Schema di controllo qualità e test per cavi elettrici

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​I. Contesto del Problema​
I cavi elettrici sono il mezzo di trasmissione centrale dei sistemi di potenza. La loro qualità di prestazione determina direttamente la stabilità dell'approvvigionamento elettrico, la sicurezza operativa, la durata della vita degli apparecchi e la capacità di prevenire incidenti di sicurezza come gli incendi. I cavi non conformi portano a una serie di gravi problemi, tra cui aumento della resistenza, generazione eccessiva di calore, rottura dell'isolamento, rischio aumentato di incendio e interferenza dei segnali. Pertanto, è cruciale stabilire un sistema di controllo e test di qualità scientifico, rigoroso e completo che copra dalle materie prime ai prodotti finiti.

​II. Obiettivi dello Schema​

1. ​Garanzia della Sorgente:​​ Assicurare che tutte le materie prime utilizzate nella produzione dei cavi siano conformi agli standard nazionali e industriali più elevati (ad esempio, GB/T 3956, GB/T 12706, GB/T 19666, ecc.).
2. ​Controllo del Processo:​​ Monitorare efficacemente i parametri chiave del processo e la qualità delle fasi intermedie durante la produzione.
3. ​Affidabilità del Prodotto:​​ Assicurare che tutti gli indicatori di prestazione chiave dei cavi finiti - inclusi quelli elettrici, fisici e meccanici, e di prestazione al fuoco - soddisfino o superino i requisiti di progettazione e contrattuali.
4. ​Gestione del Rischio:​​ Identificare i difetti potenziali attraverso test sistematici per prevenire l'ingresso sul mercato di prodotti non conformi e mitigare i rischi d'uso.
5. ​Trazza:​​ Stabilire un sistema completo di registrazioni dei test di qualità per ottenere la tracciabilità dei lotti di materie prime chiave e dei risultati dei test sui prodotti.

​III. Soluzioni Core: Controllo Qualità e Test dei Cavi Elettrici​

​​(A) Controllo e Test della Qualità delle Materie Prime (Controllo della Sorgente)​​

• ​1. Qualificazione e Valutazione del Fornitore:​​
• Scegliere fornitori qualificati con un Sistema di Gestione della Qualità solido (ad esempio, certificazione ISO 9001), capacità di fornitura stabile e buona reputazione nel settore.
• Eseguire ispezioni campionarie inaspettate periodiche o verifiche terze parti dei materiali del fornitore.
• ​2. Test delle Materie Prime Chiave:​​
• ​Materiale Conduttore (Barre/Fili di Rame/Alluminio):​​
• ​Test da Eseguire:​​ Analisi della composizione chimica (contenuto di rame, elementi impuri), proprietà meccaniche (resistenza alla trazione, allungamento, piegatura ripetuta), misurazione della resistività (a 20°C).
• ​Riferimento Standard:​​ GB/T 3953 (Filo di Rame per Usi Elettrici), GB/T 3954 (Billette di Alluminio per Usi Elettrici), GB/T 3956 (Conduttori per Cavi Isolati), ecc.
• ​Metodi di Test:​​ Spettrometro, macchina di prova alla trazione, ponte di Wheatstone o ohmmetro preciso.
• ​Materiale di Isolamento e Rivestimento (PVC, XLPE, PE, LSZH, ecc.):​​
• ​Test da Eseguire:​​
• Proprietà Fisiche: Aspetto, densità, uniformità dello spessore, resistenza alla trazione & allungamento al rotto, confronto delle prestazioni prima/dopo l'invecchiamento.
• Proprietà Elettriche: Resistività volumetrica/superficiale.
• Proprietà Termiche: Deformazione termica, prova di fissaggio (per XLPE), prova di urto/flessione a bassa temperatura.
• Prestazione al Fuoco (per LSZH/Materiali Retardanti al Fuoco): Indice di ossigeno, densità del fumo, contenuto di gas acidi, contenuto di halogeni (per requisito senza halogeni).
• ​Riferimento Standard:​​ GB/T 8815 (Composti di Polivinil Cloruro Non Plasticizzato), GB/T 15065 (Composti per Isolamento di Polietilene Reticolato), GB/T 18380 (Prove sui Cavi Elettrici in Condizioni di Incendio - Prova con Fiamma Singola), GB/T 17651 (Misurazione della Densità del Fumo), GB/T 17650 (Materiali e Prodotti Senza Halogeni, a Basso Fumo), e altri standard applicabili.
• ​Metodi di Test:​​ Macchina universale di prova dei materiali, forno di invecchiamento, tester di resistività, dispositivo di prova di fissaggio, analizzatore di indice di ossigeno, camera di densità del fumo, strumenti di analisi chimica.
• ​Materiale di Schermo (Nastro/Filo di Rame):​​ Spessore, resistenza, tasso di copertura.
• ​Materiale di Riempimento/Paglia:​​ Resistenza all'acqua (se applicabile), resistenza meccanica, compatibilità.
• ​3. Requisiti di Test:​​
• Tutte le materie prime in arrivo devono essere accompagnate dal Certificato di Analisi (COA)/Certificato di Conformità (COC) del fornitore.
• Eseguire un'ispezione campionaria su base di piani di campionamento definiti (ad esempio, GB/T 2828.1). La frequenza di campionamento può essere aumentata o può essere implementata un'ispezione completa del lotto per materie prime critiche (ad esempio, conduttore, materiale di isolamento principale).
• Le materie prime che non superano l'ispezione sono rigorosamente vietate dall'uso nella produzione.

