Pembaikan selubung logam kabel tegangan tinggi
I. Fungsi Selubung Logam dan Kepentingan Pembaikan
Selubung logam kabel tegangan tinggi adalah struktur penyekat logam yang diletakkan di luar lapisan pengasingan, termasuk jenis seperti selubung plumbum, selubung aluminium, dan armor wayar besi. Fungsi utamanya termasuk perlindungan mekanikal (menahan impak dan tekanan luar), perlindungan terhadap korosi elektrokimia (mengasingkan kelembapan dan pencemaran tanah), penyekatan elektromagnetik (mengurangkan gangguan elektromagnetik kepada persekitaran), dan menyediakan laluan grounding (memastikan pelupusan arus kerosakan dengan selamat). Apabila rosak, selubung logam mungkin menyebabkan masuknya kelembapan ke lapisan pengasingan, distorsi medan elektrik tempatan, atau bahkan kemalangan serius seperti keruntuhan kabel dan hubungan pendek. Oleh itu, pembaikan tepat sasaran untuk jenis kerosakan yang berbeza sangat penting untuk memastikan operasi selamat jangka panjang sistem kabel.
II. Diagnosis Kerosakan dan Penilaian Sebelum Pembaikan
(A) Pengenalan Jenis Kerosakan
Kerosakan Mekanikal: Ditandai dengan lekukan, retak, atau tusukan pada selubung, biasanya disebabkan oleh gulingan mekanikal atau tusukan objek tajam semasa pemasangan, atau putus akibat penurunan asas jangka panjang.
Korosi Elektrokimia: Arus pelarian dalam tanah atau persekitaran asid/alkali boleh menyebabkan korosi elektrokimia pada selubung, ditunjukkan oleh pembengkakan setempat, karat, lubang, dan produk korosi putih/hijau (selubung aluminium) atau sulfida hitam (selubung plumbum).
Kerosakan Akibat Penuaan Terma: Operasi beban berlebihan jangka panjang menyebabkan embrittlement bahan selubung, mengakibatkan retak dan delaminasi, biasanya ditemui pada sambungan atau kawasan dengan pelepasan haba yang buruk.
(B) Penggunaan Teknologi Deteksi
Pemeriksaan Visual: Gunakan endoskop atau imager termal inframerah untuk mengamati permukaan selubung, fokus pada pengenalan titik kerosakan yang ketara dan titik panas.
Ujian Tegangan Tahanan Selubung: Terapkan tegangan tahanan DC (10 kV selama 1 minit) untuk menguji integriti pengasingan selubung. Kenaikan tidak normal arus bocor (>10 μA) menunjukkan kerosakan.
Pengesanan Pelepasan Separa: Gunakan sensor arus frekuensi tinggi (HFCT) untuk menangkap isyarat pelepasan separa pada titik kerosakan, dengan ketepatan lokasi dalam ±0.5 m.
Penilaian Korosiviti Tanah: Kumpulkan sampel tanah dari persekitaran pemasangan kabel untuk menguji pH, kepekatan ion klorida, dan ketumpatan arus pelarian, memberikan asas untuk memilih bahan pembaikan.
III. Pilihan Bahan dan Alat Pembaikan
(A) Bahan Pembaikan Utama
Bahan Gantian Selubung Logam:
Sleeve Kompresi Paduan Aluminium: Sesuai untuk pembaikan selubung aluminium, dengan daya lentur dan tahanan korosi yang baik. Harus sesuai dengan diameter luar kabel (toleransi ≤ ±0.5 mm).
Tape Paduan Timah-Plumbum: Digunakan untuk pembaikan selubung plumbum, titik lebur rendah (~183°C), mudah untuk penyolderan termal, memenuhi syarat GB/T 12706.2 (kandungan plumbum ≥ 99.9%).
Tabung Gelombang Stainless Steel: Untuk kerosakan armor besi, dibuat daripada stainless steel 304, ketebalan dinding ≥ 0.8 mm, dengan ketahanan terhadap impak dan tekanan tanah.
Bahan Pengasingan dan Penutup:
Tubing Heat-Shrink Polietilena Silang (XLPE): Menguncup pada 120–140°C, nisbah penguncupan ≥ 2:1, kekuatan penghancuran ≥ 25 kV/mm, memerlukan lem panas untuk penutupan.
Tubing Cold-Shrink Karet Silikon: Bergantung pada pemulihan elastis untuk penutupan, tidak memerlukan pemanasan, sesuai untuk ruang sempit, kekerasan Shore 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0.003 (20°C, 50 Hz).
Tape Penutup Karet Butil: Digunakan sebagai lapisan penutup tambahan, kekuatan tarikan ≥ 3 MPa, perpanjangan pada pecah ≥ 400%, tahan usia tetap ≥ 80% prestasi selepas penuaan termal 100°C × 168 jam.
Bahan Perlindungan Korosi:
Anod Korban Seng-Auminium: Untuk persekitaran tanah yang sangat korosif, kebersihan anod ≥ 99.5%, ketumpatan arus ≥ 15 mA/m², jangka hayat reka bentuk ≥ 20 tahun.
