Schéma kontroly a testování kvality elektrických kabelů

​

​I. Pozadí problému​
Elektrické kabely jsou základním přenosovým médium elektrických systémů. Jejich kvalitní výkon přímo určuje stabilitu dodávky elektrické energie, bezpečnost provozu, životnost zařízení a schopnost prevence bezpečnostních incidentů, jako jsou požáry. Nedostatečné kabely vedou k řadě závažných problémů, včetně zvýšeného odporu, nadměrného vyzařování tepla, průrazu izolace, zvýšeného rizika požáru a zhoršení rušivosti signálu. Proto je zásadní zavést vědecký, důsledný a komplexní systém kontroly a testování kvality pokrývající suroviny až po hotové výrobky.

​II. Cíle schématu​

1. ​Zajištění zdroje:​​ Zajistit, aby všechny suroviny používané v produkci kabelů splňovaly nejvyšší národní a odvětvové standardy (např. GB/T 3956, GB/T 12706, GB/T 19666 atd.).
2. ​Kontrola procesu:​​ Efektivně sledovat klíčové parametry procesu a kvalitu mezistupňových fází během výroby.
3. ​Spolehlivost výrobku:​​ Zajistit, aby všechny klíčové ukazatele výkonnosti hotových kabelů - včetně elektrických, fyzikálních a mechanických vlastností a požárního výkonu - splňovaly nebo překonávaly návrh a smluvní požadavky.
4. ​Riziková správa:​​ Identifikovat potenciální defekty prostřednictvím systému testování, aby se zabránilo uvedení nekvalitních produktů na trh a minimalizovalo se rizika používání.
5. ​Sledovatelnost:​​ Zavést kompletní systém záznamů o kvalitním testování, který umožní sledovatelnost dávek klíčových materiálů a výsledků testů produktů.

​III. Klíčová řešení: Kontrola a testování kvality elektrických kabelů​

​​(A) Kontrola a testování kvality surovin (kontrola zdroje)​​

• ​1. Kvalifikace a hodnocení dodavatelů:​​
• Vybrat kvalifikované dodavatele s funkčním systémem řízení kvality (např. certifikace ISO 9001), stabilní schopností dodávky a dobrým renomé v odvětví.
• Provádět pravidelné neočekávané vzorkové inspekce nebo třetí stranou ověření materiálů dodavatelů.
• ​2. Testování klíčových surovin:​​
• ​Materiál vodiče (měděný/aluminiový tyč/vlákník):​​
• ​Testované položky:​​ Analýza chemického složení (obsah mědi, nepříznivé prvky), mechanické vlastnosti (odpor proti natažení, prodloužení, opakované ohýbání), měření odporu (při 20°C).
• ​Odkaz na standard:​​ GB/T 3953 (Kruhové měděné dráty pro elektrotechnické účely), GB/T 3954 (Aluminiové tyče pro elektrotechnické účely), GB/T 3956 (Vodiče izolovaných kabelů) atd.
• ​Metody testování:​​ Chemické analyzátory (např. spektrometr), tahový testovací stroj, most Wheatstone, nebo precizní odporový měřič.
• ​Izolační a obalové materiály (PVC, XLPE, PE, LSZH atd.):​​
• ​Testované položky:​​
• Fyzikální vlastnosti: Vzhled, hustota, rovnoměrnost tloušťky, tahová síla & prodloužení při prasknutí, srovnání výkonu před/po stárnutí.
• Elektrické vlastnosti: Objemový/povrchový odpor.
• Tepelné vlastnosti: Tepelné deformace, test na tepelnou setlost (pro XLPE), nízkotepelný test otlačení/zohýbání.
• Požární výkon (pro LSZH/nehořlavé materiály): Index kyslíku, hustota kouře, obsah kyselých plynů, obsah halogenů (pro požadavek na bezehalogenní materiály).
• ​Odkaz na standard:​​ GB/T 8815 (Nepřídatné polyvinylchloridové slitiny), GB/T 15065 (Slitiny křížově propojeného polyethylenu pro izolaci), GB/T 18380 (Testy elektrických kabelů za požárních podmínek - test jednoduché plamínky), GB/T 17651 (Měření hustoty kouře), GB/T 17650 (Bezehalogenní, nízkokouřivé materiály a výrobky) a další příslušné standardy.
• ​Metody testování:​​ Univerzální materiálový testovací stroj, starobná pec, měřič odporu, zařízení pro test tepelné setlosti, analyzátor indexu kyslíku, komora pro měření hustoty kouře, chemické analyzátory.
• ​Štítový materiál (měděná pásová/tenkovláknitá):​​ Tloušťka, odpor, pokrytí.
• ​Naplněcí/podložkové materiály:​​ Odpornost na vodu (pokud je to relevantní), mechanická pevnost, kompatibilita.
• ​3. Požadavky na testování:​​
• Všechny přijaté suroviny musí být doprovázeny certifikátem analýzy (COA)/certifikátem shody (COC) dodavatele.
• Provést vzorkovou inspekci při přijetí na základě definovaných vzorkovacích plánů (např. GB/T 2828.1). Frekvence vzorkování může být zvýšena nebo může být provedena kontrola celé dávky pro klíčové materiály (např. vodič, hlavní izolační materiál).
• Suroviny, které selžou v kontrole, jsou striktně zakázány k použití ve výrobě.

