Решение для выбора и управления обслуживанием кабелей

​

​​(I) Описание проблемы​
Обеспечение долгосрочной безопасной, стабильной и эффективной работы кабельных систем электроснабжения является ключевым для гарантии непрерывности производства, повседневной жизни и эксплуатации объектов. Правильный выбор является основой надежности системы, в то время как последовательное и эффективное техническое обслуживание и управление являются основным средством защиты от неисправностей, продления срока службы кабелей и предотвращения экономических потерь и инцидентов безопасности. Пренебрежение принципами выбора или недостаточное техническое обслуживание могут легко привести к перегрузке кабеля, перегреву, ускоренному старению изоляции, коротким замыканиям и даже пожароопасным ситуациям.

​​(II) Решение​

​2.1 Научные принципы выбора​
Выбор кабеля не ограничивается только требованиями к нагрузке, но требует всестороннего многофакторного и прогностического рассмотрения. Основные принципы следующие:

1. ​Соответствие нагрузочному току:​​ Первостепенное внимание уделяется значению непрерывного рабочего тока нагрузки. Ток линии должен быть точно рассчитан на основе таких факторов, как потребляемая мощность оборудования, пусковой ток (с учетом частоты и продолжительности пуска) и максимального тока, предусмотренного проектом. Номинальная токовая нагрузка выбранного кабеля должна быть больше или равна этому рассчитанному значению, а площадь поперечного сечения проводника должна быть выбрана в соответствии с соответствующими национальными/отраслевыми стандартами (например, GB/T 12706, IEC 60502 и т. д.). Перегрузка строго запрещена.
2. ​Корректировка по температуре окружающей среды:​​ Температура окружающей среды значительно влияет на токовую нагрузку кабеля.
• ​Высокотемпературные условия:​​ Например, горячие цеха, тропические регионы, места концентрации кабельных лотков/стеллажей или близость к источникам тепла. Номинальная токовая нагрузка должна быть снижена с использованием соответствующего коэффициента корректировки (обычно меньше 1) для данной температуры. Приоритет следует отдавать кабелям с термостойкими изоляционными материалами (например, сшитый полиэтилен (XLPE) более термостоек, чем ПВХ) или кабелям, предназначенным для более высоких температур.
• ​Низкотемпературные условия:​​ Низкие температуры могут вызвать хрупкость материала, что влияет на установку и гибкость. Необходимо учитывать низкотемпературную стойкость кабеля при выборе.
3. ​Метод установки и условия теплоотдачи:​​
• Различайте установку в воздухе (открытые, лотки/стеллажи, трубопроводы), прямое захоронение в грунт, установку в трубах или пучковую установку.
• Различные методы установки имеют существенно разные возможности теплоотдачи, что напрямую влияет на токовую нагрузку. Например, для закапываемых кабелей необходимо учитывать тепловое сопротивление грунта и глубину закладки; плотная пучковая установка значительно снижает токовую нагрузку, и требуется обращаться к таблицам токовой нагрузки для конкретного метода установки или применять коэффициенты корректировки. Приоритет следует отдавать методам, способствующим теплоотдаче, или допускать большие запасы.
4. ​Соответствие уровню напряжения:​​ Номинальное напряжение кабеля (например, 0.6/1 кВ, 8.7/15 кВ и т. д.) должно быть больше или равно рабочему напряжению системы плюс возможные переходные перенапряжения, чтобы обеспечить достаточную прочность изоляции.
5. ​Тип изоляции и материал оболочки:​​
• ​Изоляционный материал:​​ Выбор основан на температурном классе, механической прочности, диэлектрических свойствах и огнестойкости (например, низкодымный безгалогенный - LSZH).
• ​Материал оболочки:​​ Должен соответствовать требованиям окружающей среды:
• ​Общие условия:​​ ПВХ, ПЭ и т. д.
• ​Высокие требования к механической защите:​​ Бронированные кабели (стальная лента, стальная проволока).
• ​Стойкость к коррозии (например, химические заводы, зоны солевых испарений):​​ Немагнитная металлическая броня (например, лента из алюминиевого сплава) или специальные антикоррозийные оболочки.
• ​Огнестойкость/негорючесть:​​ Выбор огнестойких кабелей соответствующего уровня (ZA, ZB, ZC и т. д.) или негорючих кабелей (например, минерально-изолированные - MI).
• ​Устойчивость к УФ-излучению:​​ Для использования на открытом воздухе или под прямыми солнечными лучами необходимы материалы, устойчивые к УФ-излучению (например, черный атмосферостойкий ПВХ/ПЭ).
6. ​Требования к току короткого замыкания:​​ Кабель должен выдерживать тепловое воздействие, создаваемое максимальным возможным током короткого замыкания системы, без повреждений. Требуется расчет тепловой выносливости кабеля к короткому замыканию, чтобы выбрать кабель с достаточным поперечным сечением или принять другие защитные меры.

