I. Funcións das cobertas metálicas e necesidade de reparación
A coberta metálica dos cabos de alta tensión é unha estrutura de escudo metálico colocada fóra da capa de aislamento, que inclúe tipos como cobertas de chumbo, aluminio e armadura de fío de acero. As súas funcións centrais inclúen a protección mecánica (resistencia ao impacto e compresión externos), a protección contra a corrosión electroquímica (aislamento da humidade e contaminantes do solo), o escudo electromagnético (reducción da interferencia electromagnética no ambiente) e a provisión dunha via de aterramento (asegurando a descarga segura das correntes de fallo). Unha vez danada, a coberta metálica pode levar á entrada de humidade na capa de aislamento, distorsión local do campo eléctrico ou incluso accidentes graves como roturas e cortocircuitos de cabos. Polo tanto, unha reparación precisa orientada a diferentes tipos de danos é crítica para garantir a operación segura a longo prazo do sistema de cabos.
II. Diagnóstico de fallos e avaliación previa á reparación
(A) Identificación de tipos de danos
Danos mecánicos: Caracterizados por abolladuras, fisuras ou perforacións na coberta, comúnmente causados por rodado mecánico ou punzón de obxectos afilados durante a instalación, ou ruptura por tracción debido ao asentamento a longo prazo da base.
Corrosión electroquímica: As correntes vagabundas no solo ou ambientes ácidos/alcalinos poden causar a corrosión electroquímica da coberta, evidenciada por hinchazón localizada, ferralla, perforacións e produtos de corrosión brancos/verdes (coberta de aluminio) ou sulfuros negros (coberta de chumbo).
Danos por envellecemento térmico: A operación a longo prazo con sobrecarga causa o embritallamento do material da coberta, resultando en fisuración e delaminación, comúnmente atopado en xuntas ou áreas con mala dissipación de calor.
(B) Aplicación de tecnoloxías de detección
Inspección visual: Utilizar endoscopios ou cámaras térmicas infravermellas para observar a superficie da coberta, centrándose na identificación de puntos de danos evidentes e zonas cálidas.
Ensaio de resistencia a tensión da coberta: Aplicar tensión de CD (10 kV durante 1 minuto) para probar a integridade do aislamento da coberta. Un aumento anormal da corrente de fuga (>10 μA) indica dano.
Detección de descargas parciais: Utilizar sensores de corrente de alta frecuencia (HFCT) para capturar señales de descarga parcial nos puntos de dano, con precisión de localización dentro de ±0.5 m.
Avaliación da corrosividade do solo: Recoller mostras de solo do entorno de colocación do cabo para testar pH, concentración de iones de cloro e densidade de corrente vagabunda, proporcionando unha base para a selección de materiais de reparación.
III. Selección de materiais e ferramentas de reparación
(A) Materiais de reparación principais
Materiais de substitución da coberta metálica:
Manga de compresión de aleación de aluminio: Adequada para a reparación de cobertas de aluminio, con boa ductilidade e resistencia á corrosión. Debe coincidir co diámetro exterior do cabo (tolerancia ≤ ±0.5 mm).
Cinta de aleación de plomo-estaño: Utilizada para a reparación de cobertas de chumbo, punto de fusión baixo (~183°C), fácil de soldar térmicamente, cumprindo os requisitos de pureza GB/T 12706.2 (contido de chumbo ≥ 99.9%).
Tubo corrugado de acero inoxidable: Para danos na armadura de acero, feito de acero inoxidable 304, espesor de parede ≥ 0.8 mm, con resistencia ao impacto e ás presións do solo.
Materiais de aislamento e sellado:
Tubo termorretrátil de polietileno reticulado (XLPE): Se retrai a 120–140°C, razón de contracción ≥ 2:1, resistencia a ruptura ≥ 25 kV/mm, require adhesivo termofusible para o sellado.
Tubo termorretrátil de caucho de silicón: Rellena mediante recuperación elástica, non se require calentar, adecuado para espazos confinados, dureza Shore 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0.003 (20°C, 50 Hz).
