如何解决ADSS光缆在高压环境应用下的电腐蚀问题

问题一：如何解决ADSS光缆在高压环境应用下的电腐蚀问题？ADSS目前在我国应用很普遍，随着应用电压等级的不断提高，ADSS特有的问题“电腐蚀”逐渐增多起来。对ADSS电腐蚀的防护，国内目前有不同的看法，也缺乏长期的运行经验。本文借鉴国内外的研究理论，结合具体实践，提出了一些解决办法。一、电腐蚀理论的简要介绍有关电腐蚀的产生原因，国内外已有许多文献作了系统、深入地研究。一般认为，ADSS光缆附挂于高压环境下，由于环境、气候地影响，外护套易受到电腐蚀及电晕损伤。缆皮表面产生放电，普遍认为是“干带放电”引起的，这种现象易出现在光缆缆皮处于潮湿向干燥过度阶段，而靠近杆塔侧是事故的多发地（因靠近杆塔处的电势梯度最大）。电晕现象在电力系统极为普遍，研究和实践表明，ADSS在运行过程中也存在电晕损伤。ADSS附件（耐张、悬垂等）大多由金属预绞丝构成，而单根预绞丝的尖端在高压感应下，电场最集中，密度最大，场强达到一定程度，便会发生尖端放电，并伴随有发光、发声，这就是所谓的电晕。以上两种电气现象对光缆外护套可造成不同程度的损伤，严重时，短期内就可产生烧焦的疤痕、小孔，另放电时产生的热量、臭氧也使光缆护套融化、变形，缆皮变脆、碳化、开裂，并进一步影响抗拉单元-芳纶，直致光缆断裂。二、电腐蚀防护ADSS光缆电腐蚀地防护主要集中在护套材料的改进与创新。一般认为，空间感应电势≤12KV可用普通的PE材料，在≥12KV、≤25KV的情况下必须要用抗电蚀材料，ADSS光缆应用在≥25KV的情况极少。外护套材料的抗电蚀性，许多世界知名厂商都有自己的发明与专利，并成功应用。通过对护套材料高分子链交联产生交联聚合物，添加特殊材料成分，甚至添加微导电物质，光缆的抗电蚀性比普通PE材料有了较大地提高，即使在污染较大的地区，都有成功运行10年以上的抗电蚀ADSS光缆。缆皮材料的地改进，增强了光缆抵抗电腐蚀的能力。但是，我们不能忽略另一种伤害，电晕放电。电晕产生于光缆金具末端，通常在高压环境下形成。国外在应用于220KV以上的电力线路的ADSS上，普遍使用一种叫防晕环的装置，防晕环装于金具末端，它可有效地降低电场密度，减少金具末端放电的可能。国内ADSS大多应用于220KV以下，出于经济上的考虑（防晕环多为进口）认为在220KV杆塔上，总能找到感应电势较低的挂点，杜绝电晕产生。是的，要找出这样的挂点并不难，但，实际线路状况千差万别，即使同一线路，也存在许多不同类型的杆塔。就铁塔来说，理论计算，塔中央部位是最佳挂点（感应电势最低）。可是考虑到施工的难易，挂点材料的增加费用等，实际选择的挂点多为塔侧。在某些塔型(双回路、多回路铁塔)，如多回相线同相序运行，塔侧感应电势更加接近安全范围边界值，电晕产生的可能大大增加。电晕损伤相对于缆皮电弧灼伤要显得轻微，但它确实存在，虽然短期内看不出问题，时间一长，缆皮在持续地“攻击下”，寿命很难保证。防电晕环在国内目前应用地很少，这不是一种正常现象。欣喜的是国内近期已有用户将防电晕环运用在高电压等级220KV电力线路上，通过运行实践，电晕保护开始为用户接受，这对ADSS光缆在高电压环境下的可靠运行又增加了一条“安全带”。1三、ADSS光缆工程的设计与安装1．工程设计ADSS光缆工程设计大多涉及两个方面：①机械、线路特性②电特性。第一点这里就不多说了，而对于第二点，也就是上面提到的电腐蚀问题，具体到实际就是挂点选择的问题。挂点是否满足要求，需要通过专门的软件计算。需要指出的是，杆塔处空间感应电势与电力线的运行相序有很大关系，同一空间点可能有不同的感应电势，以下图1、图2、图3、图4可清楚、直观地显示出这种变化。“”为挂点VBVB图1图2VBVBAABBCCACBBCA图3图4ACBACBABC图中“A”、“B”、“C”为电力线相序编号，图4为单回路运行。分析上面图形，可以看出，图1状况最差，挂点位置很近“危险”边缘，施工调整的余度几乎没有或很少，稍有不慎，就会超出感应电势的安全范围。因此，设计时，应全面考虑挂点感应电势的变化或能确定线路的实际运行状况，选择合适的挂点并留有一定的富裕度，这样的挂点才是安全的。对于处于“危险”边缘的挂点，建议改在塔中间，毕竟光缆安全第一，施工的方便性应服从光缆的安全性。232．施工工艺ADSS光缆对安装的要求比较高，主要表现在对光缆外护套的保护及弯曲半径的要求。在国内，由于ADSS外护套敷设时受损，在运行中发生电腐蚀加重而导致断缆的事故已有先例。张力放线对光缆皮起到很好的保护，但需要相关的机具、设备。国内许多施工单位恰恰缺乏这些条件，有些甚至连基本的滑轮尺寸都不能满足，光缆是挂上去了，但很可能也“先天不足”了。因此，对于施工单位的选择应多加考虑，既应有硬件－施工机具，也应有软件－施工人员素质，好的施工质量才能带来以后光缆的安全、可靠运行。3．附件安装附件的安装是ADSS敷设的最后一环，光缆金具相对于电力金具轻巧，看起来很容易安装。然而，就是这“容易”的一步，也出现了不少问题。一些施工人员在缠绕预绞丝时，使用金属工具，金属工具在光缆与预绞丝之间撬动很容易损伤缆皮，进而影响光缆的抗电蚀性能。这些问题并不难解决，只要加强施工前的人员技术培训，强调施工人员对光缆的保护意识。在措施上，使用非金属工具或用手安装，都可避免这类损伤。对于螺旋防振器的安装，从这几年的运行经验看，发现与光缆相接触的地方，也出现了电腐蚀现象。这方面的研究报道不多，一般认为很可能是防振器安装于靠近金具末端，此处感应电势梯度很大，加上防振器与光缆相接触的地方易堆积灰尘和脏东西，造成此处缆皮绝缘电阻下降，电流密度上升而形成电腐蚀。国内许多ADSS工程尚未注意这类情况，一个解决的办法是把螺旋防振器安装在远离金具末端，以减少感应电势梯度，降低电流强度。作用在ADSS光缆上的电场如图5。电场干燥状态潮湿状态端点档距中点图5ADSS光缆应用在增加，新型的抗电腐蚀材料和方法也在更深入地研究、开发，相信将来ADSS的应用会更加普遍，应用的电压等级也会更高，更安全。