Reparation av högspänningskabels metallmantlar
I. Metallsköljens funktioner och nödvändigheten av reparation
Metallskölden för högspänningskablar är en metallisk skärmstruktur som ligger utanför isoleringsskiktet, inklusive typer som blysköld, aluminiumsköld och stålarmatur. Dess kärnfunktioner inkluderar mekanisk skydd (motstånd mot yttre påverkan och komprimering), elektrokemisk korrosionskydd (avskiljande av fuktighet och jordföroreningar), elektromagnetisk skärmning (minskning av elektromagnetisk interferens i miljön) och tillhandahållande av en jordningsväg (säker avledning av felströmmar). När den skadas kan metallskölden leda till fuktinträngning i isoleringsskiktet, lokala elektriska fältskränkningar, eller allvarliga olyckor som kabellämning och kortslut. Därför är noggrann reparation riktad mot olika typer av skador viktig för att säkerställa det långsiktiga säkra driftsättet av kabelsystemet.
II. Felgranskning och bedömning före reparation
(A) Identifiering av skadetyper
Mekanisk skada: Karaktäriseras av däck, sprickor eller genomträngningar i skölden, vanligtvis orsakade av mekanisk rullning eller spetsig föremåls genomträngning under installation, eller dragrämning på grund av långtidsgrundsetablering.
Elektrokemisk korrosion: Stray strömmar i jorden eller sura/basiska miljöer kan orsaka elektrokemisk korrosion av skölden, beläggd med lokal utbukning, rost, perforation och vita/gröna korrosionsprodukter (aluminiumsköld) eller svarta sulfider (blysköld).
Termisk åldringsskada: Långtidsöverbelastning kan orsaka embrittlement av sköldmaterial, vilket resulterar i sprickor och delamination, vanligtvis hittas vid anslutningar eller områden med dålig värmefördelning.
(B) Användning av detektionstekniker
Visuell inspektion: Använd endoskop eller infraröd termisk bildtagare för att observera sköldytan, fokusera på identifiering av uppenbara skadepunkter och hetpunkter.
Sköldhållfasthetstest: Tillämpa DC-hållfasthet (10 kV i 1 minut) för att testa sköldisoleringens integritet. Ovanlig ökning av läckageström (>10 μA) indikerar skada.
Partiell utsläppsdetektion: Använd högfrekvensströmsensorer (HFCT) för att fånga partiella utsläppssignaler vid skadepunkter, med platsnoggrannhet inom ±0.5 m.
Jordkorrosivitetsevaluering: Samla jords prov från kabelläggningen för att testa pH, kloridjonkoncentration och stray strömtäthet, ger grunden för val av reparationsmaterial.
III. Valf av reparationsmaterial och verktyg
(A) Kärnreparationsmaterial
Ersättningsmaterial för metallsköld:
Aluminiumlegeringstryckmanschett: Lämplig för aluminiumsköldreparation, med god formbarhet och korrosionsbeständighet. Måste matcha kabelyttdiameter (tolerans ≤ ±0.5 mm).
Bly-tinlegeringstejp: Används för blysköldreparation, låg smältpunkt (~183°C), lätt att termiskt svetsa, uppfyller GB/T 12706.2 renhetskrav (blyhalt ≥ 99.9%).
Rostfritt stålbågat rör: För stålarmaturskador, gjort av 304 rostfritt stål, väggdjup ≥ 0.8 mm, med motstånd mot slag och jordtryck.
Isolerings- och tätningmaterial:
Korslänkad polyeten (XLPE) värmesmältande slang: Smälter vid 120–140°C, smältförhållande ≥ 2:1, brytningsspänning ≥ 25 kV/mm, kräver varmlödande lim för tätning.
Silikonkautschuk kallsmältande slang: Beror på elastisk återhämtning för tätning, ingen värmning krävs, lämplig för trånga utrymmen, Shorehårdhet 60 ± 5 Shore A, tanδ ≤ 0.003 (20°C, 50 Hz).