Cinta de sellado de caucho butílico: Utilizada como capa de sellado auxiliar, resistencia à tracción ≥ 3 MPa, elongación na rotura ≥ 400%, resistencia ao envellecemento retén ≥ 80% do rendemento despois de 100°C × 168 h de envellecemento térmico.
Materiais de protección contra a corrosión:
Ánodo sacrificial de aleación de zinco-aluminio: Para entornos de solo altamente corrosivos, pureza do ánodo ≥ 99.5%, densidade de corrente ≥ 15 mA/m², vida útil deseñada ≥ 20 anos.
Cinta de polivinil cloruro (PVC) resistente á corrosión: Espesor ≥ 0.4 mm, resistencia à tracción ≥ 18 MPa, resistencia á fractura por estrés ambiental (ESCR) ≥ 1000 h.
(B) Ferramentas especializadas
Ferramentas de preparación: Amoladora angular (con rueda de amolar de óxido de aluminio de 80 granos), cepillo de arame, limpiador de etanol anhidro, raspador de acero inoxidable (para eliminar produtos de corrosión).
Ferramentas de conformación: Herramienta de prensado hidráulico (rango de prensado 60–200 mm²), pistola de aire quente (rango de temperatura 50–600°C), antorcha específica para selado de chumbo (temperatura da llama ≤ 300°C).
Ferramentas de ensaio: Megohmmetro (2500 V, rango 0–10000 MΩ), puente de doble brazo (medición de resistencia de contacto, precisión ±0.1 μΩ), medidor de espesor ultrasonico (resolución 0.01 mm).
IV. Procedimentos de reparación detallados por tipo de dano
(A) Reparación de danos mecánicos (Exemplo de coberta de aluminio)
Preparación da área de dano
Utilizar unha amoladora angular para abrir axialmente a coberta danada, con lonxitude do corte 5 veces o diámetro do dano (mínimo ≥ 100 mm), exponendo un escudo de aislamento limpo.
Eliminar rebabas dos bordes da coberta con un raspador de acero inoxidable, lixar ata lograr brillo metálico, limpar o aceite con etanol e secar durante ≥ 15 min.
Restauración da coberta metálica
Seleccionar unha manga de compresión de aleación de aluminio con diámetro interior 1 mm maior que o diámetro exterior do cabo, recubrir uniformemente a parede interna con graxa conductora (relleno de níquel, resistividad volumétrica ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).
Deslizar a manga sobre a área danada, utilizar o método de prensado intercalado, prensar desde o centro cara aos extremos. Despois do prensado, a desviación oposta hexagonal ≤ ±0.1 mm, resistencia de contacto ≤ 20 μΩ.
Sellado e tratamento anticorrosivo
Envolver cinta de sellado de caucho butílico con superposición do 50%, formando unha capa de sellado ≥ 3 mm de espesor, estendida ≥ 50 mm máis allá da coberta non danada en ambos os extremos.
Instalar tubo termorretrátil, calentar gradualmente desde o centro cara aos extremos (120°C → 140°C) para evitar burbuxas. Despois do arrefecemento, comprobar a contracción uniforme (espesor posterior á contracción ≥ 2 mm).
Envolver externamente cinta de PVC resistente á corrosión en espiral semicondutora, asegurar os extremos con correas de acero inoxidable (torque 15–20 N·m).
(B) Reparación de corrosión electroquímica (Coberta composta de armadura de acero + chumbo)
Eliminación de produtos de corrosión
Utilizar areostruxión (arena de cuarzo 80–120 mesh, presión 0.4–0.6 MPa) para eliminar a ferralla da armadura de acero, exponendo a base metálica gris blanquecina, rugosidade superficial Sa2.5.
Recortar a área de corrosión da coberta de chumbo con un plano de chumbo, formando unha transición suave con pendente ≥ 1:5 para evitar a concentración de esforzos.
Protección con ánodo sacrificial
Instalar simetricamente 2 ánodos de aleación de zinco-aluminio (100 mm × 50 mm × 10 mm) a ambos os lados da sección de reparación, conectados á armadura de acero mediante trança de cobre (sección ≥ 16 mm²), soldados (lonxitude de solape ≥ 30 mm, corrente de soldadura 120–150 A).
