I. Funkcje metalowych osłon i konieczność naprawy
Metalowa osłona kabli wysokiego napięcia to metalowa struktura osłonowa ułożona na zewnątrz warstwy izolacyjnej, w tym takie typy jak ołowiane osłony, aluminiowe osłony i stalowe pancerze. Jej główne funkcje obejmują ochronę mechaniczną (odporność na zewnętrzne uderzenia i ucisk), ochronę przed elektrochemicznym korozją (izolacja wilgoci i zanieczyszczeń glebowych), ekranowanie elektromagnetyczne (zmniejszenie zakłóceń elektromagnetycznych w środowisku) oraz zapewnienie ścieżki doziemienia (bezpieczny odpływ prądów awaryjnych). W przypadku uszkodzenia, metalowa osłona może prowadzić do nawilżenia warstwy izolacyjnej, lokalnego zniekształcenia pola elektrycznego lub nawet poważnych wypadków, takich jak przebicie kabla i zwarcia. Dlatego precyzyjna naprawa skierowana do różnych typów uszkodzeń jest kluczowa dla zapewnienia długoterminowego bezpiecznego działania systemu kablów.
II. Diagnoza i ocena uszkodzeń przed naprawą
(A) Identyfikacja typów uszkodzeń
Uszkodzenia mechaniczne: Charakteryzują się wgnieceniami, pęknięciami lub przebiciami osłony, często spowodowane rolkowaniem mechanicznym lub przebijaniem ostrymi obiektami podczas montażu, lub rozdarcie przez długotrwałe opadanie gruntu.
Elektrochemiczna korozja: Stray currents w glebie lub w środowiskach kwasowych/zasadowych mogą powodować elektrochemiczną korozję osłony, co objawia się lokalnym wypukleniem, rdzą, perforacją i białymi/zielonymi produktami korozji (osłona aluminiowa) lub czarnymi siarczanami (osłona ołowiowa).
Uszkodzenia spowodowane starzeniem termicznym: Długotrwała nadmierna eksploatacja powoduje embrytowanie materiału osłony, prowadząc do pękania i odwarstwiania, często występujące w styczniach lub obszarach o złej dyssypacji ciepła.
(B) Zastosowanie technologii wykrywania
Wizualna inspekcja: Używanie endoskopów lub termowizorów do obserwacji powierzchni osłony, koncentrując się na identyfikacji oczywistych punktów uszkodzeń i gorących punktów.
Test wytrzymałości osłony na napięcie: Zastosowanie stałego napięcia (10 kV przez 1 minutę) do testowania integralności izolacji osłony. Nieprawidłowy wzrost prądu przeciekającego (>10 μA) wskazuje na uszkodzenie.
Wykrywanie częściowych rozładowań: Używanie sensorów prądów o wysokiej częstotliwości (HFCT) do przechwytywania sygnałów częściowych rozładowań w punktach uszkodzeń, z dokładnością lokalizacji w granicach ±0,5 m.
Ocena korozji gleby: Zebranie próbek gleby z środowiska położenia kabla w celu przetestowania pH, stężenia jonów chlorkowych i gęstości prądu bocznego, dostarczając podstawy do wyboru materiałów do naprawy.
III. Wybór materiałów i narzędzi do naprawy
(A) Podstawowe materiały do naprawy
Materiały do wymiany metalowej osłony:
Aluminiowy kompresyjny rękaw: Odpowiedni do naprawy aluminiowej osłony, z dobrą plastycznością i odpornością na korozję. Musi pasować do zewnętrznego średnicy kabla (tolerancja ≤ ±0,5 mm).
Taśma stopu ołowiowo-osiowego: Używana do naprawy ołowiowej osłony, ma niski punkt topnienia (~183°C), łatwa do spawania termicznego, spełnia wymagania czystości według GB/T 12706.2 (zawartość ołowiu ≥ 99,9%).
Stalowy falowany rurka: Do uszkodzeń pancerza stalowego, wykonany ze stali nierdzewnej 304, grubość ścianki ≥ 0,8 mm, z odpornością na uderzenia i napięcia glebowe.
Materiały izolacyjne i szczelnicze:
Rurka termoskurczalna z krzyżowanej polietylenu (XLPE): Skurcz przy 120–140°C, współczynnik skurczu ≥ 2:1, wytrzymałość na przebicie ≥ 25 kV/mm, wymaga kleju termoplastycznego do szczelienia.
Rurka chłodnoskurczalna z kauczuku silikonowego: Opiera się na elastycznej rekonstrukcji do szczelienia, nie wymaga ogrzewania, odpowiednia dla ograniczonych przestrzeni, twardość Shore 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0,003 (20°C, 50 Hz).
