其中：ω＝２πf；ｆ＝60（Hz）
电弧活动长度为：ζ＝{2/[ωR(C1+ C2)] }1/2＝4.02(m)
在实际线路上，电场情况为间接耦合电容。ADSS电阻Rdx与ADSS对地电容C2dx为并联关系（对地电势差相同），ADSS上的接地漏电电流I1等于流过电容C1上的电流Ic1与电容C2上的电流Ic2的差。因此，Rdx产生的阻抗Zequiv与容抗
１/ωC２dx并联后再与容抗１/ωC1dx串联。
I1=IC1+ IC2 (4)
取微分： dI1=jwC1dx(VS-V)-jwC2dxV (5)
最终得到： dI1=jwC1V1VSdx-jw(C1+C2)Vdx (6)
dV=-I1Rdx (7)
当R趋近于无穷大时，式(6)就成为：
I=0→C1VS=(C1+C2)V0 (8)
当R趋近于无穷大时，式(7)就成为：
V=0→dI1=jwC1VSdx (9)
应用极限条件和双曲线函数，距离等于“电弧活动长度”х＝ζ，及
时间常数R（C1+C2）X2/2等于三相频率的倒数１／ω，即接地漏电电流为：
从上面的计算可知：VＳ，V分别为导线上和光缆表面的电压。在线路的某一个档距上，光缆表面各点对接地金具悬挂点的远近不同，距悬挂点远的充电时间常数大（充电时间常数为R（C1+C2）X2/2），充电电流就小。放电时，远处放电时间长于交流电源极性反转的间隔时间。所以，挡距中央虽然感应电压很高，而光缆表面却无接地漏电流流过。但是，接近接地悬挂点附近接地漏电流最大。光缆污秽电阻大小也有影响，电阻越高，沿光缆表面的电位梯度和接地漏电流在悬挂点附近上升或下降越快，也就是说在悬挂点附近干带电弧的活动越剧烈。这就是为什么报导护套损坏大部分在悬挂点附近发生的缘故。另外通过式(10)可知：影响I的重要参数是干带电弧上的电压和湿污秽光缆表面的电阻。它们与线路类型、污秽程度、光缆安装位置、线路相位排列及几何尺寸布置相关。造成护套损坏的稳定干带电弧最可能发生在线路感应电压高或感应电压中等的地方。接地漏电电流I与档距长度无关。
3 ADSS光缆挂点分析
由于ADSS光缆是利用现有架空输电线路架设，故必须在杆塔上选择合适的挂点，这就和电压、塔型、导线结构有关系。杆塔周围的电场场强分布分析图一般可利用场强分布分析软件来进行计算得出，对于110kV以上的线路安装ADSS光缆，该分析计算显得更为重要，可用它的分析结果来直接指导选取光缆在杆塔上的最佳安全挂点，目前该类软件中已有1024点的精度分析软件出现。但仅拥有电场场强分布分析软件是远远不够的，还必须正确、合理地来运用好该软件程序才行，在实际场强分析过程中，应充分考虑影响场强分布的因素，例如：杆塔结构、绝缘子长度、金具尺寸、相线截面、环境污秽等级等，以提高软件计算分析结果的精度。对于多回路线路场合，还必须考虑各回路相线相序排列不同对周围场强分布的影响，考虑到其中有某些回路停电情况下的场强分布变化情况等。例如，对于双回路同杆并架（并排架设）线路，可以通过倒换相序的排列方法得到低的感应电压在杆塔上的位置。一般设计、安装ADSS光缆取10％ Uφ（Uφ－导线的相线对地线电压）作为光缆护套上感应电压的数值。然而，实际线路杆塔形状，尺寸都不相同，也不一定都是并排的双回路。我国已有的线路大部分是水平单回路排列，这些线路在铁塔中间不易找到10% Uφ的感应电压空间，那么只好在线路其它地方去找。这是一种静止的观点，光缆能够保持这种位置关系的,也仅在距塔头两侧不太远的一段范围内，例如50~100米。其它地方的光缆和架空导线之间的关系都处在一种变化当中。