Rellenar o espacio entre o ánodo e a coberta do cabo con vaselina, encapsular externamente con carcasa de polietileno de alta densidade (HDPE) para asegurar o contacto completo co solo.
Estructura de sellado dual
Capa interior: tubo termorretrátil de caucho de silicón, pared interna recubierta con gel semiconductor impermeable (resistividad volumétrica 10–100 Ω·cm). Mantener a temperatura ambiente durante 24 h despois da recuperación para a cura.
Capa exterior: verter resina epoxi (tipo E-51, agente de cura T-31, proporción 100:25), moldar selado a 0.2 MPa de presión, curar ≥ 48 h a 25°C. Dureza Shore post-cura ≥ 85 Shore D.
(C) Reparación de fisuración por envellecemento térmico (Cabo aislado con XLPE)
Reforzado da área de fisura
Cortar un surco en forma de V na dirección da fisura (profundidade 1/3 do espesor da coberta, ángulo 60°), rellenar con caucho de silicón resistente ao calor (clase de temperatura ≥ 180°C, resistencia á rasgadura ≥ 15 kN/m), nivelar con raspador, curar a temperatura ambiente durante 2 h.
Envolver tela de fibra de vidrio (0.2 mm de espesor, 16×16 hilos/cm), impregnar con resina epoxi (contenido sólido ≥ 70%) para formar unha capa de refuerzo. Resistencia à tracción ≥ 200 MPa despois da cura.
Optimización da disipación de calor
Instalar disipadores de calor de aluminio (1.5 mm de espesor, espazo entre aletas 5 mm) externamente na sección de reparación, unidos á coberta con pasta térmica (conductividad térmica ≥ 1.5 W/(m·K)) para reducir o aumento de temperatura local (≤ 5°C).
Monitorizar a temperatura de funcionamento con un termógrafo infravermello, asegurando que a diferenza de temperatura respecto á sección non danada ≤ 2°C.
V. Control de calidad e estándares de aceptación
(A) Ensaio de parámetros clave
Rendemento eléctrico: Resistencia aislante da coberta ≥ 1000 MΩ (megohmmetro de 2500 V), descarga parcial ≤ 5 pC (a 1.73U₀ de tensión).
Rendemento mecánico: Resistencia ao impacto da sección de reparación ≥ 10 J (a -30°C), raio de doblado ≥ 20 veces o diámetro exterior do cabo (sen deformación evidente).
Rendemento de sellado: Despois da proba de inmersión (temperatura ambiente, 24 h), cambio de corrente de fuga da coberta ≤ 10%, sen burbuxas ou entrada de auga.
(B) Verificación de fiabilidade a longo prazo
Ensaio de envellecemento acelerado: Colocar a mostra de reparación en cámara de envellecemento térmico (135°C × 1000 h), despois da remoción a retención da resistencia aislante ≥ 80%, degradación da resistencia à tracción ≤ 20%.
Ensaio de enterrado no solo: Simular o entorno real de colocación, profundidade de enterrado 1 m, duración 1 ano, comprobar que non hai perforación por corrosión ou falla de sellado.
VI. Regulacións de operación segura
Requisitos de traballo con alimentación cortada: Seguir o procedemento "cortar a alimentación - ensaio de tensión - instalación de fío de aterramento" antes da reparación. Colgar sinais de advertencia "Non cerrar" nas terminacións do cabo, establecer barreiras de seguridade (distancia ≥ 8 m) dentro do raio de traballo.
Xestión de traballo con lume: Cando se utilice antorchas ou soldadura, equipar extintores de incendios de pó seco (tipo ABC, capacidade ≥ 4 kg), limpar materiais inflamables dentro de 3 m, asignar un supervisor dedicado.
Equipo de protección individual (EPI): Usar guantes aislantes (clasificación 35 kV), gafas de protección, ropa de traballo ignífuga. Usar arnés de seguridade (forza de ensaio de carga estática 2205 N, manter 3 min sen romperse) para traballo en altura (≥ 2 m).