​​(B) Controllo Qualità del Processo di Produzione (Monitoraggio del Processo)​​

• ​1. Monitoraggio dei Parametri Chiave del Processo:​​
• Strandaggio del Conduttore: Rapporto di avvolgimento, diametro esterno, compattazione (conduttore).
• Processo di Estrusione: Impostazioni e controllo della temperatura per zona, pressione di estrusione, velocità della linea, processo di raffreddamento (incide significativamente sulla cristallinità).
• Processo di Reticolazione (per XLPE): Dose di irradiazione/temperatura e tempo di vulcanizzazione (critico per il grado di reticolazione), condizioni di raffreddamento.
• Processo di Schermatura: Tasso di copertura, qualità sovrapposizione.
• Cablaggio: Lunghezza di avvolgimento, stabilità del nucleo.
• Estrusione del Rivestimento: Uniformità dello spessore, qualità superficiale, leggibilità della stampa.
• ​2. Campionamento del Processo:​​
• Stabilire punti di ispezione online o offline nelle fasi critiche (ad esempio, dopo l'estrusione, la reticolazione, il cablaggio, il rivestimento).
• ​Elementi Comuni di Campionamento:​​ Spessore ed eccentricità dell'isolamento/rivestimento, diametro esterno, dimensioni strutturali, aspetto (difetti superficiali), prova di scintilla/prova di tensione (online/offline), campionamento parziale di proprietà fisiche (ad esempio, trazione).

​​(C) Controllo Qualità e Test dei Cavi Finiti (Verifica Finale)​​

• ​1. Test di Tipo (per nuovi prodotti o primo lotto di contratti importanti):​​ Eseguire tutti i test specificati negli standard pertinenti (ad esempio, GB/T 12706.1/2) per verificare complessivamente la conformità al progetto.
• ​2. Test Abituali (Per Lotto / Per Tamburo / Per Bobina):​​
• ​Elementi Principali:​​
• Test di Resistenza CC del Conduttore: Misurare la resistenza di ogni conduttore per verificare la conformità ai requisiti di sezione nominale (GB/T 3956). Questo è fondamentale per i calcoli di intensità e riscaldamento.
• Test di Disseminazione Parziale (Essenziale per i cavi MV/HV): Rilevare difetti minimi all'interno dell'isolamento che possono portare a guasti a lungo termine (GB/T 3048.8, GB/T 12706). Estremamente Importante!
• Test di Tensione (Prova di Resistenza alla Tensione):
• Tensione AC a Frequenza di Rete: Più comune. Applicare una tensione multipla del valore nominale (ad esempio, 2.5U₀) per una durata specificata (ad esempio, 5 minuti). L'isolamento non deve rompersi.
• Tensione DC (Applicazioni specifiche): Utilizzata per alcuni tipi di cavo o come integrazione ai test AC.
• Misurazione della Resistenza d'Isolamento: Misurare la resistenza tra il conduttore e lo schermo/la guaina metallica/terra, riflettendo le proprietà isolanti di base del materiale (GB/T 3048.5/6).
• ​3. Test di Campionamento (Campionamento per Lotto o Test Periodici):​​
• ​Prestazioni Elettriche:​​
• Misurazione della capacitance (se applicabile).
• Misurazione del fattore di perdita dielettrica (tan δ) (specialmente per i cavi ad alta tensione).
• ​Dimensioni Strutturali e Proprietà Fisiche:​​
• Misurazione dello spessore dell'isolamento e del rivestimento: Assicurare la conformità ai requisiti minimi di progettazione.
• Misurazione del diametro esterno: Controllare le tolleranze.
• Test di Prestazioni Fisiche e Meccaniche:
• Resistenza alla Trazione e Allungamento al Rotto (isolamento/rivestimento) prima/dopo l'invecchiamento: Indicatori chiave, riflettenti la capacità anti-invecchiamento e la tenacità del materiale (GB/T 2951.1).
• Prova di Fissaggio (Essenziale per l'isolamento XLPE): Verificare la conformità al grado di reticolazione (GB/T 2951.21).
• Prova di Urto/Flessione a Bassa Temperatura: Valutare la fragilità del materiale a basse temperature.
• Prova di Flessione: Simulare le condizioni di installazione e funzionamento per testare la flessibilità del cavo (GB/T 12527).
• Prova di Flessione: Verificare il raggio minimo di flessione consentito (solitamente eseguita sul cavo finito).
• Prove di Prestazione al Fuoco (Secondo i requisiti di progettazione):
• Prova di fiamma verticale singola (serie GB/T 18380.1).
• Prova di fiamma raggruppata (serie GB/T 18380.3).
• Prova di densità del fumo (GB/T 17651).
• Prove di prestazione senza halogeni, a basso fumo (contenuto di gas acidi, pH, conducibilità, trasmittanza luminosa, contenuto di halogeni - GB/T 17650).
• ​Esame Strutturale:​​ Struttura del conduttore, tasso di copertura dello schermo, disposizione del nucleo, densità di riempimento, strato di armatura metallica (dimensioni, lunghezza di avvolgimento, spazio tra sovrapposizioni), ecc.
• ​4. Processo di Test:​​
• Assegnare un identificativo univoco a ogni lotto/tamburo/bobina di cavo finito.
• Selezionare campioni rappresentativi secondo piani di campionamento definiti (secondo GB/T 2828.1 o requisiti contrattuali).
• Eseguire i test in laboratori accreditati, seguendo gli standard nazionali, industriali, aziendali o accordi tecnici contrattuali attuali e validi.
• Tutti gli elementi di test devono avere criteri di passaggio/non passaggio chiaramente definiti.
• Registrare i risultati dei test nel rapporto di test del prodotto finito.

