Reparation af højspændingskabels metalliske skaller

I. Funktioner af metaliske skaller og nødvendighed af reparation

Den metaliske skærm på højspændingskabler er en metalisk skjoldstruktur, der er lagt uden for isolationslaget, herunder typer som blyskaller, aluminiumsskaller og ståltrådsharnesk. Dens kernefunktioner inkluderer mekanisk beskyttelse (modstand mod eksterne påvirkninger og kompression), elektrokemisk korrosionsbeskyttelse (isolering af fugt og jordforureninger), elektromagnetisk skjerning (reduktion af elektromagnetisk støj i miljøet) og tilvejebringelse af en jordforbindelse (sikring af sikker afladning af fejlstrøm). Når den metaliske skærm er skadet, kan det føre til indtrængen af fugt i isolationslaget, lokale elektriske feltforvridninger eller endda alvorlige ulykker som kabelnedbrydelse og kortslutning. Derfor er præcis reparation rettet mod forskellige skadetyper afgørende for at sikre kabelsystemets længdevarige sikre drift.

II. Fejlfindelse og vurdering før reparation

(A) Identifikation af skadetyper

• Mekanisk skade: Kendetegnet ved dæk, sprækker eller gennemboring i skallen, ofte forårsaget af mekanisk rulning eller spids objektgennemboring under installation, eller trækbrud på grund af langvarig fundamentsetling.

• Elektrokemisk korrosion: Strejflader i jorden eller sur/alkalisk miljø kan forårsage elektrokemisk korrosion af skallen, belyst ved lokal udvidelse, rust, perforation og hvid/grøn korrosionsprodukter (aluminiumsskal) eller sorte sulfider (blyskal).

• Termisk aldringsskade: Langvarig overbelastningsdrift forårsager embrittlement af skalmateriale, hvilket resulterer i sprækning og delamination, ofte fundet ved forbindelser eller områder med dårlig varmeafgivning.

(B) Anvendelse af detectionsmetoder

• Visuel inspektion: Brug endoskop eller infrarød termisk imager til at observere skallens overflade, fokus på identificering af åbenlyse skadespunkter og hedeplads.

• Skalens spændingsprøve: Anvend DC spænding (10 kV i 1 minut) for at teste skallens isolationsintegritet. Udgående øget leckstrøm (>10 μA) angiver skade.

• Delvis udladelser-detection: Brug højfrekvens strømsensorer (HFCT) til at registrere partielle udladelserignal ved skadespunkter, med placering præcision inden for ±0.5 m.

• Jordkorrosionsvurdering: Indsamle jordprøver fra kablets installationsmiljø for at teste pH, chloridionkoncentration og strejfladedensitet, giver grundlag for valg af reparationsmaterialer.

III. Vælgning af reparationmaterialer og værktøjer

(A) Kerne reparationmaterialer

• Erstatningsmaterialer for metaliske skaller:

• Aluminiumlegering trykkhylstre: Passende til aluminiumsskalreparation, med god ductilitet og korrosionsbestandhed. Må matche kabelføreren ydre diameter (tolerance ≤ ±0.5 mm).

• Bly-tinlegeringsbånd: Bruges til blyskalreparation, lav smeltepunkt (~183°C), let til termisk svarende, opfylder GB/T 12706.2 renhedskrav (blyindhold ≥ 99.9%).

• Rustfrit stålbugt tube: For stålharneskskade, lavet af 304 rustfrit stål, vægtykkelse ≥ 0.8 mm, med modstand mod påvirkning og jordstress.

• Isolations- og tætningsmaterialer:

• Kryds forbundet polyeten (XLPE) varmeskrumpningstube: Skrumper ved 120–140°C, skrumplingsforhold ≥ 2:1, nedbrydningsstyrke ≥ 25 kV/mm, kræver hot-melt lim for tætning.

• Silikonkautschuk kolde-skrumpningstube: Relerer på elastisk genoprettelse for tætning, ingen opvarming nødvendig, egnet til begrænsede rum, Shore hårdhed 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0.003 (20°C, 50 Hz).

