Popravak metalnih omotača visokonaponskih kabela

I. Funkcije metalnih omotača i potreba za popravkom

Metalni omotač visokonaponskih kabelâ je metalna štitna struktura postavljena izvan sloja izolacije, uključujući tipove kao što su olovni omotači, aluminijumske omotače i čelikovu oklopnu mrežu. Njegove ključne funkcije uključuju mehaničku zaštitu (odupirajući vanjskim udarcima i pritisku), elektrokemijsku zaštitu od korozije (izolacija vlage i zemljišnih zagađivača), elektromagnetsko štitnje (smanjenje elektromagnetskog smetnji okruženju) i osiguranje putanje za zemljenje (osiguravanje sigurne isprazne struje greške). Kada je oštećen, metalni omotač može dovesti do vlažnosti sloja izolacije, lokalne distorzije električnog polja ili čak teških nesreća poput prekidâ kabela i kratičnih spojeva. Stoga je precizna popravka različitih vrsta oštećenja ključna za osiguravanje dugoročnog sigurnog rada sustava kablova.

II. Dijagnoza i procjena grešaka prije popravke

(A) Prepoznavanje vrsta oštećenja

• Mehaničko oštećenje: Karakterizira se utlacenjima, pukotinama ili probodanjima omotača, obično uzrokovanim mehaničkim valjanjem ili probodanjem ostrim predmetima tijekom instalacije, ili rasipanjem zbog dugotrajnog senziranja temelja.

• Elektrokemijska korozija: Stray struje u zemlji ili kiselom/lužninskom okruženju mogu uzrokovati elektrokemijsku koroziju omotača, koja se ogleda lokalnim naduvanjima, rdjavinom, probodanjima i bijelo/zelenim produktima korozije (aluminijumske omotače) ili crnim sulfidima (olovni omotač).

• Termo starjeće oštećenje: Dugotrajan rad pod pretjeranom opterećenosti uzrokuje embrittlement materijala omotača, što dovodi do pukotina i delaminacije, često se nalazi na spojevima ili područjima s lošom toplinskom disipacijom.

(B) Primjena tehnologija detekcije

• Vizualna inspekcija: Koristite endoskop ili infracrveni termografski uređaj za promatranje površine omotača, fokusirajući se na identifikaciju očitih točaka oštećenja i točaka visoke temperature.

• Test izdržljivosti napona omotača: Primijenite DC izdržljivost napona (10 kV tokom 1 minute) za testiranje integriteta izolacije omotača. Anomalno povećanje strujanja straje (>10 μA) upućuje na oštećenje.

• Detekcija parcijalne razljevne struje: Koristite visokofrekventne strujne senzore (HFCT) za hvatanje signala parcijalne razljevne struje na točkama oštećenja, s točnošću lokacije unutar ±0.5 m.

• Procjena korozivnosti zemlje: Pripremite uzorke zemlje iz okruženja položaja kabela za testiranje pH-a, koncentracije hloridnih jona i gustoće straje struje, pružajući osnovu za odabir materijala za popravku.

III. Odabir materijala i alata za popravku

(A) Ključni materijali za popravku

• Materijali za zamjenu metalnog omotača:

• Kompresijski cijev od aluminijumskog legirana: Upravan za popravku aluminijumskega omotača, s dobrim protujakošću i otpornosti na koroziju. Treba odgovarati vanjskom promjeru kabela (tolerancija ≤ ±0.5 mm).

• Trak od olovo-stano legiranog sastava: Koristi se za popravku olovnog omotača, niska temperatura topnje (~183°C), lako za termično savarenje, zadovoljava zahtjeve čistoće prema GB/T 12706.2 (sadržaj olova ≥ 99.9%).

• Valjkasta cijev od nerđajućeg čelika: Za oštećenje čelikove oklopne mreže, izrađena od 304 nerđajućeg čelika, debljina zida ≥ 0.8 mm, s otpornosti na udar i stres tla.

• Materijali za izolaciju i zatvaranje:

• Križasta politilenska (XLPE) cijev s termičkim skupljanjem: Skuplja se na 120–140°C, omjer skupljanja ≥ 2:1, slabačka snaga ≥ 25 kV/mm, zahtjeva topljivi lejak za zatvaranje.

• Silikonska guma cijev s hladnim skupljanjem: Ovisi o elastičnom oporavku za zatvaranje, ne zahtjeva zagrijavanje, pravilan za ograničene prostore, tvrdoca po Shore-u 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0.003 (20°C, 50 Hz).

