ADSS光缆的电腐蚀问题研究及防范措施邓成飞

ADSS光缆的电腐蚀问题研究及防范措施邓成飞

(国网山东省电力公司乳山市供电公司山东威海264500)

摘要:近年来,随着电力通信事业的发展,长距离、大芯数的光缆在电力通信工程建设中普遍应用,对与之相应的线路专业提出了更高的要求。本文主要以在110kV及以下线路上广泛应用的全介质自承式光缆(ADSS)为论述对象,从如何有效防范光缆电腐蚀的角度出发进行论证,探讨从设计阶段保证ADSS光缆在合理使用寿命内安全运行的有效措施。

关键词:电腐蚀;ADSS光缆;防范措施

引言

ADSS光缆(ALLDielectricSelfSuppoering)是全介质自承式光缆的简称。ADSS光缆的架设是利用现有的高压线路走廊及杆塔等资源,具有工程投资小、施工方便、工期短等优点,目前在我省电力系统中得到广泛的应用。

因为ADSS光缆与高压电力线是同杆塔架设,所以ADSS光缆必须具有良好的高压绝缘及耐电腐蚀的性能。从国内、外大量ADSS光缆的运行报告中看到,在150kV以下的电力线路上(电缆所处位置的最大感应电压≤10kV)架设时基本上不出现电腐蚀现象,但在110kV电路上架设时出现电腐蚀现象。我省在110kV双回路同杆架设的电力线路上的ADSS光缆的电腐蚀情况是比较严重的。为此必须对ADSS光缆的电腐蚀采取必要的防护措施。

1ADSS光缆电腐蚀产生的机理

电腐蚀试纸ADSS光缆架感应电场的作用下沿光缆的走向形成由中部向两端的电流泄漏现象。正常情况下这种电流非常小只有0.1~10mA,不会对光缆造成不良影响。随着时间的延长和表面可溶性电解质的积累,向光缆两端泄漏的电流增大,导致光缆损坏,这种由于放电电流造成的光缆损坏的现象称为电腐蚀现象。

ADSS电缆的电腐蚀是很复杂的问题,受到多种因素的影响,其中最主要的因素有:光缆的外护套材料、环境条件、挂点的选择、施工状况等,各种因素引起的电腐蚀现象也各不相同,下面分几种情况加以分析。

1.1正常情况下的电腐蚀

ADSS电缆沿电力线路架设处在电力线辐射的电磁场作用范围之内,会产生感应电动势,沿光缆的走向感应电动势的大小不同,在电缆的两端预绞丝包绕的部分,由于金具通过铁塔与大地相连接,光缆表面的电压基本为零,在预绞丝的末端以后,光缆立即暴露在外电场中,感应电压迅速升高并达到最大值,在离开铁塔一段距离后,感应电压减小并趋于稳定。沿光缆走向,相同距离电压降在靠近铁塔处最大,越往里电压降越小,在靠近中部位置电压将接近于零。因此,光缆电腐蚀现象在两端最严重,越往中部越轻微。

正常情况下,由于光缆的外护套电阻值较大,光缆的表面在感应电场的作用下,形成比较轻微的感应电流,电流的大小一般在0.1~10mA范围之内,这种微弱的电流并未对ADSS光缆造成损坏,光缆的表面没有放电痕迹,仍然保持原来的光滑,这种电腐蚀称为正常情况下的电腐蚀。

1.2干带电弧引起的电腐蚀

随着光缆运行时间的延续,加上各种环境因素的影响,光缆的表面积存一些可溶性的盐类物质和灰尘,光缆的表面形成半导电污层,造成光缆的表面电阻减小,在空间感应电位作用下产生较大的表面泄漏电流,并从每档光缆的中部流向两端,电流产生的热量使表面的水分蒸发,形成局部干燥区域,随着光缆表面温度的提高,光缆脏污表面产生的气体电离,造成弧光放电,电弧产生的温度高达几百摄氏度,光缆护套在热作用下发生降解,首先产生放电痕迹,随着放电次数的增加,光缆外护套发生破裂甚至断缆。

1.3电晕放电引起的电腐蚀

在安装ADSS光缆时,为了防止光缆在空中舞动,早期的光缆施工是在预绞丝的外侧15~20cm加防震鞭。由于这个位置的感应电压沿光缆方向变化最快,电场强度最大,再加上预绞丝的末端和防震鞭的末端接触面积小,电场分布极不均匀,当电场强度高到一定程度时,绞丝的末端和防震鞭的末端成为放电电极产生电晕放电,这种电腐蚀造成光兰表面有多条细小的电痕。电晕放电现象在不均匀电场中普遍存在,它不同于电弧放电,但是当电晕放电达到一定程度时,就会形成电弧放电。电晕放电引起电腐蚀的,光缆表面呈粗糙,炭化变黑、烧焦的痕迹,且多发生在绞丝末端和防震鞭末端之间。长时间电腐蚀会使光缆外护套开裂,内部芳纶纱炭化变质,光缆抗拉强度降低,最终造成断缆现象。