• Butylkautschuk tætningsbånd: Bruges som hjælpetætningslag, trækstyrke ≥ 3 MPa, udstrækning ved brud ≥ 400%, aldringbestandhed beholder ≥ 80% ydeevne efter 100°C × 168 h termisk aldring.

• Korrosionsbeskyttelsesmaterialer:

• Zink-aluminiumlegering offeranode: Til høj-korrosive jordmiljøer, anodrenhed ≥ 99.5%, strømdensitet ≥ 15 mA/m², designliv ≥ 20 år.

• Polyvinylchlorid (PVC) korrosionsbestandigt bånd: Tykkelse ≥ 0.4 mm, trækstyrke ≥ 18 MPa, miljøstresskorrosionsbestandhed (ESCR) ≥ 1000 h.

(B) Specialiserede værktøjer

• Forberedelsesværktøjer: Vinkelgrinder (med 80-grit alumina grindhjul), trådbørste, vandfri ethanolrens, rustfrit stål skraber (til fjernelse af korrosionsprodukter).

• Formningsværktøjer: Hydraulisk trykkværktøj (trykkområde 60–200 mm²), varmekanon (temperaturområde 50–600°C), blysealing dedikeret fakkel (flammetemperatur ≤ 300°C).

• Testværktøjer: Megohmmeter (2500 V, område 0–10000 MΩ), dobbeltarm bro (kontaktmotstandsmåling, præcision ±0.1 μΩ), ultralyd tykkelsemåler (opløsning 0.01 mm).

IV. Detaljerede reparationprocedurer efter skadetype

(A) Mekanisk skade reparation (Eksempel på aluminiumsskal)

• Forberedelse af skadesområde

• Brug en vinkelgrinder til at skære den skadede skal akset, med skærelængde 5 gange skadesdiameter (minimum ≥ 100 mm), eksponer ren isolations-skjold.

• Fjern splid fra skalkanter med en rustfrit stål skraber, slib til metallisk glans, rense olie med ethanol, og tør ≥ 15 min.

• Gendannelse af metalisk skal

• Vælg en aluminiumlegering trykkhylstre med indre diameter 1 mm større end kabelføreren ydre diameter, jævnfordel indervæg med ledende smøre (nikkel-baseret fyldstof, volumenresistivitet ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).

• Skyd hylstren over det skadede område, brug en Staggered Crimping metode, tryk fra midten til enderne. Efter trykning, sekskant modsat sideafvigelse ≤ ±0.1 mm, kontaktmotstand ≤ 20 μΩ.

• Tætning og korrosionsbeskyttelse

• Omvind butylkautschuk tætningsbånd med 50% overlap, dannet et tætningslag ≥ 3 mm tykt, udvid ≥ 50 mm ud over uskadt skal på begge ender.

• Installér varmeskrumpningstube, varm gradvis fra midten til enderne (120°C → 140°C) for at undgå bobler. Efter køling, tjek jævn skrumpling (efter skrumpling vægtykkelse ≥ 2 mm).

• Omvind PVC korrosionsbestandigt bånd eksternt i en halv-overlap spiral, fastgør ender med rustfrit stål remmer (torque 15–20 N·m).

(B) Elektrokemisk korrosionsreparation (Stålharnes + Blyskal kombineret skal)

• Fjernelse af korrosionsprodukter

• Brug sandblasting (kvartsand 80–120 mesh, tryk 0.4–0.6 MPa) til at fjerne rust fra stålharnes, eksponer grå-hvidt metalgrund, overflade roughness Sa2.5 klasse.

• Trim blyskal korrosionsområde med en blyplan, dan en jævn overgang med hældning ≥ 1:5 for at undgå stress koncentration.

• Offeranode beskyttelse

• Symmetrisk installér 2 zink-aluminiumlegering anoder (100 mm × 50 mm × 10 mm) på begge sider af reparationsafsnittet, forbundet til stålharnes via kobber flå (tværsnit ≥ 16 mm²), svaret (overlapslængde ≥ 30 mm, svarelstrøm 120–150 A).

