ADSS光纜電腐蝕故障的在線監(jiān)測措施

國網(wǎng)甘孜供電公司 王 富

前言

ADSS光纖電纜廣泛應(yīng)用于35千伏以上電壓水平的架空線極（桿）塔，在電力通信中應(yīng)用廣泛。它具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。在通訊線路重建時(shí)常安裝在原有的傳送塔上（輸電線路桿塔上）。然而，當(dāng)塔的強(qiáng)度、空間電位的強(qiáng)度以及地面與交叉物體之間的距離不匹配時(shí)，ADSS電纜容易發(fā)生各種故障。最重要的是電力腐蝕失效，這不僅阻礙了電力的正常運(yùn)行，還會(huì)造成電力系統(tǒng)的故障和安全。

ADSS光纜由于其獨(dú)特的特性，在電力通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，大多數(shù)的ADSS電纜用于舊線路的改造，安裝在原來的電塔上（桿塔上）。ADSS電纜是原電塔（桿塔）的“添加劑”，原電塔的設(shè)計(jì)不考慮添加任何其他物體。因此，ADSS電纜只能適應(yīng)原有的塔式條件，盡量找到有限的安裝空間。這些“空間”主要包括：塔的強(qiáng)度、空間電位強(qiáng)度（線間距和位置），以及與地面或交叉物體的間距。一旦這些關(guān)系不匹配，ADSS電纜就容易發(fā)生故障。

與其他傳輸介質(zhì)相比，ADSS光纖電纜不僅絕緣良好、穩(wěn)定，而且傳輸質(zhì)量較高，因此在電力建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)ADSS光纖電纜實(shí)際應(yīng)用于傳輸線路時(shí)，由于一些外部因素的影響，ADSS電纜發(fā)生了電氣腐蝕，對(duì)ADSS光纖電纜的應(yīng)用產(chǎn)生了非常不利的影響。

針對(duì)ADSS光纜的電腐蝕，詳細(xì)闡述了ADSS光纜電腐蝕的原理，分析了ADSS光纜電腐蝕的原因，并對(duì)ADSS光纜的電腐蝕進(jìn)行了檢測措施的提出。

1.電腐蝕故障的常見形式和影響因素

電氣腐蝕失效的三種常見形式是擊穿、電氣痕跡和腐蝕。沖孔指的是ADSS電纜臺(tái)架，它產(chǎn)生大量能量弧，產(chǎn)生大量熱量，熔化護(hù)套邊緣而造成穿孔，燃燒紡絲纖維，造成電纜強(qiáng)度急劇下降。電標(biāo)記是指電弧在護(hù)套上形成徑向碳化通道，在張力作用下加深和斷裂，使紡絲纖維暴露。腐蝕失效是指護(hù)套表的泄漏電流所產(chǎn)生的熱量，它削弱了聚合物的結(jié)合力，使護(hù)套表粗糙而薄。當(dāng)發(fā)生電氣腐蝕失效時(shí)，護(hù)套的內(nèi)聚力會(huì)減弱。一旦其尺寸張力減小，就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電纜斷裂，這將阻礙通信網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一般來說，隨著光纜的移動(dòng)時(shí)間，它受到各種環(huán)境因素（如環(huán)境污染等）和鞘層泄漏電流產(chǎn)生的熱量的影響。聚合物在光纖電纜表面緩慢失去結(jié)合力，最終失效，這表現(xiàn)在電纜表面的粗糙度和護(hù)套的減薄導(dǎo)致光纖電纜的腐蝕。這種腐蝕在光纜壽命期間是正常的，不會(huì)引起電纜故障。然而，在光纜金屬工具的出口處（金屬連接件的末端），由于巨大的電位差，以及粗光纜和交變感應(yīng)電壓的影響，它再次為干電弧放電創(chuàng)造條件，形成惡性循環(huán)，從而加劇放電。未來，由于拉絲的電腐蝕、斷裂和暴露在張力作用下，纖維纜材料的物理性能被破壞或熔化成中空形狀，電纜護(hù)套斷裂直至伸直。并保持了電纜斷纜故障。

2.光纖Sagnac環(huán)的應(yīng)變效應(yīng)