​​(D) Verifica e Ispezione Terze Parti (Opzionale ma Consigliato)​​

• Per progetti principali, cavi ad alto valore utilizzati in posizioni critiche, o su richiesta specifica dell'utente:
• Ingaggiare istituti di test indipendenti accreditati (ad esempio, con accredito CNAS/CMA) per eseguire il campionamento/re-test delle materie prime in arrivo o dei prodotti finiti.
• Commissionare agenzie di ispezione professionali per assistere e condurre osservazioni in loco (audit/sorveglianza) durante la produzione del cavo (soprattutto nei processi chiave) e i test finali.

​IV. Garanzia dell'Agenzia di Test di Qualità e Attrezzature​

• ​Accreditamento:​​ I laboratori che eseguono i compiti di test devono possedere l'accreditamento pertinente (ad esempio, CNAS, CMA).
• ​Requisiti Attrezzatura:​​ Dotati di attrezzature di test complete, completamente funzionanti e di precisione necessaria, regolarmente tarate e verificate (secondo le procedure JJG):
• Attrezzature di test ad alta tensione (AC a frequenza di rete, DC, impulso, sistemi di disseminazione parziale).
• Ponti di precisione, ohmmetri.
• Macchine universali di prova dei materiali (con camere a temperatura alta/bassa e forni di invecchiamento).
• Dispositivo di prova di fissaggio.
• Attrezzature di test al fuoco.
• Strumenti di misura di precisione (calibri, proiettori).
• Strumenti di analisi chimica (spettrometro, titratore, cromatografo ionico, ecc.).
• Misuratori di spessore (laser, ultrasuoni).
• ​Requisiti Personale:​​ Il personale di test deve essere professionalmente formato, esperto in standard e procedure operative, e detentore di certificazioni valide.

​V. Gestione dei Prodotti Non Conformi​

• Identificare e isolare qualsiasi prodotto trovato non conforme in qualsiasi fase (materie prime, processo, prodotti finiti).
• Eseguire una revisione di non conformità per analizzare la causa radice.
• In base alle conclusioni della revisione, implementare una delle seguenti azioni: Riparazione/Ricostruzione (se fattibile valutando che le prestazioni chiave non siano compromesse), Riduzione/Utilizzo come Concessione (solo per scenari non critici con approvazione dell'utente), o Scarto.
• Vietare rigorosamente l'arrivo di prodotti non conformi sul sito del progetto in qualsiasi forma.

​VI. Registrazioni e Trazza​

• Stabilire registrazioni complete elettroniche e fisiche di tutte le ispezioni, incluse almeno:
• Informazioni sul Fornitore delle Materie Prime, Numero di Lotto, Numero dell'Ordine di Acquisto, Rapporti di Test sulle Materie Prime.
• Numero di Lotto di Produzione, Registri Operativi (Parametri Chiave), Registri di Ispezione del Processo.
• Identificazione del Prodotto Finito (Tipo, Specifica, Lunghezza, Data di Produzione, Numero di Lotto/Tamburo/Bobina), Rapporto di Test Completo del Prodotto Finito (che copre tutti i risultati di test obbligatori e opzionali), Copia del Rapporto di Test di Tipo (se applicabile).
• Rapporti di Test/Ispezione Terze Parti.
• Mantenere gli archivi per il periodo definito (tipicamente non inferiore al ciclo di vita previsto del prodotto) per garantire la tracciabilità della qualità del prodotto. In caso di problemi di qualità, permettere una rapida traccia fino ai lotti di materie prime, alle condizioni di produzione e ai dati di test.