Butylkautschuk tätningstejp: Används som hjälpandetätningsskikt, draghållfasthet ≥ 3 MPa, sträckning vid brott ≥ 400%, åldringbeständighet bevarar ≥ 80% prestanda efter 100°C × 168 h termisk åldring.
Korrosionsbeskyddsmaterial:
Zink-aluminiumlegering offertanod: För högkorrosionsmiljöer, anodrenhet ≥ 99.5%, strömtäthet ≥ 15 mA/m², designlivslängd ≥ 20 år.
Polyvinylklorid (PVC) korrosionsbeständig tejp: Tjocklek ≥ 0.4 mm, draghållfasthet ≥ 18 MPa, miljöstresskrafter mot sprickbildning (ESCR) ≥ 1000 h.
(B) Specialiserade verktyg
Förberedelseverktyg: Vinkelgrind (med 80-grit alumina grindhjul), borste, vattenfri etanolrengöring, rostfri stålskraper (för borttagning av korrosionsprodukter).
Formningsverktyg: Hydraulisk pressverktyg (pressningsomfattning 60–200 mm²), värmepistol (temperaturintervall 50–600°C), blytätningsspecialiserad brännare (flammatemperatur ≤ 300°C).
Testverktyg: Megohmmeter (2500 V, intervall 0–10000 MΩ), dubbelarmad bro (kontaktmotståndsbedömning, noggrannhet ±0.1 μΩ), ultraljudstäckmätare (upplösning 0.01 mm).
IV. Detaljerade reparationsskedemat enligt skadetyp
(A) Reparation av mekanisk skada (aluminiumsköldexempel)
Förberedelse av skadat område
Använd en vinkelgrind för att axiellt skära upp den skadade skölden, med skärslängd 5 gånger skadediameter (minimum ≥ 100 mm), exponerar rent isolerings-sköld.
Ta bort burkar från sköldkanterna med en rostfri stålskraper, sanda till metallglans, rengör olja med etanol, och torka i ≥ 15 min.
Återställning av metallsköld
Välj en aluminiumlegeringstryckmanschett med inre diameter 1 mm större än kabelyttdiameter, jämnt betäck inre vägg med ledande smörja (nickelbaserad fyllnad, volymresistivitet ≤ 5×10⁻⁴ Ω·cm).
Glij manschetten över det skadade området, använd ett Staggered Crimping-metod, pressa från centrum till ändar. Efter pressning, sexhörigt motsatta sidavsvikning ≤ ±0.1 mm, kontaktmotstånd ≤ 20 μΩ.
Tätning och korrosionsbeskydd
Omfota butylkautschuk tätningstejp med 50% överlappning, bildar ett tätningsskikt ≥ 3 mm tjockt, utvidgar ≥ 50 mm bortom oskadad sköld på båda ändar.
Installera värmesmältande slang, värm gradvis från centrum till ändar (120°C → 140°C) för att undvika bubblor. Efter kylning, kontrollera jämn smältning (efter-smältning väggdjup ≥ 2 mm).
Omfota PVC korrosionsbeständig tejp externt i halv-overlapping spiral, fastsätt ändar med rostfria ståltrådar (moment 15–20 N·m).
(B) Reparation av elektrokemisk korrosion (stålarmatur + blysköld kombinerad sköld)
Avlägsning av korrosionsprodukter
Använd sandstrålning (kvartsand 80–120 mesh, tryck 0.4–0.6 MPa) för att ta bort rost från stålarmatur, exponerar gråvit metallbas, ytoryghet Sa2.5 klass.
Trimma blysköld korrosionsområde med en blyplan, formera en slät övergång med lutning ≥ 1:5 för att undvika spänningssammandragning.
Offertanodskydd
Symmetriskt installera 2 zink-aluminiumlegering anoder (100 mm × 50 mm × 10 mm) på båda sidor av reparationssnittet, ansluten till stålarmatur via kopparflätning (tvärsnitt ≥ 16 mm²), svetsad (lapplängd ≥ 30 mm, svetsningsström 120–150 A).