​​(B) Kontrola kvality výrobního procesu (monitoring procesu)​​

• ​1. Sledování klíčových parametrů procesu:​​
• Svrstvení vodiče: Poměr vrstvení, vnější průměr, kompaktnost (vodič).
• Extrakční proces: Nastavení a kontrola teploty podle zón, extrakční tlak, rychlost linky, chladicí proces (významně ovlivňuje krystalinitu).
• Křížově propojovací proces (pro XLPE): Dávka ozáření/teplota a čas vulkanizace (klíčové pro stupeň křížového propojení), chladicí podmínky.
• Štítový proces: Pokrytí, kvalita překryvu.
• Upletení: Délka vrstvení, stabilita jádra.
• Extrakce obalu: Rovnoměrnost tloušťky, povrchová kvalita, čitelnost tisku.
• ​2. Vzorkování procesu:​​
• Zavést online nebo offline kontrolní body v klíčových fázích (např. po extrakci, křížovém propojení, upletení, obalení).
• ​Běžné vzorkovací položky:​​ Tloušťka a excentricita izolace/obalu, vnější průměr, konstrukční rozměry, vzhled (povrchové vadné místo), test na jiskrování/test na odolnost napětí (online/offline), částečné vzorkování fyzikálních vlastností (např. tahová síla).

​​(C) Kontrola a testování kvality hotových kabelů (finální ověření)​​

• ​1. Typové testování (pro nové produkty nebo první dávku důležitých smluv):​​ Provést všechny testy specifikované v příslušných standardech (např. GB/T 12706.1/2) pro komplexní ověření souladu s návrhem.
• ​2. Běžné testy (po dávce/na bubnu/na svitek):​​
• ​Základní položky:​​
• Test DC odporu vodiče: Měření odporu každého vodiče pro ověření souladu s nominálními rozměry průřezu (GB/T 3956). To je základní pro výpočty proudové kapacity a ohřevu.
• Test částečného vypuzení (důležité pro střední a vysoké napětí kabely): Detekce drobných vad v izolaci, které mohou vést k dlouhodobému selhání (GB/T 3048.8, GB/T 12706). Extrémně důležité!
• Test napětí (test na odolnost napětí):
• AC napětí síťové frekvence: Nejčastější. Přiložit vícekrát nominální napětí (např. 2,5U₀) po dobu stanovenou (např. 5 min). Izolace nesmí prorazit.
• DC napětí (specifické aplikace): Používá se pro určité typy kabelů nebo jako doplněk k AC testům.
• Měření odporu izolace: Měření odporu mezi vodičem a štítem/kovovým obalem/zemí, což odráží základní izolační vlastnosti materiálu izolace (GB/T 3048.5/6).
• ​3. Ukázkové testy (vzorkování dávek nebo pravidelné testy):​​
• ​Elektrický výkon:​​
• Měření kapacity (pokud je to relevantní).
• Měření tanδ (zvláště pro vysokonapěťové kabely).
• ​Konstrukční rozměry a fyzikální vlastnosti:​​
• Měření tloušťky izolace a obalu: Zajistit soulad s minimálními návrhovými požadavky.
• Měření vnějšího průměru: Kontrola tolerancí.
• Fyzikální a mechanické testy výkonu:
• Tahová síla a prodloužení při prasknutí (izolace/obal) před/po stárnutí: Klíčové ukazatele, které odrážejí schopnost materiálu odolávat stárnutí a tuhost (GB/T 2951.1).
• Test na tepelnou setlost (důležité pro izolaci XLPE): Ověření souladu stupně křížového propojení (GB/T 2951.21).
• Test na nízkotepelný otlač/zohýbání: Posouzení křehkosti materiálu při nízkých teplotách.
• Test na ohyb/zohýbání: Simulace podmínek instalace a provozu pro test flexibilitu kabelu (GB/T 12527).
• Test na ohyb: Ověření minimálního povoleného poloměru ohybu (obvykle provedeno na hotovém kabelu).
• Požární testy (podle návrhových požadavků):
• Jednotlivý vertikální plamenový test (GB/T 18380.1 série).
• Skupinový plamenový test (GB/T 18380.3 série).
• Test hustoty kouře (GB/T 17651).
• Bezehalogenní, nízkokouřivé výkonné testy (obsah kyselých plynů, pH, vodivost, průsvitnost, obsah halogenů - GB/T 17650).
• ​Konstrukční zkoumání:​​ Struktura vodiče, pokrytí štítu, uspořádání jádra, hustota naplnění, kovová pancéřová vrstva (rozměry, délka vrstvení, mezera překryvu) atd.
• ​4. Proces testování:​​
• Přiřadit jedinečnou identifikaci každé dávce/ bubnu/svitek hotového kabelu.
• Vybrat reprezentativní vzorky podle definovaných vzorkovacích plánů (podle GB/T 2828.1 nebo smluvních požadavků).
• Provést testy v akreditovaných laboratořích, přičemž se přidržují aktuálních a platných národních, odvětvových, firemních standardů nebo technických smluvních dohod.
• Všechny testované položky musí mít jasně definovaná kritéria pro úspěch/neúspěch.
• Zaznamenat výsledky testů v testovacím zprávě hotového produktu.