这种变化，有的尚能保持挂点附近的场强关系，即光缆仍处于其所能承受的安全场强区域内，而相当一部分在线路档距中央附近的光缆和导线的相对关系已发生了很大变化。导线周围的场强是沿导线轴线连续分布的，由于在选择塔头挂点时对这一情况估计不足，致使光缆实际上长期处于超电场强度范围内运行。处于高电场下的ADSS光缆由于材料劣化而引发光缆最终损坏的报道已不鲜见。产生这一情况的根本原因，是由于处在同一塔上的光缆和导线其弧垂特性的差异所引起的。ADSS光缆主要为人工合成材料，而其中纺纶的存在和它所具有的特性对ADSS光缆的物理参数产生重大影响。纺纶是一种很特殊的材料，强度很高，其破断强度一般在170Kg左右，纺纶的弹性模量比铜小，但比铝和铝合金大，通常为115~120KN/mm2，在常温条件下（通常指小于100℃时），它的膨胀系数为–2 x 10-6/℃。破断伸长率接近3％。当纺纶和其它材料一起成缆以后，缆的弹性模量下降不少，而膨胀系数却增加不多（有的甚至接近为零）。概括起来说。由ADSS光缆的力学特性所决定的弧垂状态对外负载变化的响应比较敏感，而对温度变化的响应比较迟钝。这恰恰和金属导体绞合而成的架空导线所具有的对外负载变化比较迟钝而对温度变化比较敏感的特性正好相反。其根本的原因，除了相对较小的弹性模量和膨胀系数，是外负载的单位比重通常为光缆自重的1~3倍。这种差异性使ADSS光缆和架空导线的弧垂在面临外负载和温度变化时，不可能同步响应。以架设于220KV线路上的光缆为例，讨论两者之间比载和弧垂的变化。导线为LGJ—400/35。见下表2：
表2：导线与ADSS光缆的比载和弧垂
|
线别
状态 |
ADSS光缆 |
导线LGJ—400/35 |
|
比载（x10-3） |
弧垂（M） |
比载（x10-3） |
弧垂（M） |
|
覆冰C=5mm |
28.055 |
6.01 |
41.969 |
10.73 |
|
覆冰C=10mm |
50.574 |
9.54 |
55.709 |
11.50 |
|
大风V=25m/s |
33.986 |
7.05 |
38.446 |
10.51 |
|
低温-20℃ |
11.174 |
2.53 |
31.110 |
9.29 |
|
年平均气温10℃ |
11.174 |
2.64 |
31.110 |
10.72 |
|
最高气温+40℃ |
11.174 |
2.75 |
31.110 |
12.08 |
一般架空导线的挂力重量比在8以下（特别设计的也可选取15~17），而ADSS光缆普遍在20以上，达到30至40也并非难事，这是架空导线所望尘莫及的。对上述数据作一简单的分析，就不难发现，当覆冰由零到5mm直至10mm时，导线的比载分别为31.11、41.969和55.709，增幅非常有限。而ADSS的比载则由11.174增至为28.055和50.574，相应的弧垂由2.64米增至6.01和9.54米，增幅达127%和261%。再来看一下温度变化的影响，当温度由–20℃到40℃时，导线的弧垂由9.29米到12.08米，增加2.79米，增幅达30%，而ADSS光缆的弧垂则由2.53米变为2.75米，仅增加0.02米，约为8.7％。