Taśma szczelnica z kauczuku butylowego: Używana jako dodatkowa warstwa szczelnica, wytrzymałość na rozciąganie ≥ 3 MPa, wydłużenie przy rozerwaniu ≥ 400%, odporność na starzenie zachowuje ≥ 80% wydajności po termiczym starzeniu 100°C × 168 h.
Materiały ochronne przed korozją:
Anoda ofiarna z stopu cyno-almuniowego: Dla środowisk glebowych o wysokiej korozji, czystość anody ≥ 99,5%, gęstość prądu ≥ 15 mA/m², projektowany czas użytkowania ≥ 20 lat.
Taśma ochronna przed korozją z polichlorowinylu (PVC): Grubość ≥ 0,4 mm, wytrzymałość na rozciąganie ≥ 18 MPa, odporność na pękanie pod wpływem stresu środowiskowego (ESCR) ≥ 1000 h.
(B) Specjalistyczne narzędzia
Narzędzia przygotowawcze: Szlifierka kątowa (z kamieniem szlifierskim z korundu 80-grit), szczotka druciana, czyszczący środek etanolu bezwodnego, drapacz ze stali nierdzewnej (do usuwania produktów korozji).
Narzędzia formujące: Hydrauliczny narzędzie do cięcia (zakres cięcia 60–200 mm²), pistolet termiczny (zakres temperatur 50–600°C), specjalny palnik do szczelienia ołowiu (temperatura płomienia ≤ 300°C).
Narzędzia testowe: Megoometr (2500 V, zakres 0–10000 MΩ), mostek dwuramienny (pomiar oporu kontaktowego, dokładność ±0,1 μΩ), ultradźwiękowy miernik grubości (rozdzielczość 0,01 mm).
IV. Szczegółowe procedury naprawy według typu uszkodzenia
(A) Naprawa uszkodzeń mechanicznych (przykład aluminiowej osłony)
Przygotowanie obszaru uszkodzenia
Użyj szlifierki kątowej, aby w poprzek uszkodzonej osłony, z długością cięcia 5 razy średnica uszkodzenia (minimalnie ≥ 100 mm), odsłaniając czystą izolację osłonową.
Usun ostre krawędzie osłony za pomocą drapacza ze stali nierdzewnej, wypoleruj do metalicznego połysku, wyczyść olej etanolem i susz przez ≥ 15 min.
Odtworzenie metalowej osłony
Wybierz aluminiowy kompresyjny rękaw o średnicy wewnętrznej 1 mm większej niż zewnętrzna średnica kabla, jednolito pomaluj wewnętrzne ścianki żelową masą przewodzącą (napełniacz niklowy, objętościowa rezystywność ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).
Przesuń rękaw na obszar uszkodzenia, użyj metody Staggered Crimping, cięć od środka do końców. Po cięciu, odchylenie sześciokąta na przeciwległych stronach ≤ ±0,1 mm, opór kontaktowy ≤ 20 μΩ.
Szczelienie i ochrona przed korozją
Owin taśmą butylową z nakładem 50%, tworząc warstwę szczelinową o grubości ≥ 3 mm, rozszerzającą się ≥ 50 mm poza nieszkodzoną osłonę na obu końcach.
Zainstaluj rurkę termoskurczalną, nagrzej stopniowo od środka do końców (120°C → 140°C), aby uniknąć bańek. Po ochłodzeniu, sprawdź jednolite skurczenie (grubość ścianki po skurczeniu ≥ 2 mm).
Owin zewnętrznie taśmą ochronną przed korozją PVC w spiralę z połową nakładu, zabezpiecz końce stalowymi taśmami (moment obrotowy 15–20 N·m).
(B) Naprawa uszkodzeń spowodowanych elektrochemiczną korozją (pancerz stalowy + ołowiowa osłona złożona)
Usuwanie produktów korozji
Użyj piaskostosowania (kwarc 80–120 mesh, ciśnienie 0,4–0,6 MPa), aby usunąć rdzę z pancerza stalowego, odsłaniając szarobiałą bazę metaliczną, chropowatość powierzchni Sa2.5.
Obcinaj obszar korozji ołowiowej osłony za pomocą płaszczyzny ołowiu, tworząc gładkie przejście z nachyleniem ≥ 1:5, aby uniknąć skupienia naprężeń.
Ochrona anodą ofiarną
Symetrycznie zainstaluj 2 anody z cyno-almuniowego stopu (100 mm × 50 mm × 10 mm) po obu stronach sekcji naprawy, połączonych z pancerzem stalowym za pomocą miedzianej pleśnie (przekrój ≥ 16 mm²), spawane (długość nakładu ≥ 30 mm, prąd spawania 120–150 A).