​​(D) Třetí strana ověření a inspekce (volitelné, ale doporučené)​​

• Pro velké projekty, vysokocenné kabely používané v klíčových místech nebo na specifické požadavky uživatele:
• Zapojit akreditované nezávislé třetí strany testovací instituce (např. s akreditací CNAS/CMA) k provedení vzorkování/přetestování přijatých materiálů nebo hotových produktů.
• Zapojit odborné inspekční agentury k pozorování a provádění na místě auditu/sledování během výroby kabelů (zejména klíčové procesy) a finálního testování.

​IV. Zajištění kvality testovací agentury a vybavení​

• ​Akreditace:​​ Laboratoře provádějící testovací úkoly musí mít příslušnou akreditaci (např. CNAS, CMA).
• ​Požadavky na vybavení:​​ Vybaveny komplexním, plně funkčním testovacím vybavením s nezbytnou přesností, pravidelně kalibrovaným a ověřeným (podle postupů JJG):
• Vysokonapěťové testovací vybavení (AC síťové frekvence, DC, impulsní, systémy částečného vypuzení).
• Přesné mosty, odporové měřiče.
• Univerzální materiálové testovací stroje (s komorami pro vysoké a nízké teploty a starobnými pecemi).
• Zařízení pro test na tepelnou setlost.
• Požární testovací vybavení.
• Přesné měřicí nástroje (kalipery, projektoři).
• Chemické analytické přístroje (spektrometr, titrač, iontová chromatografie atd.).
• Cihlotometrické přístroje (laserové, ultrazvukové).
• ​Požadavky na personál:​​ Testovací personál musí být profesionálně vycvičen, obeznáměn se standardy a pracovními postupy a mít platnou certifikaci.

​V. Zpracování nekvalitních produktů​

• Identifikovat a izolovat jakýkoli produkt, který byl nalezen nekvalitní v jakékoli fázi (suroviny, proces, hotové výrobky).
• Provést revizi nekvalitních produktů pro analýzu kořenové příčiny.
• Na základě závěrů revize provést jednu z následujících akcí: Opětovná práce/oprava (pokud je to možné po posouzení a nebyl ovlivněn základní výkon), Znížení/Použití jako výjimka (pouze pro nekritické scénáře s souhlasem uživatele) nebo Likvidace.
• Striktně zakázat, aby nekvalitní produkty dosáhly místa projektu v jakékoli formě.

​VI. Záznamy a sledovatelnost​

• Zavést kompletní elektronické a fyzické zálohovací záznamy všech inspekcí, včetně alespoň:
• Informace o dodavateli surovin, číslo dávky, číslo objednávky, zprávy o testování surovin.
• Číslo výrobní dávky, operační záznamy (klíčové parametry), záznamy o procesní kontrole.
• Identifikace hotového produktu (typ, specifikace, délka, datum výroby, číslo dávky/bubnu/svitek), kompletní zpráva o testování hotového produktu (zahrnující všechny povinné a volitelné výsledky testů), kopie zprávy o typovém testování (pokud je to relevantní).
• Zprávy o testování/inspekci třetí strany.
• Udržovat archivy po definovanou dobu (obvykle nejméně tak dlouho, jak je očekávaná životnost produktu) pro zajištění sledovatelnosti kvality produktu. V případě problémů s kvalitou umožnit rychlé vracení k dávkám surovin, výrobním podmínkám a datům z testů.