Tape Tahan Korosi Polivinil Klorida (PVC): Ketebalan ≥ 0.4 mm, kekuatan tarikan ≥ 18 MPa, ketahanan terhadap pecah akibat stres lingkungan (ESCR) ≥ 1000 jam.
(B) Alat Khusus
Alat Persediaan: Gerinda sudut (dengan roda gerinda alumina 80-grit), sikat kawat, pembersih etanol bebas air, scraper stainless steel (untuk mengeluarkan produk korosi).
Alat Pembentukan: Alat crimp hidraulik (rentang crimp 60–200 mm²), heat gun (rentang suhu 50–600°C), obor khusus penutupan timah (suhu api ≤ 300°C).
Alat Ujian: Megohmmeter (2500 V, rentang 0–10000 MΩ), jembatan dua lengan (pengukuran rintangan kontak, ketepatan ±0.1 μΩ), alat ukur ketebalan ultrasonik (resolusi 0.01 mm).
IV. Prosedur Pembaikan Detail Berdasarkan Jenis Kerosakan
(A) Pembaikan Kerosakan Mekanikal (Contoh Selubung Aluminium)
Persiapan Kawasan Kerosakan
Gunakan gerinda sudut untuk memotong selubung yang rosak secara aksial, dengan panjang potongan 5 kali diameter kerosakan (minimum ≥ 100 mm), mengekspos lapisan penghalang pengasingan yang bersih.
Buang sisir dari tepi selubung dengan scraper stainless steel, amplas hingga kilauan logam, bersihkan minyak dengan etanol, dan keringkan selama ≥ 15 minit.
Pemulihan Selubung Logam
Pilih sleeve kompresi paduan aluminium dengan diameter dalam 1 mm lebih besar daripada diameter luar kabel, lapisi dinding dalam secara merata dengan greese konduktif (isi pengisi berbasis nikel, resistiviti isi ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).
Geser sleeve ke atas kawasan yang rosak, gunakan kaedah Crimp Staggered, crimp dari tengah ke ujung. Setelah crimp, deviasi sisi heksagonal berlawanan ≤ ±0.1 mm, rintangan kontak ≤ 20 μΩ.
Penutupan dan Perlindungan Anti-Korosi
Bungkus tape penutup karet butil dengan tumpang tindih 50%, membentuk lapisan penutup ≥ 3 mm tebal, meluas ≥ 50 mm melebihi selubung yang tidak rusak pada kedua-dua ujungnya.
Pasang tubing heat-shrink, panaskan secara bertahap dari tengah ke ujung (120°C → 140°C) untuk mengelakkan gelembung. Setelah sejuk, periksa penguncupan yang merata (ketebalan dinding pasca-penguncupan ≥ 2 mm).
Bungkus tape tahan korosi PVC secara spiral setengah tumpang tindih, amankan ujung dengan talian stainless steel (tork 15–20 N·m).
(B) Pembaikan Korosi Elektrokimia (Selubung Komposit Armor Besi + Selubung Plumbum)
Penghapusan Produk Korosi
Gunakan sandblasting (pas kuarsa 80–120 mesh, tekanan 0.4–0.6 MPa) untuk menghilangkan karat dari armor besi, mengekspos dasar logam abu-abu, kekasaran permukaan Sa2.5 grade.
Potong area korosi selubung plumbum dengan bidang plumbum, membentuk transisi yang licin dengan cerun ≥ 1:5 untuk mengelakkan konsentrasi stres.
Perlindungan Anod Korban
Pasang 2 anod paduan seng-aluminium (100 mm × 50 mm × 10 mm) secara simetris pada kedua-dua sisi bahagian pembaikan, disambungkan ke armor besi melalui tali tembaga (penampang ≥ 16 mm²), disolder (panjang tumpang tindih ≥ 30 mm, arus penyolderan 120–150 A).
Isi jurang antara anod dan selubung kabel dengan petroleum jelly, dilapisi luar dengan perumahan polietilena berdensiti tinggi (HDPE) untuk memastikan kontak penuh dengan tanah.
Struktur Penutupan Dual
Lapisan dalam: tubing karet silikon cold-shrink, dinding dalam dilapisi dengan gel penghalang air semikonduktor (resistiviti isi 10–100 Ω·cm). Dibiarkan pada suhu bilik selama 24 jam setelah pemulihan untuk pengerasan.
Lapisan luar: tuang resin epoksi (jenis E-51, pengeras T-31, nisbah 100:25), dicetak tertutup pada tekanan 0.2 MPa, dijemur ≥ 48 jam pada 25°C. Kekerasan Shore pasca-pengerasan ≥ 85 Shore D.
(C) Pembaikan Retakan Akibat Penuaan Terma (Kabel Berinsulasi XLPE)
Penguatan Kawasan Retak
Potong celah V mengikuti arah retak (kedalaman 1/3 ketebalan selubung, sudut 60°), isi dengan karet silikon tahan panas (peringkat suhu ≥ 180°C, kekuatan robek ≥ 15 kN/m), ratakan dengan scraper, keringkan pada suhu bilik selama 2 jam.
Bungkus kain serat kaca (0.2 mm tebal, 16×16 benang/cm), direndam dengan resin epoksi (kandungan padat ≥ 70%) untuk membentuk lapisan penguatan. Kekuatan tarikan ≥ 200 MPa setelah pengerasan.