Sagnac矢狀干涉效應(yīng)的原理是：光源發(fā)出的光通過分束器轉(zhuǎn)換成兩束，沿干涉儀順時(shí)針和逆時(shí)針方向傳播，并收斂到干涉儀。在纖維的應(yīng)力作用下，纖維會(huì)影響到鞘內(nèi)的纖維，使其稍有變化，從而改變核心在擾動(dòng)位置的物理特性，如折射率、人為度、散射效應(yīng)等。它改變了光波在傳播過程中的相位差，并在干擾后改變了接收到的光波的功率。通過對(duì)相位和功率的變化進(jìn)行監(jiān)測，可以對(duì)外應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測。

裝配機(jī)的兩個(gè)端口連接到ADSS電纜的兩個(gè)核心之一，兩個(gè)核心環(huán)在遠(yuǎn)端連接，形成Sagnac環(huán)。l1和l2是干涉儀的兩個(gè)傳感器臂。裝配機(jī)負(fù)責(zé)橫梁的聚合和分解。激光發(fā)射光源由組裝器分解，然后順時(shí)針和逆時(shí)針方向傳播到隔離開關(guān)。當(dāng)ADSS電纜不受應(yīng)力干擾時(shí)，光波沿順時(shí)針方向和逆時(shí)針方向的干涉?zhèn)鞑ナ遣煌摹?/p>

當(dāng)ADSS電纜發(fā)生電氣腐蝕失效時(shí)，伴隨的應(yīng)力和高溫燃燒可作為干擾源，改變纖維通過護(hù)套的密度、折射率和散射效應(yīng)，從而改變了光波的相位。使光波具有干涉源的位置信息。當(dāng)受影響的光波和未受影響的光波在傳感器上干擾并再次接收光電探測器時(shí)，可以對(duì)干涉源的光波進(jìn)行解調(diào)。

3.電腐蝕故障的在線監(jiān)測

當(dāng)某一地區(qū)或者某一范圍的ADSS光纜發(fā)生故障的時(shí)候，傳統(tǒng)的光時(shí)域反射器（otdr）用于通過脈沖光源連接光纖。在光脈沖的傳播過程中，由于光的折射率和折射率的微小變化，有些光會(huì)散射到四邊。散射光回到光源的方向，形成向后散射光，形成向后散射光。捕捉并分析陷阱中的探測器。光纖中的每個(gè)位置都可以用對(duì)應(yīng)的反向散射光來表示，因此信號(hào)處理器可以通過分析信號(hào)處理器的后向散射光的延遲信息來分析干涉源在光纖上的位置。值得注意的是，光脈沖產(chǎn)生的向后散射光強(qiáng)非常低，otdr可以探測到電纜故障，如電纜斷裂或光纖極限彎曲，而Sagnac干涉儀可以通過分析延遲來獲得護(hù)套故障。

通過檢測電纜護(hù)套和對(duì)未損壞的鐵芯的損壞來干擾光波。因此，選擇了Satn型交流光纖干涉儀作為監(jiān)測裝置，利用能夠分析時(shí)滯的光纖探測器，建立了在線的腐蝕故障監(jiān)測裝置，獲得了光纖護(hù)套點(diǎn)故障。環(huán)形的功能是隔離反射光線的干擾，消除風(fēng)的干擾和溫度漂移的干擾所造成的噪音，并加入強(qiáng)大的運(yùn)算放大器。

4.檢測措施

通過以上分析可知，電腐蝕通常發(fā)生在光纜表面最強(qiáng)烈的光分布中，即靠近電纜懸點(diǎn)的金器件（金屬件）的實(shí)際（附近）位置。針對(duì)已輸送光纜的電氣腐蝕故障，通過調(diào)查分析，如果在光纜表面形成保護(hù)層，防止干條的形成，則電纜表面不易形成污垢。即使少量的污垢遇上雨水，雨水沖走時(shí)污垢也會(huì)脫落。耐高溫，耐候性好。燃燒特性和表面抗紫外輻射。為了防止光纜的表面，提高電纜護(hù)套表面的絕緣性，防止電弧和金屬工具在電纜表面的組合，可以減少ADSS光纜的電腐蝕失效。

為了解決ADSS光纜的電腐蝕問題，可以使用半導(dǎo)體保護(hù)罩。將半導(dǎo)體保護(hù)器的耦合壓縮試驗(yàn)結(jié)果與無保護(hù)耦合壓縮試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較：一是電弧張力大大提高，二是放電現(xiàn)象不明顯，三是耐腐蝕性。因此，在實(shí)際操作中，帶保護(hù)罩的光纜端部可以有效地減少拉刀在工具端的放電，減少漏電流，對(duì)光纖電纜的保護(hù)起到很好的作用。然而，這種保護(hù)方法是不夠的。在試驗(yàn)中，護(hù)套的金屬環(huán)較嚴(yán)重，在護(hù)套間隙中存在局部放電。鑒于此，鞘可以制成一個(gè)開放的集成直電纜，以避免局部放電。同時(shí)，將金屬環(huán)改為非金屬鹽霧耐腐蝕材料，使上述問題得以解決，從而起到更好的保護(hù)作用。