• Butil-rubberska traka za zatvaranje: Koristi se kao pomoćni sloj za zatvaranje, grananje na vučnju ≥ 3 MPa, produljenje pri rušenju ≥ 400%, otpornost na starenje zadržava ≥ 80% performansi nakon termičkog starenja 100°C × 168 h.

• Materijali za zaštitu od korozije:

• Zink-aluminijumska legiranja žrtvena anoda: Za okruženja s visokom korozivnosti zemlje, čistoća anode ≥ 99.5%, gustoća struje ≥ 15 mA/m², projektirani život ≥ 20 godina.

• Polivinil-hloridna (PVC) traka za zaštitu od korozije: Debljina ≥ 0.4 mm, grananje na vučnju ≥ 18 MPa, otpornost na stresni pukotinu (ESCR) ≥ 1000 h.

(B) Specijalizirani alati

• Alati za pripremu: Ugao grinda (s 80-grit aluminijskim diskom za čišćenje), žica cepivo, bezvodni etanol čistač, nerđajući čelični skaper (za uklanjanje korozivnih produkata).

• Alati za formiranje: Hidraulički presač (raspon presača 60–200 mm²), toplinski pištolj (temperatura raspon 50–600°C), specifični plamen za zatvaranje olova (temperatura plamena ≤ 300°C).

• Alati za testiranje: Megohmmeter (2500 V, raspon 0–10000 MΩ), dvostruki most (mjerenje kontaktnog otpora, točnost ±0.1 μΩ), ultrazvučni merilo debljine (rezolucija 0.01 mm).

IV. Detaljne postupke popravke prema vrsti oštećenja

(A) Popravka mehaničkog oštećenja (primjer aluminijumskega omotača)

• Priprema oštećenog područja

• Koristite ugao grinda da aksijalno presečete oštećeni omotač, duljina rezanja 5 puta veća od promjera oštećenja (minimalno ≥ 100 mm), otkrivajući čist sloj izolacijskog štita.

• Uklonite burine sa rubova omotača nerđajućim čeličnim skaperom, čistite do metaličnog sjaja, čistite ulje etanolom i sušite ≥ 15 minuta.

• Obnova metalnog omotača

• Odaberite kompresijsku cijev od aluminijumskog legiranja s unutrašnjim promjerom 1 mm većim od vanjskog promjera kabela, uniformno nanese unutrašnju stijenku provodljivim maslinom (nikele baziranim punjenjem, volumenski otpor ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).

• Prebacite cijev preko oštećenog područja, koristite metodu presača u šahovnicu, presačite od centra do krajeva. Nakon presačenja, hexagonalna devijacija nasuprotnih strana ≤ ±0.1 mm, kontakt otpor ≤ 20 μΩ.

• Zatvaranje i zaštita od korozije

• Omotajte butil-rubbersku traku za zatvaranje s preklapanjem 50%, formirajući sloj za zatvaranje ≥ 3 mm deblji, proširivanjem ≥ 50 mm izvan nedostiglih dijelova omotača na obje strane.

• Instalirajte cijev s termičkim skupljanjem, postepeno zagrijavajte od centra do krajeva (120°C → 140°C) kako bi se izbjegli bubnjevi. Nakon hlađenja, provjerite uniformno skupljanje (debljina zida poslije skupljanja ≥ 2 mm).

• Vanjski omotajte PVC trak za zaštitu od korozije u polupreklapanje spirale, zaključite krajeve nerđajućim čeličnim trakama (moment savijanja 15–20 N·m).

(B) Popravka elektrokemijske korozije (čelikova oklopna mreža + olovnog omotača kombinirani omotač)

• Uklanjanje korozivnih produkata

• Koristite sandblastiranje (kvartsi pijesak 80–120 mesh, tlak 0.4–0.6 MPa) za uklanjanje rdjavih korozivnih proizvoda sa čelikove oklopne mreže, otkrivajući sivo-bijelu metalnu bazu, površinska grubost Sa2.5 razreda.

• Trimirajte olovnog omotač korozivnog područja s olovnom ravnicom, formirajući gladki prijelaz s nagibom ≥ 1:5 kako bi se izbjegla koncentracija napona.

• Žrtvena anoda za zaštitu

• Simetrično instalirajte 2 anode od zink-aluminijumske legiranja (100 mm × 50 mm × 10 mm) na obje strane popravljenog dijela, spojite sa čelikovom oklopnom mrežom putem bakrenog pletenog vrpca (površina presjeka ≥ 16 mm²), savarete (duljina preklapanja ≥ 30 mm, struja savarenja 120–150 A).