• Udfyld mellemrum mellem anode og kabelskal med petroleum jelly, encapsuler eksternt med højtæthed polyeten (HDPE) housing for at sikre fuld jordkontakt.

• Dobbelt tætningsstruktur

• Indre lag: kolde-skrumpning silikonkautschuk tube, indervæg betydet med semiledigledende vandblokerende gel (volumenresistivitet 10–100 Ω·cm). Opbevar ved stuetemperatur i 24 h efter genvinding for hårdning.

• Ydre lag: hæld epoksidhårde (E-51 type, hårdner T-31, forhold 100:25), formet tæt ved 0.2 MPa tryk, hårdning ≥ 48 h ved 25°C. Efter hårdning Shore hårdhed ≥ 85 Shore D.

(C) Termisk aldringssprækning reparation (XLPE isoleret kabel)

• Forstærkning af sprækningsområde

• Skær en V-groove langs sprækningen (dybde 1/3 af skalletykkelse, vinkel 60°), fyld med varmestabil silikonkautschuk (temperaturklasse ≥ 180°C, revnestyrke ≥ 15 kN/m), jævn med skraber, hårdning ved stuetemperatur i 2 h.

• Omvind glasfiberklæde (0.2 mm tykt, 16×16 tråde/cm), impregneret med epoksidhårde (fast indhold ≥ 70%) for at danne et forstærkningslag. Trækstyrke ≥ 200 MPa efter hårdning.

• Optimering af varmeafgivning

• Installér aluminium varmesenker (1.5 mm tykt, fin afstand 5 mm) eksternt på reparationsafsnittet, bonded til skal med termisk smøre (termisk ledning ≥ 1.5 W/(m·K)) for at reducere lokal temperaturstigning (≤ 5°C).

• Overvåg driftstemperatur med infrarød termisk imager, sikre temperaturforskellen fra uskadt afsnit ≤ 2°C.

V. Kvalitetskontrol og acceptstandarder

(A) Test af nøgleparametre

• Elektrisk ydeevne: Skalens isolationsmotstand ≥ 1000 MΩ (2500 V megohmmeter), delvis udladelser ≤ 5 pC (ved 1.73U₀ spænding).

• Mekanisk ydeevne: Slagmodstand af reparationsafsnit ≥ 10 J (ved -30°C), bøjningsradius ≥ 20 gange kabelføreren ydre diameter (ingen åbenlys deformation).

• Tætningsydeevne: Efter indlavningstest (stuetemperatur, 24 h), skalens leckstrøm ændringsrate ≤ 10%, ingen bobler eller vandindtrængen.

(B) Langtidsreliabilitetsverifikation

• Accelereret aldringstest: Placér reparationsprøve i termisk aldringskammer (135°C × 1000 h), efter fjernelse isolationsmotstand retention ≥ 80%, trækstyrke degrad ≤ 20%.

• Jordbegravningstest: Simuler reel installationsmiljø, begravet dybde 1 m, varighed 1 år, kontroller for ingen korrosionsperforation eller tætningsfejl.

VI. Sikkerhedsarbejdsregler

• Krav til arbejde uden strøm: Følg "strømafbrydning - spændingstest - jordforbindelseinstallation" procedure før reparation. Hæng "Luk ikke" advarselsblade på kabelterminaler, sæt sikkerhedsbarrierer (afstand ≥ 8 m) inden for arbejdsradius.

• Håndtering af hede arbejde: Når man bruger fakkeller eller svarende, udstyr tørr pulver brandslukker (ABC type, kapacitet ≥ 4 kg), ryd flammebare materialer inden for 3 m, tildele en dedikeret vejleder.

• Personlig beskyttelsesudstyr (PPE): Brug isolerende hansker (35 kV rating), briller, flammebestandende arbejdsklæder. Brug sikkerhedsrem (statisk lasttest kraft 2205 N, hold 3 min uden brud) for arbejde på højde (≥ 2 m).