这种对温度和负载变化的响应巨大差异在提醒我们，如果你的ADSS光缆是挂在塔头上部（一般为地线和导线之间），就应该对负载（指风、覆冰等）情况下两者之间的弧垂变化予以关注；如果你的挂点选择在塔头下部（一般为导线的下方），那么你就应该对高温情况下两者之间的弧垂变化予以关注。由于场强对光缆护套材料的电腐蚀作用具有累积效应，短时和数次影响并不足以使光缆护套受到明显损伤，处于这一点，对由外负载变化（风、覆冰等）和高气温条件下两者弧垂出现“错位”，从考虑时间效应方面予以“通融”的话，但对表征全年平均运行水平的年平均运行应力，这一代表性工况条件下的弧垂状况，确有需仔细分析。应对档距中央，在年平均运行应力（EDS）的条件下，对ADSS光缆和输电线路导线这两者弧垂的相对位置有清楚的认识。因为在全年绝大部分时间内，两者的弧垂相对位置与此相当。如果此处的场强已超出光缆护套的耐受范围，则就可以判定光缆挂点的选择是不合适的；若挂点已无改变的可能，则可根据光缆在年平均运行应力条件下实际所承受的场强，来选择光缆外护套的抗电特性，使之符合运行的要求。
因此，在确定ADSS光缆的最终挂点时，塔头处的场强计算和档距中央的校核（在年平均气温条件下），是一个问题的两个方面，不可偏废，在实际操作时，要注意选择导线在垂直方向的位置变化后，光缆仍能处在安全场强区的那些区域，只要把光缆的挂点布置在这些区域内，光缆的安全运行，就达到我们所期望的运行年限是有保证的。
4电腐蚀漏电实验方法
能够评价材料耐电腐蚀能力的试验方法很多。目前大体上可以分成两类：一类为国际上有关塑料耐电腐蚀试验最早的公认权威标准试验方法----日本的工业标准JIS-C3005。其试验的原理如图2所示。
这个标准是一种材料试验方法，主要考核材料的耐电腐蚀特性。在试验中，将4KV电压施加到100mm的光缆护套的表面，在通电的条件下，将浓度为每升含2克盐和1毫升硝酸纤维的溶液以雾状物喷撒到试样表面，盐雾溶液的导电率约为3000μΩ/cm ，经100次喷雾后，若在材料表面未形成碳化的放电痕迹通道者可判为合格。
用通常含2.3%左右碳黑的防环境应力的聚乙烯护套材料做JIS-3005耐电腐蚀试验都无法通过，平均失效的喷雾次数约为20-25次。由此可见该试验方法还是比较苛刻和有效的。作为ADSS光缆外护套材料其唯一的电性能试验就是要能通过耐电腐蚀试验。
另一类耐电腐蚀试验为浸涂耐电腐蚀试验法。其试验的原理如图3所示。
在该试验方法中四根被试光缆是以相隔呈直角排列状放置在试验轮上，每根光缆试样均被固定在玻璃钢的底板上，以便获得足够的刚度，试样内端可靠接地，外端则包上铜带以便于施加电压。
浸涂槽内配置有浓度为1.4±0.06G/L的食盐溶液。当轮子位于180°时，第一根试样浸入盐溶液槽，而该根试样处于270°位置时，则盐溶液局部滴干，当试样转到0°位置则施加交流电压持续时间15秒。在这段15秒的间隔时间内试样表面会形成强烈的闪络现象。在90°位置时，试样在表面放电后冷却准备再次浸入盐溶液槽。
该浸涂试验要求试样能够经受起10000次循环（即40000个加压放电周期）而不损坏，平均每个试样都要承受10000次闪络的考验。
为了防止由于电腐蚀而破坏护套的完整性，ADSS光缆用于敷设在电场分布中其空间电势大于12KV的场合时必需选用抗电腐蚀专用材料，并要求光缆能通过IEEE-P1222标准附录A中的耐电腐蚀试验，以上的试验方法基本上是绝缘材料的耐电痕试验方法。一般使用小尺寸试验来进行材料的配方研究或改进，不必一定做成光缆。盐雾试验是了解护套材料在干带电弧下寿命的主要试验方法，过去，由于对光缆护套加速老化的机理认识不足，一些盐雾试验结果也出现些难以解释的现象。例如，在Brighton绝缘子试验站的试验表明，当试验电源变压器直接接被试样时，大的电弧电流不引起光缆护套的损坏 ，反而小的电弧电流约1mA左右，在电源通过电容耦合接到试样上时，却引起了护套的损坏，试验中大部分护套损坏都发生在低于mA水平。这就是说，护套的电腐蚀不能简单的像合成绝缘子耐电痕试验那样，用大电流来加速老化。
5 ADSS光缆高压试验
