果能在光纜表面形成保護層，防止干燥帶的形成，使光纜表面不易形成污垢，即使有少量的污垢遇到雨水后，污垢能在雨水的沖洗下自行脫落，并具有耐高溫性能和良好的阻燃特性及表面抗紫外線照射能力。防止光纜表面老化，增強光纜護套表面的絕緣能力，阻止光纜表面與金具接合處電弧的產生，就可以減少ADSS光纜電腐蝕故障。

為此，我們與研制單位合作，由研制單位開發了FD—X90特種無機納米新型復合涂料，這種涂料部分參數甚至超過了我們提出要求。噴涂后在光纜表面形成一層保護膜，該保護膜阻止“干帶電弧”形成的原理如下：

1、保護膜本身具有良好的防水性，自潔能力強，因此在其表面不易形成污垢；

2、具有極強的附著力，減輕了光纜表面的氧化作用，光纜表面不易形成干燥帶，因此破壞了光纜表面發生電腐蝕的條件；

3、具有良好的絕緣性能，使得在保護膜表面承受高電位時產生的對地漏電流很微弱，達不到產生電弧的電流強度，同時又能將匯聚在保護膜表面的電能有效的泄放；

4、具有良好的耐高溫性能和阻燃特性，其耐高溫性能可達1000℃以上，而電弧產生的高溫為500℃左右，故能有效防止電弧高溫對光纜表面的傷害。

由于是新產品，我們在2005年11月初，分別對220千伏威鳳線、車文線等400基桿塔上的光纜進行實驗，自制了涂刷器械，采用新工藝，將涂料噴涂在最容易發生電腐蝕區域的光纜表面以有效抑制電腐蝕故障的發生。

目前該實驗段光纜運行穩定可靠。2005年12月份，威海遭受了有氣象資料記錄以來最大的一場強暴風雪襲擊，在威鳳線未做實驗的一段線路桿塔處光纜表面發生嚴重電腐蝕現象，而上述實驗光纜段卻經受住了考驗，以往只要遇到惡劣天氣都會或大或小的出現問題，實驗光纜段到目前為止，未發生光纜電腐蝕故障，2007年春檢又對上述實驗光纜段進行了登桿巡視檢查，光纜表皮良好，未有電腐蝕跡象，整個光纜系統運行穩定、可靠，達到了預期目的，大大提高了威海供電公司的光纖網絡運行水平。■