Ремонт металевих оболонок високовольтних кабелів
I. Функції металевих оболонок та необхідність ремонту
Металева оболонка високовольтних кабелів — це металева захисна структура, яка розташована поза ізоляційним шаром, включаючи типи, такі як свинцеві оболонки, алюмінієві оболонки та сталеві зброї. Її основні функції включають механічну захисту (опір зовнішнім впливам та стисканню), електрохімічний захист від корозії (ізоляція від вологи та забруднюючих речовин ґрунту), електромагнітне екранування (зменшення електромагнітних перешкод для оточення) та забезпечення шляху заземлення (гарантія безпечного відведення аварійних струмів). У разі пошкодження металева оболонка може призвести до проникнення вологи у шар ізоляції, локального спотворення електричного поля або навіть серйозних аварій, таких як пробій кабелю та коротке замикання. Тому точний ремонт, орієнтований на різні типи пошкоджень, є ключовим для забезпечення довгострокової безпечного функціонування системи кабельного обладнання.
II. Діагностика та оцінка несправностей перед ремонтом
(A) Визначення типів пошкоджень
Механічні пошкодження: Характеризуються вдавленнями, тріщинами або проколами в оболонці, часто виникають через механічне катання або проколи гострими предметами під час встановлення, або розрив через тривале опускання фундаменту.
Електрохімічна корозія: Струмів бродячого характеру в ґрунті або кислотні/щелочні середовища можуть спричинити електрохімічну корозію оболонки, що проявляється локальним набряком, ружевінням, проколами та білі/зелені продукти корозії (алюмінієва оболонка) або чорні сульфіди (свинцева оболонка).
Термічні пошкодження віком: Тривала перевантажена робота може призвести до хрупкості матеріалу оболонки, що призводить до тріщин та деструкції, найчастіше виявляється в місцях з'єднань або областях з поганим теплообміном.
(B) Застосування технологій виявлення
Візуальний осмотр: Використовуйте ендоскопи або інфрачервоні термографи для спостереження поверхні оболонки, зосереджуючись на виявленні очевидних місць пошкоджень та гарячих точок.
Тест на стійкість оболонки до напруги: Прикладіть постійну напругу (10 кВ протягом 1 хвилини) для тестування цілісності ізоляції оболонки. Ненормальне збільшення току витоку (>10 мкА) вказує на пошкодження.
Виявлення часткових розрядів: Використовуйте високочастотні датчики струму (HFCT) для вловлення сигналів часткових розрядів в місцях пошкоджень, з точністю визначення ±0,5 м.
Оцінка корозійної активності ґрунту: Зібрати зразки ґрунту з оточення викладання кабелю для тестування pH, концентрації хлорид-іонів та густини струму бродячого характеру, що надає основу для вибору матеріалів для ремонту.
III. Вибір матеріалів та інструментів для ремонту
(A) Основні матеріали для ремонту
Матеріали для заміни металевої оболонки:
Алюмінієва компресійна муфта: Підходить для ремонту алюмінієвої оболонки, має хорошу пластичність та корозійну стійкість. Мусить відповідати зовнішньому діаметру кабелю (допуск ≤ ±0,5 мм).
Литейна смуга з олова-олова: Використовується для ремонту свинцевої оболонки, низька температура плавлення (~183°C), легка для теплового зварювання, відповідає вимогам GB/T 12706.2 (вміст олова ≥ 99,9%).
Сталева хвиляча труба: Для пошкоджень сталевої зброї, виготовлена з нержавіючої сталі 304, товщина стінки ≥ 0,8 мм, зі стійкістю до удару та стиску ґрунту.
Матеріали для ізоляції та герметизації:
Термоусадна труба з сшитого поліетилену (XLPE): Зсувається при 120–140°C, коефіцієнт зсуву ≥ 2:1, напруга пробою ≥ 25 кВ/мм, потребує горячого клею для герметизації.
Холодноусадна труба з силиконового каучуку: Залежить від еластичного відновлення для герметизації, нагрівання не потрібно, підходить для обмежених просторів, твердість Шора 60 ± 5 Шора A, tanδ ≤ 0,003 (20°C, 50 Гц).
Смуга для герметизації з бутілкаучуку: Використовується як допоміжний шар герметизації, міцність на розтягння ≥ 3 МПа, відносне розтягння при розриві ≥ 400%, стійкість до старіння зберігає ≥ 80% продуктивності після теплового старіння 100°C × 168 год.