此外，還可以對(duì)事故光纜進(jìn)行3d建模和計(jì)算，并選擇合適的懸掛點(diǎn)，以降低電場強(qiáng)度。懸置點(diǎn)的電場較小，應(yīng)通過建立光學(xué)電纜的小模型來計(jì)算電場。如果金具出口的電場較大，則需要改進(jìn)金裝置的結(jié)構(gòu)；如果光纜使用懸置點(diǎn)和金工具，則需要改進(jìn)電場的結(jié)構(gòu)。電場的電場效應(yīng)小于ADSS光纖電纜的電場效應(yīng)。測試了電纜的電阻，測試了電纜外套的質(zhì)量，質(zhì)量不合格，更換了光纖電纜。在沒有電場影響或電纜質(zhì)量的情況下，對(duì)ADSS電纜進(jìn)行了模擬工作條件試驗(yàn)，環(huán)境因素導(dǎo)致了ADSS電纜的電氣腐蝕，并選擇了家中安裝的半導(dǎo)流罩。閥體護(hù)套或電暈保護(hù)環(huán)。如果排除了環(huán)境因素，就要考慮運(yùn)行線中是否存在外力或人為因素。

在預(yù)防措施中，應(yīng)在定子槽下沉之前噴涂低電阻半導(dǎo)體涂料。選擇合適的低電阻半導(dǎo)體焊盤并擰緊槽楔，確保線材線形部分上的抗暈層的完整性，使線材表面的抗暈層與填料條或鐵芯壁有良好的接觸。改進(jìn)線材溝槽的內(nèi)固定方法。提高棒材的尺寸和直線度、芯的制造和疊層公差等制造工藝水平。良好的線材制造工藝和整機(jī)制造水平是減少電腐蝕發(fā)生的有力保證。目前，中國在線防腐蝕防腐方面取得了長足的進(jìn)步，如主絕緣和防暈層同時(shí)熱壓、半導(dǎo)體裝配氈工藝和線材內(nèi)固定在半導(dǎo)體槽線中的應(yīng)用。

在預(yù)防措施：在光纜表面噴涂低電阻半導(dǎo)體涂料，選擇合適的低電阻半導(dǎo)體涂料，使光纜表面與抗暈層具有良好的附著和保護(hù)，確保光纜與低電阻半導(dǎo)體涂層形成抗暈層的完整性。巡檢維修時(shí)操作人員應(yīng)小心操作，不要破壞抗暈層。必要時(shí)應(yīng)采取其他柔軟織物保護(hù)后再進(jìn)行操作，操作完成后抗對(duì)暈層進(jìn)行檢查，若有否損傷應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

5.結(jié)論

隨著時(shí)代的發(fā)展，ADSS光纜應(yīng)用越來越廣泛，同時(shí)，隨著環(huán)境污染、氣候變化，由此帶來的ADSS光纜故障成為了相關(guān)工作人員迫切需要解決的問題。ADSS光纜一旦故障，會(huì)嚴(yán)重影響所在地區(qū)的電力系統(tǒng)，不僅給電力系統(tǒng)本身帶來危害，影響系統(tǒng)的安全，同時(shí)也會(huì)造成電力系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)的企業(yè)的安全生產(chǎn)和人們生活便利?？梢哉f，ADSS光纜直接影響到每一個(gè)人的生活。

本文通過介紹ADSS電纜電氣腐蝕失效的常見形式及其危害。然后介紹了光纖干涉環(huán)的銀邊消光原理?；谪惾麪柡瘮?shù)的擴(kuò)展，利用密鑰相關(guān)算法得到了兩個(gè)干擾信號(hào)的時(shí)滯，并得到了故障距離的具體表達(dá)基礎(chǔ)上，提出了一種在線監(jiān)測電源線電氣腐蝕失效的方法。一旦干擾信號(hào)的強(qiáng)度被監(jiān)控并及時(shí)改變，就可以利用故障的位置來定位故障并保持電纜，以避免電纜斷線造成的損失。