إصلاح غلافات الكابلات ذات الجهد العالي

I. وظائف الأغلفة المعدنية وأهمية الإصلاح

الأغلفة المعدنية للكابلات ذات الجهد العالي هي هيكل درعي معدني يُوضع خارج طبقة العزل، بما في ذلك أنواع مثل أغلفة الرصاص والألمنيوم والدرع من الأسلاك الفولاذية. الوظائف الأساسية تشمل الحماية الميكانيكية (مقاومة التأثيرات الخارجية والضغط)، والحماية الكهروكيميائية (عزل الرطوبة وملوثات التربة)، والدرع الكهرومغناطيسي (تقليل التداخل الكهرومغناطيسي مع البيئة)، وتوفير مسار للأرض (ضمان تصريف آمن للتيارات العابرة). بمجرد حدوث تلف، قد يؤدي الغلاف المعدني إلى تسرب الرطوبة إلى طبقة العزل، أو تشوه المجال الكهربائي المحلي، أو حتى حوادث خطيرة مثل انهيار الكابلات والتصادم القصير. لذلك، فإن الإصلاح الدقيق المستهدف لأنواع مختلفة من الأضرار أمر حاسم لضمان التشغيل الآمن على المدى الطويل لنظام الكابلات.

II. تشخيص الأعطال والتقييم قبل الإصلاح

(أ) تحديد أنواع الأضرار

• الضرر الميكانيكي: يتميز بالانحناءات والشقوق أو الثقوب في الغلاف، ويحدث عادة بسبب الضغط الميكانيكي أو وخز الأجسام الحادة أثناء التركيب، أو الانفصال الناجم عن الاستقرار طويل الأمد للأساس.

• التآكل الكهروكيميائي: يمكن أن تسبب التيارات الضالة في التربة أو البيئات الحمضية أو القلوية تآكلًا كهروكيميائيًا للغلاف، مظهرًا بانتفاخ محلي وصدأ وثقب وإنتاج مواد تآكل بيضاء أو خضراء (للغلاف الألمنيوم) أو سلفيدات سوداء (للغلاف الرصاص).

• الضرر الناجم عن الشيخوخة الحرارية: يمكن أن يسبب التشغيل الزائد طويل الأمد هشاشة المادة الغلاف، مما يؤدي إلى الشقوق والانفصال، وهو شائع في المفاصل أو المناطق ذات التبريد السيء.

(ب) تطبيق تقنيات الكشف

• الفحص البصري: استخدم المناظير أو الكاميرات الحرارية بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة سطح الغلاف، مع التركيز على تحديد نقاط الضرر الواضحة والنقاط الساخنة.

• اختبار تحمل الجهد للغلاف: قم بتطبيق جهد مستقر DC (10 كيلوفولت لمدة دقيقة واحدة) لاختبار سلامة عزل الغلاف. زيادة غير طبيعية في تيار التسرب (>10 ميكرو أمبير) تشير إلى الضرر.

• كشف التفريغ الجزئي: استخدم أجهزة استشعار التيار ذات التردد العالي (HFCT) لتقاط إشارات التفريغ الجزئي عند نقاط الضرر، بدقة موقع ±0.5 متر.

• تقييم كوروزية التربة: جمع عينات من التربة من بيئة وضع الكابل لاختبار قيمة pH وتركيز أيون الكلوريد وكثافة التيار الضال، مما يوفر أساسًا لاختيار مواد الإصلاح.

III. اختيار مواد وأدوات الإصلاح

(أ) المواد الأساسية للإصلاح

• مواد استبدال الأغلفة المعدنية:

• كمادات الألمنيوم المضغوطة: مناسبة لإصلاح غلاف الألمنيوم، مع قابلية للتشوه ومقاومة للتآكل جيدة. يجب أن يتطابق مع قطر الكابل الخارجي (تسامح ≤ ±0.5 ملم).

• شرائط سبيكة الرصاص والقصدير: تستخدم لإصلاح غلاف الرصاص، نقطة ذوبان منخفضة (~183 درجة مئوية)، سهلة اللحام الحراري، تفي بمتطلبات النقاء GB/T 12706.2 (محتوى الرصاص ≥ 99.9٪).

• أنابيب موجة الفولاذ المقاوم للصدأ: للضرر في الدرع الفولاذي، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304، سمك الجدار ≥ 0.8 ملم، مقاومة للصدمات والتوترات الأرضية.

• مواد العزل والختم:

• أنابيب التقلص الحراري للبولي إيثلين المتصليب (XLPE): تتقلص عند 120–140 درجة مئوية، نسبة التقلص ≥ 2:1، قوة الاختراق ≥ 25 كيلوفولت / ملم، يتطلب الغراء الساخن للختم.

• أنابيب التقلص الباردة من السيليكون: تعتمد على الاستعادة المرنة للختم، لا يتطلب التسخين، مناسبة للمساحات المحدودة، صلابة شور 60 ± 5 شور A، tanδ ≤ 0.003 (20 درجة مئوية، 50 هرتز).