• Ispunite razmak između anode i omotača kabela s petrolatonom, vanjski enkapsulirajte s visokogustim polietilenom (HDPE) kućištem kako bi se osiguralo potpuno dodir s tlu.

• Dvostruka struktura za zatvaranje

• Unutarnji sloj: cijev s hladnim skupljanjem od silikonske gumice, unutrašnja stijenka pokrivena semiprovodljivom gelom za zaštitu od vode (volumenski otpor 10–100 Ω·cm). Održavajte pri sobnoj temperaturi 24 sata nakon oporavka za starenje.

• Vanjski sloj: sipajte epoksidnu smolu (E-51 tip, stvaralac T-31, omjer 100:25), modelirajte u zatvorenom prostoru pod tlakom 0.2 MPa, stari ≥ 48 sata pri 25°C. Post-starenje tvrdoca po Shore-u ≥ 85 Shore D.

(C) Popravka pukotina od termičkog starenja (kabel s XLPE izolacijom)

• Ojačanje područja pukotina

• Izrežite V-oblikovanu drasku duž smjera pukotine (dubina 1/3 debljine omotača, kut 60°), ispuniti s topljive silikonske gume (temperaturna ocjena ≥ 180°C, snaga razvlačenja ≥ 15 kN/m), ravno s skaperom, stari pri sobnoj temperaturi 2 sata.

• Omotajte stakleno vlakno tkivo (0.2 mm debljino, 16×16 nitâ/cm), impregnirajte s epoksidnom smolom (solidni sadržaj ≥ 70%) kako bi se formirao sloj za ojačanje. Snaga na vučnju ≥ 200 MPa nakon starenja.

• Optimizacija toplinskog disipiranja

• Vanjski instalirajte aluminijumske toplinski radijatore (1.5 mm debljini, razmak lamela 5 mm) na popravljenom dijelu, spojite s omotačem s topljivom maslinom (toplotna provodljivost ≥ 1.5 W/(m·K)) kako bi se smanjio lokalni porast temperature (≤ 5°C).

• Monitorirajte operativnu temperaturu s infracrvenim termografskim uređajem, osiguravajući da razlika temperature s nedostiglih dijelova ≤ 2°C.

V. Kontrola kvalitete i standardi prihvaćanja

(A) Testiranje ključnih parametara

• Električna performansa: Izolacijski otpor omotača ≥ 1000 MΩ (megohmmeter 2500 V), parcijalna razljevna struja ≤ 5 pC (na 1.73U₀ napona).

• Mehanička performansa: Otpornost na udar popravljenog dijela ≥ 10 J (pri -30°C), poluprečnik savijanja ≥ 20 puta vanjski promjer kabela (bez očitih deformacija).

• Performansa zatvaranja: Nakon imersijskog testa (sobna temperatura, 24 sata), stopa promjene struje omotača ≤ 10%, bez bubnjeva ili penetracije vode.

(B) Verifikacija dugoročne pouzdanosti

• Ubrzani test starenja: Stavite uzorak popravke u termičku starenju komoru (135°C × 1000 h), nakon uklanjanja zadržavanje izolacijskog otpora ≥ 80%, degradacija snage na vučnju ≤ 20%.

• Test zasipa u zemlju: Simulirajte stvarno okruženje položaja, dubina zasipa 1 m, trajanje 1 godina, provjerite da nema probodanja korozije ili propusta zatvaranja.

VI. Propisi o sigurnoj radnji

• Zahtjevi za radom bez napona: Prateći "isključivanje napona - test napona - instalacija zemljenog voda" proceduru prije popravke. Obesi znak "Ne zatvarati" na krajevima kabela, postavi sigurnosne barikade (udaljenost ≥ 8 m) unutar radijusa rada.

• Upravljanje radom pod topljinom: Kada koristite plamenjace ili savarenje, opremite ga sa suhom praškom gasnog aparat (ABC tip, kapacitet ≥ 4 kg), očistite gorive materijale unutar 3 m, dodijelite posebno nadgledanje.

• Lična zaštitna oprema (LZO): Nosite izolirane rukavice (ocjena 35 kV), zaštitne naočale, vatrogani radni odijeli. Koristite sigurnosni pojas (statički opterećenje test snage 2205 N, drži 3 minuta bez rušenja) za rad na visini (≥ 2 m).