​2.2 Систематические методы управления техническим обслуживанием​
Регулярные, целевые проверки технического обслуживания являются ключевыми для раннего выявления скрытых рисков и предотвращения их эскалации. Основные методы включают:

1. ​Периодический инфракрасный термографический осмотр (циклические обходы):​​
• ​Основная цель:​​ Безконтактное точное обнаружение аномальных повышений температуры на ключевых соединениях, таких как соединения, концевые части, разъемы и концы кабелей.
• ​Частота:​​ Рекомендуется ежеквартально или полугодично для важных участков и линий с высокой нагрузкой; как минимум ежегодно для общих участков; увеличить частоту перед/после крупных мероприятий или в периоды высоких температур.
• ​Преимущество:​​ Раннее обнаружение скрытых неисправностей, таких как плохие контакты, перегрузки, несимметрия фаз и т. д., предотвращение пожароопасных ситуаций.
2. ​Проверка пригодности к условиям окружающей среды:​​
• ​Влажные/коррозионные условия:​​ Сосредоточиться на проверке целостности внешней оболочки кабеля (особенно на соединениях) на предмет повреждений, старения или растрескивания. Проверьте герметичность концевых частей и водонепроницаемость соединительных коробок. При необходимости используйте специальные герметики или водонепроницаемые соединения.
• ​Зоны риска механических повреждений:​​ Проверьте внешнюю оболочку кабеля на наличие царапин, сдавливания или давления от острых предметов; проверьте устойчивость лотков/стеллажей и опор; проверьте наличие признаков несанкционированного раскопки или прохождения тяжелой техники над закопанными участками.
3. ​Мониторинг и диагностика изоляционных характеристик (профилактические испытания):​​
• ​Регулярное испытание сопротивления изоляции:​​ Используйте мегомметр для измерения сопротивления изоляции между фазами и относительно земли, чтобы выявить значительное ухудшение или проникновение влаги.
• ​Испытание тангенса угла диэлектрических потерь (Tanδ) или частичных разрядов (для кабелей среднего и высокого напряжения):​​ Более продвинутые диагностические инструменты для оценки старения изоляции и потенциальных дефектов. Проводите в соответствии с установленными интервалами, предусмотренными нормативными документами.
4. ​Управление жизненным циклом и стратегия замены:​​
• ​Ведение и анализ записей:​​ Ведите подробные записи о кабелях (модель, длина, дата установки, местоположение, исторические данные испытаний, история ремонта).
• ​Оценка состояния старения:​​ Оцените общее состояние старения кабеля, учитывая срок службы, историю нагрузок, условия окружающей среды и исторические данные испытаний (сопротивление изоляции, Tanδ, частичные разряды и т. д.).
• ​Профилактическая замена:​​ Разработайте плановые стратегии замены для важных кабелей, приближающихся к проектному сроку службы или оцененных как находящиеся в плохом состоянии старения, чтобы избежать пассивных отказов, вызывающих большие потери.
5. ​Хранение и управление запасными частями:​​
• ​Условия хранения:​​ Запасные кабели должны храниться в крытых, прохладных, сухих и хорошо проветриваемых складских помещениях.
• ​Избегайте прямого солнечного света:​​ Длительное воздействие прямого солнечного света строго запрещено, чтобы предотвратить деградацию из-за УФ-излучения, вызывающую старение, растрескивание или хрупкость оболочки и изоляции (особенно важно для ПВХ). Для временного хранения на открытом воздухе требуется покрытие светозащитным тентом.
• ​Правильное хранение:​​ Избегайте беспорядочного складирования, тяжелых нагрузок или изгибов с малым радиусом, чтобы предотвратить механические повреждения и деформацию. Обеспечьте герметичность концов кабеля.

​​(III) Ключевые моменты реализации​

• ​Разработка детальных процедур:​​ Формализуйте вышеупомянутые принципы выбора и методы технического обслуживания в "Технических спецификациях по выбору кабелей" и "Процедурах технического обслуживания кабельных систем" данного проекта.
• ​Обучение персонала:​​ Убедитесь, что инженеры, сотрудники отдела закупок и электрики, занимающиеся техническим обслуживанием, понимают и строго соблюдают принципы выбора и методы технического обслуживания, особенно коэффициенты корректировки по температуре, интерпретацию данных ИК-сканирования и требования к проверке герметичности.
• ​Создание записей:​​ Ведите полные архивы для каждого важного кабельного маршрута, отслеживая основу выбора, записи установки, данные испытаний и журналы технического обслуживания.
• ​Обеспечение инструментами:​​ Обеспечьте персонал, занимающийся техническим обслуживанием, необходимыми инструментами и приборами (например, ИК-камера, мегомметр, журналы).
• ​Замкнутый цикл управления:​​ Оперативно сообщайте, оценивайте и ремонтируйте выявленные в ходе проверок проблемы; документируйте и анализируйте корневые причины, постоянно улучшая меры управления.

​​(IV) Ожидаемые результаты​
Благодаря строгому соблюдению научных принципов выбора и внедрению систематического управления техническим обслуживанием:

1. ​Значительно повысится надежность системы:​​ Минимизируются отказы кабелей, вызванные неправильным выбором или неудовлетворительным техническим обслуживанием.
2. ​Продление срока службы:​​ Замедление старения изоляции, полное использование потенциала проектного срока службы кабелей.
3. ​Обеспечение безопасности персонала и имущества:​​ Эффективное предотвращение рисков поражения электрическим током и пожаров, вызванных перегревом кабелей, короткими замыканиями и т. д.
4. ​Оптимизация эксплуатационных затрат:​​ Снижение затрат, связанных с аварийными ремонтами, простоем производства и дорогостоящей заменой кабелей.
5. ​Соответствие нормативным актам и стандартам:​​ Соответствие национальным и отраслевым нормам безопасности эксплуатации электрооборудования.

Данный план сочетает тщательный выбор на начальном этапе с комплексным управлением жизненным циклом на последующих этапах, создавая непрерывную систему обеспечения безопасности кабельных линий электропередачи.