Wypełnij luk między anodą a osłoną kabla smalcem, zewnętrznie zamknij obudową z wysokogęstościowego polietylenu (HDPE), aby zapewnić pełny kontakt z glebą.
Podwójna struktura szczelnicza
Warstwa wewnętrzna: rurka chłodnoskurczalna z kauczuku silikonowego, wewnętrzna ściana pomalowana żelową masą blokującą wodę (objętościowa rezystywność 10–100 Ω·cm). Przechowuj w temperaturze pokojowej przez 24 h po odzyskaniu do utwardzenia.
Warstwa zewnętrzna: wlej żywicę epoksydową (typ E-51, utwardzacz T-31, proporcja 100:25), formuj w formie pod ciśnieniem 0,2 MPa, utwardzaj ≥ 48 h przy 25°C. Twardość Shore po utwardzeniu ≥ 85 Shore D.
(C) Naprawa pęknięć spowodowanych starzeniem termicznym (kabel izolowany XLPE)
Wzmocnienie obszaru pęknięcia
Wytnij rów V w kierunku pęknięcia (głębokość 1/3 grubości osłony, kąt 60°), wypełnij kauczukiem silikonowym odpornym na ciepło (klasa temperatury ≥ 180°C, wytrzymałość na rozdarcie ≥ 15 kN/m), wyrównaj drapaczem, utwardzaj w temperaturze pokojowej przez 2 h.
Owin tkaniną szklaną (grubość 0,2 mm, 16×16 nici/cm), impregnuj żywicą epoksydową (zawartość stała ≥ 70%) do formowania warstwy wzmocnienia. Wytrzymałość na rozciąganie ≥ 200 MPa po utwardzeniu.
Optymalizacja odprowadzania ciepła
Zainstaluj zewnętrznie na sekcji naprawy aluminiowe rozproszniki ciepła (grubość 1,5 mm, odstęp lameli 5 mm), połączone z osłoną za pomocą smalcu termicznego (przewodność ciepła ≥ 1,5 W/(m·K)), aby zmniejszyć lokalny wzrost temperatury (≤ 5°C).
Monitoruj temperaturę pracy za pomocą termowizora, zapewniając różnicę temperatury względem nieszkodzonej sekcji ≤ 2°C.
V. Kontrola jakości i standardy akceptacji
(A) Testowanie kluczowych parametrów
Właściwości elektryczne: Opor izolacji osłony ≥ 1000 MΩ (megoometr 2500 V), częściowe rozładowania ≤ 5 pC (przy napięciu 1,73U₀).
Właściwości mechaniczne: Wytrzymałość na uderzenia sekcji naprawy ≥ 10 J (przy -30°C), promień gięcia ≥ 20 razy zewnętrzna średnica kabla (bez widocznych deformacji).
Właściwości szczelności: Po teście zanurzania (temperatura pokojowa, 24 h), zmiana prądu przeciekającego ≤ 10%, bez bańek ani penetracji wody.
(B) Weryfikacja długoterminowej niezawodności
Test przyspieszonego starzenia: Umieść próbę naprawy w komorze termicznej (135°C × 1000 h), po usunięciu utrzymanie oporu izolacji ≥ 80%, degradacja wytrzymałości na rozciąganie ≤ 20%.
Test pogrzebania w glebie: Symuluj rzeczywiste środowisko położenia, pogrzeb na głębokości 1 m, czas trwania 1 rok, sprawdź brak perforacji korozji lub awarii szczelności.
VI. Regulamin bezpieczeństwa pracy
Wymagania dotyczące pracy przy wyłączeniu zasilania: Postępuj zgodnie z procedurą "wyłączenie zasilania - test napięcia - instalacja przewodu doziemienia" przed naprawą. Wieszaj tablice ostrzegawcze "Nie włączać" na końcówkach kabla, ustaw bariery bezpieczeństwa (odległość ≥ 8 m) w obrębie promienia pracy.
Zarządzanie pracami cieplnymi: Podczas używania palników lub spawania, wyposaż się w gaśnice proszkowe (typ ABC, pojemność ≥ 4 kg), usuń łatwopalne materiały w promieniu 3 m, przydziel osobę nadzorującą.
Ochrona indywidualna (PPE): Noszenie rękawic izolujących (klasa 35 kV), okularów ochronnych, odzieży roboczej ogniotrwałej. Używaj uprzęży bezpieczeństwa (siła statyczna 2205 N, utrzymanie przez 3 min bez pęknięcia) dla pracy na wysokości (≥ 2 m).