1. 前言

隨著全國(guó)大區(qū)電力聯(lián)網(wǎng)以及城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)的改造和正在實(shí)施中的西電東送，給我國(guó)電力通信的發(fā)展帶來(lái)了大好的機(jī)遇，最近幾年的電力光纜應(yīng)用發(fā)展的速度異常驚人。截止2000年底，我國(guó)ADSS光纜安裝的數(shù)量已超過(guò)20000公里，光纖復(fù)合架空地線光纜 OPGW達(dá)8000公里。據(jù)2000年1月7日中國(guó)電力報(bào)的報(bào)導(dǎo)，近年電力通信網(wǎng)中在建和計(jì)劃建設(shè)的光纖通信線路約7.85萬(wàn)公里，其中ADSS為3.6萬(wàn)公里，OPGW為2.19萬(wàn)公里，纏繞式光纜有173公里。

2. 主要故障

光纖復(fù)合地線(OPGW)已有二十余年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)比較成熟，至今很少有因短路電流而造成OPGW故障的案例，但卻有因遭雷擊造成故障的多起案例。據(jù)日本報(bào)導(dǎo)，日本中部電力公司安裝了2500公里的OPGW，從1983—1992年的10年間，共發(fā)生了10次雷擊斷股。我國(guó)的湖北雙至河南的南洋500KV的307.4公里的OPGW光纜，在剛施工放線完畢后，遭到了強(qiáng)烈雷擊，造成多處鋁合金線斷股。我國(guó)是一個(gè)多發(fā)雷的國(guó)家，除了西北和東北地區(qū)外，我國(guó)大部分地區(qū)的雷暴日大于30天。最嚴(yán)重的雷州半島、梅南及廣東、廣西雷暴日多達(dá)100天。云貴高原及四川的雷暴日達(dá)80天。巴西、日本等國(guó)情況統(tǒng)計(jì)分析，雷擊是造成OPGW復(fù)合地線光纜故障的最主要原因。ADSS光纜在世界范圍內(nèi)已得到普遍的應(yīng)用，美國(guó)的BPA電管局和紐約市供電局安裝的電力光纜全是ADSS，且用到345千伏及以下的線路，卻沒(méi)有一條OPGW，原因是他們擔(dān)心OPGW遭雷擊。但是，ADSS光纜并不是十全十美、萬(wàn)失一失的，它的故障主要是電腐蝕。我國(guó)的湛江、上海、天津等地都已發(fā)生了因電腐蝕導(dǎo)致ADSS光纜在拉力金具末端燒壞的情況，上述三處的ADSS光纜都是使用在雙回路220KV的線路上。在220KV雙回路的線路中，當(dāng)一回路停電另一回路還在輸電時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度分布會(huì)發(fā)生很大變化，并使ADSS光纜所處電位大大超過(guò)原先雙回路同時(shí)供電計(jì)算的電位。當(dāng)電位梯度或強(qiáng)場(chǎng)大于約20KV/cm時(shí)，將會(huì)發(fā)生頻繁的電暈放電，并伴隨有聽(tīng)得見(jiàn)的聲音和看得見(jiàn)的亮光。另外，在金具的末端2.5cm處左右空間電位變化陡削，電位梯度很大（圖1），使電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)20KV/cm。這為電暈放電創(chuàng)造了先決條件。

3. 對(duì)策和應(yīng)對(duì)措施

3.1 關(guān)于OPGW光纜在雷暴日較多的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)對(duì)OPGW的耐雷性能加以考慮。為提高耐雷水平設(shè)計(jì)的OPGW，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜(圖2），成本也較高。適當(dāng)加粗外層鋁合金線是有一定效果的，據(jù)湖北雙南線遭雷擊情況分析，斷股的OPGW發(fā)生在AY/ACS79/57外層股絲直徑為2.5mm路段，而股絲外徑為φ3.7和φ3.3的則沒(méi)有發(fā)生斷股。廣東省采取了在雷電頻繁的地區(qū)選用結(jié)構(gòu)較大的OPGW，提高了OPGW的熱容量，也相對(duì)提高了耐雷水平。我們建議，對(duì)于雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)使用的OPGW，必須采用做過(guò)合格的耐雷閃試驗(yàn)的產(chǎn)品。