• شريط الختم من المطاط بوتيل: يستخدم كطبقة ختم مساعدة، قوة الشد ≥ 3 ميجا باسكال، تمدد الانكسار ≥ 400٪، مقاومة الشيخوخة تحتفظ ≥ 80٪ من الأداء بعد التعرض الحراري 100 درجة مئوية × 168 ساعة.

• مواد حماية التآكل:

• القطب الذائب من سبيكة الزنك والألمنيوم: للبيئات الترابية عالية التآكل، نقاء القطب ≥ 99.5٪، كثافة التيار ≥ 15 ميلي أمبير / متر مربع، عمر التصميم ≥ 20 سنة.

• شرائط مقاومة للتآكل من البولي كلوريد الفينيل (PVC): السمك ≥ 0.4 ملم، قوة الشد ≥ 18 ميجا باسكال، مقاومة التشقق تحت الضغط البيئي (ESCR) ≥ 1000 ساعة.

(ب) الأدوات المتخصصة

• أدوات التحضير: ماكينة طحن زاوية (مع عجلة طحن الألومينا رقم 80)، فرشاة أسلاك، مذيب الإيثانول اللا مائي، مقشر الفولاذ المقاوم للصدأ (لإزالة منتجات التآكل).

• أدوات التشكيل: أداة ضغط هيدروليكية (نطاق الضغط 60–200 ملم²)، مسدس حراري (نطاق درجة الحرارة 50–600 درجة مئوية)، مشعل خاص بإغلاق الرصاص (درجة حرارة اللهب ≤ 300 درجة مئوية).

• أدوات الاختبار: ميغوميتر (2500 فولت، نطاق 0–10000 ميجا أوم)، جسر ذو ذراعين (قياس مقاومة الاتصال، دقة ±0.1 ميكرو أوم)، جهاز قياس السمك بالموجات فوق الصوتية (دقة 0.01 ملم).

IV. إجراءات الإصلاح التفصيلية حسب نوع الضرر

(أ) إصلاح الضرر الميكانيكي (مثال على غلاف الألمنيوم)

• تحضير منطقة الضرر

• استخدم ماكينة طحن زاوية لفتح الغلاف التالف محوريًا، بطول 5 مرات قطر الضرر (الحد الأدنى ≥ 100 ملم)، للكشف عن درع العزل النظيف.

• قم بإزالة الأشواك من حواف الغلاف باستخدام مقشر الفولاذ المقاوم للصدأ، افرك حتى يصبح معدني اللون، اغسل الزيت بالإيثانول، وجفف لمدة ≥ 15 دقيقة.

• إعادة ترميم الغلاف المعدني

• اختر كمادات الألمنيوم المضغوطة بقطر داخلي أكبر بمقدار 1 ملم من قطر الكابل الخارجي، قم بتغطية الجدار الداخلي بشكل موحد بالزبدة الموصلة (مادة ملء نيكلية، مقاومة الحجم ≤ 5×10⁻⁴ أوم·سم).

• انزلق الكمادات على منطقة الضرر، استخدم طريقة الضغط المتداخل، ضغط من المركز إلى الأطراف. بعد الضغط، انحراف الجانب المقابل السداسي ≤ ±0.1 ملم، مقاومة الاتصال ≤ 20 ميكرو أوم.

• الختم ومعالجة مقاومة التآكل

• لف شريط ختم المطاط بوتيل بـ 50٪ تداخل، ليشكل طبقة ختم ≥ 3 ملم سمكًا، يمتد ≥ 50 ملم خارج الغلاف السليم على كلا الجانبين.

• قم بتثبيت أنابيب التقلص الحراري، سخن تدريجيًا من المركز إلى الأطراف (120 درجة مئوية → 140 درجة مئوية) لتجنب الفقاعات. بعد التبريد، تحقق من التقلص المنتظم (سمك الجدار بعد التقلص ≥ 2 ملم).

• لف شريط مقاومة التآكل PVC خارجيًا بطريقة حلزونية نصف تداخل، ثبت الأطراف بشرائط الفولاذ المقاوم للصدأ (عزم الدوران 15–20 نيوتن·متر).

(ب) إصلاح التآكل الكهروكيميائي (غلاف مركب من الدرع الفولاذي والرصاص)

• إزالة منتجات التآكل

• استخدم الرمال النفاثة (رمل الكوارتز 80–120 شبكة، ضغط 0.4–0.6 ميجا باسكال) لإزالة الصدأ من الدرع الفولاذي، للكشف عن القاعدة المعدنية الرمادية البيضاء، خشونة السطح Sa2.5.

• قم بقص منطقة التآكل في غلاف الرصاص باستخدام مستوى الرصاص، لتشكيل انتقال سلس بميل ≥ 1:5 لتجنب تركيز الإجهاد.

• حماية القطب الذائب

• قم بتثبيت قطبين من سبيكة الزنك والألمنيوم (100 ملم × 50 ملم × 10 ملم) بشكل متناظر على جانبي منطقة الإصلاح، متصلين بالدرع الفولاذي عبر سلك نحاسي متشابك (مساحة المقطع ≥ 16 ملم²)، ملحوم (طول التداخل ≥ 30 ملم، تيار اللحام 120–150 أمبير).