在220KV输电线路上敷设某种型号ADSS光缆的工程中，在保证各项安全距离要求的前提下，输电线路不停电加挂光缆。其中一盘ADSS光缆，在已完成了光缆牵引放线，准备下一道工序，由于天色已晚，便放到第二天继续施工，在第二天安装光缆金具的过程中，发现光缆所感应的电压通过挂在塔上的滑轮对地放电，使光缆外护套表面破损，裂开了一个宽约5mm，长约30mm的缝，纺纶丝完全外露，并有类似高温灼热以后所呈现的黑痕，部分已经断裂，外护套裂缝四周的边缘，也有类似高温灼热以后所呈现的黑痕，表面融化变形，凹凸不平。
出现上述情况后，对现场使用的光缆进行了以下耐压试验。
1、 取500mm的光缆，在外护套两端外表加压，约在80KV时出现外护套被击穿现象；
2、 取500mm的光缆，一端不剥开外表加压，另一端剥开外护套至纺纶，并在纺纶上加压，约在40KV时出现被击穿现象；
3、 取500mm的光缆，两端剥开外护套至纺纶，在纺纶两端加压，约至10KV时出现被击穿现象；
4、 单独对外护套、束管、油膏加压至10KV，未出现被击穿现象。
后来，会同高压试验部门的专家对该光缆作了进一步的试验。
1、 直流电压击穿试验；取光缆500mm，在两端施加直流电压直到击穿，击穿电压为117KV，泄露电流为801μA，击穿点看不到痕迹，光缆加压部分也无发热。
2、 工频电压击穿试验；施加电压的光缆、长度及方式不变，改用工频试验电压直到击穿，击穿电压为44KV，光缆加压部分明显发热。
3、 光缆外护套对纺纶的电压试验；取光缆1200mm，两端剥开外护套至纺纶，光缆两端的纺纶接地，光缆中部接高压电极，当施加工频试验电压至44KV时击穿，击穿点在高压电极处，呈孔状且温度极高。
4、 测量光缆内部纺纶的电阻；取光缆1300mm，两端剥开外护套至纺纶，在光缆两端的纺纶施加44KV工频试验电压，电流为40mA，由此推出其阻抗为0.8ΜΩ/m。
5、 对比试验；用另一种型号的光缆，重复同样的试验，当施加工频试验电压至44KV时，光缆未被击穿，而且不发热。
根据试验的结果可知：第一种型号的ADSS光缆，在同一条件下，纵向阻抗、击穿电压明显低于其他产品的光缆，温升大大高于其他产品的光缆。因此，这种型号的ADSS光缆不适宜在输电线路不停电的情况下施工。从而得出不是所有型号的ADSS光缆都适宜在输电线路不停电的情况下施工。
6 结论
本文主要论述了电腐蚀的原理及形成的过程，并对ADSS光缆进行了高压试验。通过对计算接地漏电流公式的推导，可以得出档距中央虽然感应电压很高，而光缆表面却无接地漏电流流过，但是，接近接地悬挂点附近接地漏电流最大。光缆污秽电阻大小也有影响，电阻越高，沿光缆表面的电位梯度和接地漏电流在悬挂点附近上升或下降越快，也就是说在悬挂点附近干带电弧的活动越剧烈。从而找到了在现时ADSS光缆运行中经常出现在悬挂点附近护套损坏的原因；通过ADSS光缆高压试验的结果，可以得出不是所有型号的ADSS光缆都适宜在输电线路不停电的情况下施工。通过对ADSS光缆挂点的分析，可以得出不能简单地以系统电压等级和/或离相导线的距离凭经验确定光缆的安装位置（常称为“挂点”），应根据每一塔型的具体情况计算挂点的空间电位。ADSS光缆在广东电网已应用多年，尽管屡有ADSS光缆电腐蚀故障发生，但大量的实践已证明，ADSS光缆在110KV系统中可以继续推广使用，用于220KV系统的ADSS光缆在充分确保ADSS光缆质量的前提下，规范工程设计、施工和运行条件，ADSS光缆的电腐蚀是可以控制的。也是可以继续推广使用的。
作者简介：蔡毅，男，1961年出生，工程硕士，工程师，一直从事电力通信工作。