Fyll gap mellan anod och kabelsköld med petroleumjelly, kapslas extern med högdensitet polyeten (HDPE) behållare för att säkerställa full jordkontakt.
Dubbla tätningsskikt
Inre lager: kallsmältande silikonkautschuk slang, inre vägg betäckt med semileductor vattenblockerande gel (volymresistivitet 10–100 Ω·cm). Behåll vid rumstemperatur 24 h efter återhämtning för hårdning.
Yttre lager: häll epoxidhar (E-51 typ, härdmedel T-31, förhållande 100:25), formad i täta formar vid 0.2 MPa tryck, hårdnar ≥ 48 h vid 25°C. Post-hårdhet ≥ 85 Shore D.
(C) Termisk åldringssprickreparation (XLPE-isolerad kabel)
Förstärkning av sprickområde
Skär en V-groov längs sprickriktningen (djup 1/3 av sköldtjocklek, vinkel 60°), fyll med värmeståndande silikonkautschuk (temperaturklass ≥ 180°C, revhållfasthet ≥ 15 kN/m), jämn med skrapa, hårdna vid rumstemperatur 2 h.
Omfota glasfiberduk (0.2 mm tjock, 16×16 trådar/cm), impregnera med epoxidhar (solidhalt ≥ 70%) för att forma ett förstärkningslager. Draghållfasthet ≥ 200 MPa efter hårdning.
Optimering av värmefördelning
Installera aluminiumvärmeavledare (1.5 mm tjock, finavstånd 5 mm) externt på reparationssnittet, fastsatt till skölden med värmegrej (värmekonduktivitet ≥ 1.5 W/(m·K)) för att minska lokal temperaturökning (≤ 5°C).
Övervaka driftstemperatur med infraröd termisk bildtagare, säkerställ temperaturskillnad från oskadat snitt ≤ 2°C.
V. Kvalitetskontroll och acceptansstandarder
(A) Nyckelparameters testning
Elektrisk prestanda: Sköldisoleringssmittning ≥ 1000 MΩ (2500 V megohmmeter), partiell utsläppning ≤ 5 pC (vid 1.73U₀ spänning).
Mekanisk prestanda: Slagmotstånd av reparationssnitt ≥ 10 J (vid -30°C), böjradie ≥ 20 gånger kabelyttdiameter (ingen uppenbar deformation).
Tätningsegenskaper: Efter immersionsprov (rumstemperatur, 24 h), sköldläckageström förändringshastighet ≤ 10%, inga bubblor eller vatteninträngning.
(B) Verifikation av långsiktig tillförlitlighet
Accelererat åldringstest: Placera reparationsprov i termisk åldringsskåp (135°C × 1000 h), efter borttagning isoleringssmittning retention ≥ 80%, draghållfasthet nedbrott ≤ 20%.
Jordbegravningsprov: Simulera faktisk läggningmiljö, begraven djupt 1 m, varaktighet 1 år, kontrollera att ingen korrosionsgenomträngning eller tätningssvik har inträffat.
VI. Säkerhetsarbetsregler
Krav för arbete utan ström: Följ "strömavtag - spänningsprov - jordningsledinstallation" procedur innan reparation. Häng "Stäng inte" varningskort på kabelterminereringar, sätt upp säkerhetsbarriärer (avstånd ≥ 8 m) inom arbetsradie.
Heta arbetsmetoder: När du använder brännare eller svetsning, utrusta torra pulvereldsläckare (ABC-typ, kapacitet ≥ 4 kg), rensa brandfarliga material inom 3 m, tilldela en dedikerad övervakare.
Personligt skyddsutrustning (PPE): Bar isolerade handskar (35 kV klass), skyddsglasögon, brandsäkra arbetskläder. Använd säkerhetsharness (statisk lasttestkraft 2205 N, håll 3 min utan brytning) för arbete på höjd (≥ 2 m).