• املأ الفجوة بين القطب والغلاف الكابل بجيل البترول، قم بتغليفها خارجيًا بحاوية من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) للتأكد من التواصل الكامل مع التربة.

• الهيكل المزدوج للختم

• الطبقة الداخلية: أنابيب السيليكون المبردة، الجدار الداخلي مغطى بجيل منع التسرب المائي الموصل (مقاومة الحجم 10–100 أوم·سم). اتركها في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة بعد التعافي للتحميص.

• الطبقة الخارجية: صب راتنج الإبوكسي (نوع E-51، مادة التصلب T-31، نسبة 100:25)، قم بصبها تحت ضغط 0.2 ميجا باسكال، تصلب ≥ 48 ساعة عند 25 درجة مئوية. صلابة شور بعد التصلب ≥ 85 شور D.

(ج) إصلاح التشققات الناجمة عن الشيخوخة الحرارية (كابل معزل XLPE)

• تعزيز منطقة التشقق

• قم بقطع شق V على طول اتجاه التشقق (عمق 1/3 سمك الغلاف، زاوية 60 درجة)، قم بملئه بمطاط السيليكون المقاوم للحرارة (درجة الحرارة ≥ 180 درجة مئوية، قوة التمزق ≥ 15 كيلو نيوتن / متر)، قم بتسويته بمقشر، واتركه يتكاثف في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعتين.

• لف قماش الألياف الزجاجية (سمك 0.2 ملم، 16×16 خيط / سم)، قم بترطيبه براتنج الإبوكسي (محتوى صلب ≥ 70٪) لتشكيل طبقة تعزيز. قوة الشد ≥ 200 ميجا باسكال بعد التصلب.

• تحسين التبريد

• قم بتثبيت مبردات الألمنيوم (سمك 1.5 ملم، مسافة بين الأجنحة 5 ملم) خارجيًا في منطقة الإصلاح، مثبتة على الغلاف بواسطة زبدة حرارية (موصلية حرارية ≥ 1.5 واط / (م·ك)) لتقليل الارتفاع المحلي للحرارة (≤ 5 درجة مئوية).

• راقب درجة الحرارة أثناء التشغيل باستخدام كاميرا حرارية بالأشعة تحت الحمراء، تأكد من أن الفرق في درجة الحرارة من المنطقة غير التالفة ≤ 2 درجة مئوية.

V. معايير التحكم في الجودة والقبول

(أ) اختبار المعلمات الرئيسية

• الأداء الكهربائي: مقاومة العزل للغلاف ≥ 1000 ميجا أوم (ميغوميتر 2500 فولت)، التفريغ الجزئي ≤ 5 بيكو كولوم (عند الجهد 1.73U₀).

• الأداء الميكانيكي: مقاومة الصدمة لمنطقة الإصلاح ≥ 10 جول (عند -30 درجة مئوية)، نصف قطر الانحناء ≥ 20 مرة قطر الكابل الخارجي (بدون تشوه واضح).

• الأداء الختم: بعد اختبار الغمر (درجة حرارة الغرفة، 24 ساعة)، معدل تغير تيار التسرب للغلاف ≤ 10٪، بدون فقاعات أو تسرب للماء.

(ب) التحقق من الموثوقية طويلة الأمد

• اختبار الشيخوخة المسرعة: ضع عينة الإصلاح في حجرة الشيخوخة الحرارية (135 درجة مئوية × 1000 ساعة)، بعد الإزالة، احتفاظ مقاومة العزل ≥ 80٪، تدهور قوة الشد ≤ 20٪.

• اختبار الدفن في التربة: قم بمحاكاة البيئة الحقيقية للتركيب، عمق الدفن 1 متر، مدة 1 سنة، تأكد من عدم وجود ثقب تآكل أو فشل في الختم.

VI. لوائح السلامة في التشغيل

• متطلبات العمل دون تيار: اتبع إجراء "فصل التيار - اختبار الجهد - تثبيت سلك الأرض" قبل الإصلاح. اعلق علامات تحذير "لا تغلق" على نهايات الكابل، ضع حواجز السلامة (مسافة ≥ 8 متر) داخل دائرة العمل.

• إدارة الأعمال الحارة: عند استخدام المشاعل أو اللحام، تجهيز طفاية حريق جافة مسحوق (نوع ABC، سعة ≥ 4 كجم)، إزالة المواد القابلة للاشتعال ضمن 3 متر، تعيين مشرف مخصص.

• معدات الحماية الشخصية (PPE): ارتداء قفازات مانعة للصدمات (تصنيف 35 كيلوفولت)، نظارات، ملابس عمل مقاومة للهب. استخدام حزام الأمان (قوة اختبار الحمل الثابت 2205 نيوتن، يتحمل 3 دقائق دون انفصال) للعمل في الأماكن المرتفعة (≥ 2 متر).