2ADSS光缆电腐蚀的预防措施

电腐蚀问题是一个复杂的研究课题。目前,还没有光缆厂家能够彻底杜绝电腐蚀现象的发生,也没有资料能明确指出杜绝电腐蚀的办法,通过不同厂家和用户多年的实践和运用经验,总结如下几点以供参考。

2.1选择耐电腐蚀的ADSS电缆及金具

为了防止电腐蚀现象的发生,目前光缆制造厂家普遍使用抗电痕AT外护套的材料。除此之外,也可使用耐电痕PE外护套材料,其主要成分是PE+Mg(OH)2/AL(OH);+炭黑(2.6%),是在PE外护套材料的基础上加上18%的无机填料,炭黑含量仍保持为2.6%。由于炭黑的半导电特性,在感应电场的作用下,光缆的外护套层中产生泄漏电流,加入的无机填充物能起到把炭黑粒子隔离开来的作用,降低泄漏电流,同时能提高材料的耐热性能,有效抵抗干带电弧局部高热造成塑料护层埙坏。这种材料是较好的耐电痕外护套材料,不但具有良好的抗电痕性能,而且不影响其他的性能指标。

还有一种耐电痕PE外护套材料,主要成分也是PE+Mg(OH)2/AL(OH)3+炭黑(2.6%),是在PE外护套材料的基础,上加入50%的无机化合物填料,炭黑的含量仍为2.6%,这种材料虽然耐电痕性能有所提高,但是,综合性能有所下降。通过上述的分析,用户可以根据自己的实际情况,选择适合自己的耐电痕ADSS光缆及金具。

2.2选择最佳光缆挂点

光缆挂点的选择是个很复杂的问题,一般先由厂家对线路进行现场勘测,并计算出铁塔周围的感应电场,再选择可减轻光缆电腐蚀现象发生的挂点位置,由用户分析确认。有些ADSS光缆线路,经过一段时间的运行后,金具末端放电痕迹特别明显,此时,除应考虑把防震鞭外移或把防震鞭更换成防震锤之外,还应进一步核查光缆挂点的选择是否适当,是否需要调整挂点。

2.3光缆施工时防止磨损光缆表面

光滑的ADSS光缆外护套表面能有效地减少污物的附着,从而减少电腐蚀的发生。若光缆的外护套受到磨损划伤、破裂,粗糙的表面容易积水积污,造成光缆表面电阻减小,感应电流增大,易导致电腐蚀现象的发生,从而减少光缆的使用寿命。所以在ADSS光缆架设施工的过程中,光缆不能与地面树枝、房屋、跨越架、杆塔、缆盘边沿等物体发生摩擦或碰撞,不要让金属工具划伤光缆,确保布放好的光缆表面仍然光滑,光滑圆整的外护套可提高光缆抗电痕性能。

2.4适当加大预绞丝与防震鞭的距离和涂覆绝缘漆

ADSS光缆一般架设在电力线路上,当档距较大、风速在3~9m/s的情况下,容易引起光缆的振动,最为敏感的风速为3.6m/s层流风。为防止光缆的舞动,通常在每档光缆的两端安装防震鞭,一般来说,跨距100~250m使用1对,跨距250~500m使用2对,跨距500~800m使用3对。早期的光缆施工,防震鞭安装在距绞丝末端15~~20cm处,相邻防震鞭之间的距离一般为10cm。根据各地用户长期的实践经验,在不造成光缆舞动的前提下,适当增大防震鞭与绞丝之间的距离,使其间距达到1m左右,可有效地减轻电晕放电的发生。当然,要把防震鞭推离金具比较困难,要想办法制作一种工具,用顶端顶住防震鞭的近端,逆着防震鞭旋转方向旋转的同时,用力向外推防震鞭,可达到增大间距的目的。

另外,在金具附近的光缆表面涂上非线性的有机硅绝缘漆,其作用是使涂覆位置电场缓慢变化,降低电晕和污闪的可能性,也可减少电腐蚀的发生。

3结束语

随着电力系统特种光缆的日益普及,电腐蚀现象和电腐蚀所造成的ADSS光缆损坏不容忽视。随着科学技术的发展和光缆制造及维护技术的不断进步,再加上运行维护经验的不断积累,ADSS光缆的电腐蚀问题将能够得到解决。

参考文献:

[1]徐海生.全介质自承式(ADSS)光缆施T娶素及经[A].ADSS光缆应用技术研讨会论文集[C].2001.

[2]张中,张森明.ADSS光缆设计、制造、施T问题综述[A].通光集团论文集萃[C].2002.

[3]徐军,黎志国.电力特种光缆(ADSS.OPGW)损坏的主要原因及采取的相应措施[A].通光集团论文集萃[C].2002.

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