Матеріали для захисту від корозії:
Жертвенний анод з цинк-алюмінієвого сплаву: Для високо-корозійного ґрунту, чистота аноду ≥ 99,5%, густина струму ≥ 15 мА/м², проектований термін служби ≥ 20 років.
Корозійно-стойка стрічка з поліхлоріду вінілу (PVC): Товщина ≥ 0,4 мм, міцність на розтягння ≥ 18 МПа, стійкість до стрес-корозії (ESCR) ≥ 1000 год.
(B) Спеціалізовані інструменти
Інструменти для підготовки: Кутова шліфмашина (з кругом з корунду 80-го гриту), дрітова щітка, чистящий засіб на основі безводного етанолу, скребок з нержавіючої сталі (для вилучення продуктів корозії).
Інструменти для формування: Гідравлічний інструмент для обжиму (діапазон обжиму 60–200 мм²), термовентиль (діапазон температур 50–600°C), спеціальний паяльник для запайки свинцю (температура пламення ≤ 300°C).
Інструменти для тестування: Мегомметр (2500 В, діапазон 0–10000 МΩ), подвійний міст (вимірювання контактного опору, точність ±0,1 мкΩ), ультразвуковий товщіномір (роздільність 0,01 мм).
IV. Детальні процедури ремонту залежно від типу пошкодження
(A) Ремонт механічних пошкоджень (приклад алюмінієвої оболонки)
Підготовка зони пошкодження
Використовуйте кутову шліфмашину для аксіального розрізу пошкодженої оболонки, довжина розрізу 5 разів більша за діаметр пошкодження (мінімум ≥ 100 мм), відкриваючи чистий ізоляційний щит.
Видаліть заокруглення з країв оболонки за допомогою скребка з нержавіючої сталі, затеріть до металевого блискавчення, очистіть масло етанолом, просушіть ≥ 15 хвилин.
Відновлення металевої оболонки
Оберіть алюмінієву компресійну муфту з внутрішнім діаметром на 1 мм більшим за зовнішній діаметр кабелю, рівномірно покріть внутрішню поверхню провідним жиром (наповнювач на основі нікелю, об'ємна резистивність ≤ 5×10⁻⁴ Ω·см).
Надіньте муфту на пошкоджений ділянку, використовуйте метод переміщеного обжиму, обжимайте від центру до кінців. Після обжиму відхилення гексагональних протилежних сторін ≤ ±0,1 мм, контактний опір ≤ 20 мкΩ.
Герметизація та антикорозійна обробка
Згорніть смугу з бутілкаучуку з 50% перекриттям, формуючи герметизаційний шар ≥ 3 мм, розширюючи ≥ 50 мм за межами недіяльної оболонки з обох кінців.
Встановіть термоусадну трубу, поступово нагрівайте від центру до кінців (120°C → 140°C), щоб уникнути бульбашок. Після охолоління перевірте рівномірне зсуваєння (після зсуваєння товщина стінки ≥ 2 мм).
Ззовні обмотайте корозійно-стойку стрічку з PVC в напівперекриття, зафіксуйте кінці стальними стрічками (момент сил 15–20 Н·м).
(B) Ремонт електрохімічної корозії (сталева зброя + свинцева оболонка комбінована оболонка)
Видалення продуктів корозії
Використовуйте пескоструйну обробку (кварцовий пісок 80–120 грит, тиск 0,4–0,6 МПа) для видалення ружевіння з сталевої зброї, відкриваючи сіро-білу металеву базу, шорсткість поверхні Sa2.5 град.
Підтримайте область корозії свинцевої оболонки свинцевою площею, формуючи плавний перехід з нахилом ≥ 1:5, щоб уникнути концентрації напружень.
Захист за допомогою жертвенного аноду
Симетрично встановіть 2 аноди з цинк-алюмінієвого сплаву (100 мм × 50 мм × 10 мм) з обох боків відремонтованої ділянки, з'єднані з сталевою зброєю медною косичкою (переріз ≥ 16 мм²), зварені (довжина перехоплення ≥ 30 мм, струм зварювання 120–150 А).
Заповніть проміжок між анодом та оболонкою кабелю петролатумом, заключіть зовні в корпус з високоплотного поліетилену (HDPE) для забезпечення повного контакту з ґрунтом.
Подвійна герметизаційна конструкція