圖2 日本設(shè)計(jì)的耐雷OPGW結(jié)構(gòu)截面圖

3.2 關(guān)于ADSS光纜

目前ADSS光纜已被廣泛用在220KV及以下電壓等級(jí)的線路中，且多屬于老線路通信改造，因此，ADSS的架掛條件受到了一定的限止。ADSS光纜的懸掛點(diǎn)應(yīng)通過(guò)精心設(shè)計(jì)，尤其是220KV雙回路線路必須嚴(yán)格計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)分布。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)雙回供電線路在單側(cè)停電時(shí)，原設(shè)計(jì)掛點(diǎn)上的場(chǎng)強(qiáng)變化很劇烈，完全有可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)護(hù)套能承受的程度而造成故障。另外，在停電和送電瞬間的充放電足以在受污染的光纜表面引起電弧。計(jì)算結(jié)果還表明：雙回路都屬A、B、C對(duì)稱(chēng)排列是最?lèi)毫忧闆r，即可用于ADSS光纜懸掛的空間最小；而逆相排列，即線路相位排列為ABC—CBA情況下，可用于ADSS光纜懸掛的空間最大，詳見(jiàn)圖3。

圖3 某桿塔220KV雙回路設(shè)計(jì)的等電位線圖

當(dāng)一回路帶電和另一回路停電接地的情況下，地面電場(chǎng)強(qiáng)度介于對(duì)稱(chēng)和逆相序排列兩者電場(chǎng)強(qiáng)度之間。一般認(rèn)為在220KV雙回路中很難找到空間電位低的掛點(diǎn)，除了與相位排列有關(guān)外，雙回路中一回路停電運(yùn)行方式有時(shí)會(huì)成為掛點(diǎn)選擇的控制因素。根據(jù)資料介紹，國(guó)外在雙回路線路中ADSS光纜絕大多數(shù)安裝在桿塔的中央。根據(jù)計(jì)算，這不僅雙回路運(yùn)行，單回路運(yùn)行（停任一回路）都可以得到最低的空間電位的最佳位置。電暈放電起始電場(chǎng)強(qiáng)度取決于大氣條件和金具末端的形狀和粗糙度。如果光纜的金具末端的場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)20KV/cm時(shí)，僅僅金具末端電暈放電也會(huì)引起光纜護(hù)套電腐蝕故障。要減輕電暈放電的措施主要是：降低金具末端處電場(chǎng)強(qiáng)度，使其低于20KV/cm，可防止或改善在耐張線夾和懸垂線夾的尾端產(chǎn)生電場(chǎng)及干電弧。根據(jù)上述要求開(kāi)發(fā)了防電暈線圈（見(jiàn)圖4），試驗(yàn)結(jié)果表明：防電暈線圈可將金具末端的電場(chǎng)強(qiáng)度降低六倍。

圖4 防電暈線圈

防電暈圈效果明顯，能有效地減輕電暈腐蝕。建議對(duì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中空間電位較高的線路或一些重要線路中使用。另外，影響光纜電腐蝕的因素除了空間電位外，還與光纜所處地區(qū)的污穢水平有關(guān)，導(dǎo)線與ADSS光纜的弧垂等有關(guān)。重度污穢水平（即R=105Ω/m）是ADSS光纜安全運(yùn)行的威脅，中等污穢水平（即R=106Ω/m）影響小多了，輕度污穢水平（即R=107Ω/m）不會(huì)構(gòu)成ADSS光纜安全運(yùn)行的威脅。為了減小污穢，光纜護(hù)套的表面應(yīng)盡可能光滑。施工時(shí)，不可掛傷光纜的表面。安裝施工后的塑料螺旋防震器與光纜接觸部位容易積塵積灰，這是最容易發(fā)生干帶電弧的部位。因此，安裝防震圈應(yīng)離金具末端遠(yuǎn)一些，一般應(yīng)在一米左右。4. 結(jié)論4.1 ADSS光纜ADSS光纜的故障主要表現(xiàn)在電腐蝕，主要原因是光纜懸掛點(diǎn)所處的電場(chǎng)強(qiáng)度太高、光纜表面污染和金具預(yù)絞絲端口的電暈，可用以下對(duì)策防止或改善這類(lèi)故障。（1）根據(jù)實(shí)際和可能發(fā)生的最壞情況計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)并精心設(shè)計(jì)光纜掛點(diǎn)。（2）在雙回路系統(tǒng)中，光纜盡可能懸掛在桿塔的中央合適位置。（3）在金具預(yù)絞絲端口部采用防電暈線圈，并使防振鞭與預(yù)絞絲端口距離不小于1米。4.2 OPGW光纜OPGW光纜的故障主現(xiàn)在受雷擊，在雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)應(yīng)用的OPGW，除了考慮成本高的耐雷結(jié)構(gòu)外，可用以下對(duì)策改善這類(lèi)故障。（1）適當(dāng)加粗外層絞線的直徑。（2）適當(dāng)加粗OPGW外徑，提高熱容量。（3）采用通過(guò)雷擊試驗(yàn)的合格產(chǎn)品。