Informations générales sur l'article :
En mai 2020, nos ingénieurs ont découvert que 72 câbles connectés à un onduleur haute puissance et haute tension présentaient différents degrés de rupture d'isolation lors de la révision de la machine. Entre-temps, une auto-inspection et un autocontrôle ont été effectués dans trois autres stations de compression de gaz, et les mêmes problèmes ont été constatés.
Le câble se situe entre le transformateur d'isolement déphasé et l'armoire de l'unité de puissance et l'armoire de puissance et l'armoire d'alimentation du moteur dans le dispositif onduleur haute puissance et haute tension, et le modèle de câble est JEH-W-10kV-1×120mm2 . Trois stations-service sous pression ont été exploitées respectivement en 2017 et 2020. Cette partie du câble a été mise en service avec le dispositif onduleur et a été utilisée pendant un total de 1,32 à 1,46 millions d'heures. Les lignes sont endommagées au niveau de la couche d'isolation de la gaine extérieure, des traverses du pont de câbles et des presse-étoupes du côté secondaire du transformateur d'isolement.
Quelles sont nos méthodes de contrôle ?
1. Inspection du câble entre le transformateur d'isolement et l'armoire de puissance
L'inspection du câble entre le transformateur d'isolement et l'armoire de puissance en haut de l'armoire de l'onduleur a révélé des fissures apparentes, et la gaine extérieure de l'isolation du câble en contact avec le fil de mise à la terre présentait des marques de brûlure visibles.
2. Inspection des câbles en contact avec le pont
L'inspection des fils dans le pont de câbles en haut de l'armoire a révélé des fissures apparentes dans l'isolation de la gaine extérieure des fils à l'endroit où les fils sont en contact avec le pont.
3. Inspection du câble de la tête Glen du câble du transformateur d'isolement
L'inspection des presse-étoupes à l'emplacement de la sortie côté secondaire du transformateur d'isolement révèle des traces évidentes de décharge dans la couche isolante de la gaine extérieure du câble à cet endroit.
Analyse des causes
Câble d'accident pour dispositif de conversion de fréquence haute tension haute puissance dans le transformateur d'isolement déphaseur vers l'armoire de l'unité de puissance et l'armoire de puissance vers l'armoire d'alimentation du moteur entre la ligne, modèle de câble JEH-W-10kV-1×120mm2, il était constaté que ce câble pour fils flexibles recouverts de caoutchouc ne possède pas de gaine extérieure de blindage métallique. En même temps, en raison de la qualité du câble, de la sélection du câble et d'autres fissures liées au vieillissement normal, du courant induit par le câble, de la décharge corona, de la décharge extrême de la gaine, de la pose rapprochée et de l'accumulation de force interne supplémentaire, de la tête Glen, de la fixation des fixations de câbles et de la construction hivernale, ainsi que d'autres analyse d'accumulation de force externe des aspects de fissuration d'une analyse complète.
1. Est-ce que le câble isolé vieilli et fissuré ?
Du point de vue du vieillissement normal des câbles et de la mauvaise qualité de l'inspection et de l'analyse des câbles, après enquête, depuis l'accident, plusieurs câbles de stations de pression durent jusqu'à 7 ans, loin d'atteindre la durée de vie moyenne de la ligne, selon le troisième. laboratoire du parti sur l'analyse du vieillissement et des défaillances de la ligne, peut être exclu du vieillissement causé par des facteurs de fissuration. Laboratoire tiers du matériau conducteur, le diamètre du fil unique, l'épaisseur de l'isolation, l'épaisseur minimale de l'isolation, l'épaisseur moyenne de la gaine et l'épaisseur minimale des résultats des tests sont conformes aux normes et peuvent être exclus des facteurs de qualité de l'âme du câble.
2. Analysez si le conducteur répond aux conditions thermiques.
Paramètres du dispositif de conversion de fréquence : les dispositifs de conversion de fréquence avec la charge sont des compresseurs, un seul dispositif variable d'une puissance totale de 25 MVA, un rapport de transformateur d'isolement de 10/1,76 kV, une capacité nominale de l'unité de 2 083 kVA, une tension d'entrée de l'unité de 1,76 kV, un courant d'entrée de l'unité de 683A, tension de sortie nominale du convertisseur de fréquence de 10kV, courant de sortie nominal de l'onduleur de 1250A, sous forme de série d'unités de quatre séries. Les transformateurs déphaseurs de chaque câble d'unité d'onduleur utilisent 3 câbles parallèles JEH-W-10kV 1 × 120 mm2.
Capacité du câble et étalonnage de la tension : la tension nominale du câble de 10 kV est beaucoup plus grande que la tension de fonctionnement du système de 1,76 kV. La ligne répond aux exigences : capacité du câble en fonction de la température ambiante, mode de pose, correction du routage : température ambiante réelle du câble unipolaire de 40 ℃, prendre le facteur de correction de température de 1, disposition en zigzag du câble unipolaire (prendre la correction facteur de 0,97), et plusieurs circuits partagent un pont (largeur 600). Le câble est disposé en 2 couches (avec un facteur de correction de 0,65) et le facteur de correction global est de 0,63.
Courant nominal de l'unité de dispositif de conversion de fréquence de 683A, le facteur de correction à sélectionner par la pose de la charge admissible (environnements à 40 ℃ dans l'air) ne doit pas être inférieur à 1084A ; après avoir vérifié les câbles unipolaires JEH-W-10kV 1 × 120 mm2 dans un environnement à 40 ℃, pose aérienne, disposition en zigzag de la charge admissible de 365 A, 3 et avec la charge admissible de 1 095 A, pour répondre aux exigences.
3. Quelle est la stabilité thermique du câble ?
Après avoir calculé la valeur efficace du composant de cycle de court-circuit du côté secondaire du transformateur d'isolement 38,1 kA, la section minimale du câble pour répondre à la stabilité thermique doit être de 128 mm2, 3 câbles de 120 mm2 en parallèle sont beaucoup plus grands que le câble minimum. section transversale pour répondre aux exigences de l’équilibre thermique.
Selon les normes de câbles et les manuels de conception, trois câbles 1 × 120 mm2 en parallèle peuvent répondre aux exigences de base, à l'exclusion des facteurs de sélection des câbles.
4. L'isolation est-elle fissurée en raison de l'accumulation de forces internes ?
Supplément de câble et facteurs de courant induit
Câble non blindé triphasé monoconducteur à travers le pont de câble avec flux magnétique, entraînant un courant induit alternatif, le courant de fuite mesuré du pont de câble peut atteindre 7,3 A, le courant induit alternatif génère un champ magnétique rotatif, monophasé Le câble non blindé à noyau à travers ce champ magnétique alternatif produira un courant supplémentaire au point de contact du câble et du pont de câble pour augmenter la température de l'âme locale du fil du câble. Dans le même temps, le pont de câble dans le câble autour de la formation du circuit électromagnétique fermé produit des courants de Foucault et une perte par hystérésis, améliorant ainsi la température locale du noyau du câble. Dans l'effet superposé, la température du noyau du câble au point de contact du câble et du pont de câble atteint plus de 90 ℃. La conductivité thermique de l'isolation et de la gaine extérieure est relativement faible ; la couche isolante est chauffée pour produire une expansion significative, et l'expansion de la gaine externe est relativement minime, accumulant des contraintes internes. Dans une certaine mesure, le câble est apparu sous forme de petites fissures, de précipitations de cire de paraffine et a continué à se développer en fissures visibles.
Facteurs de décharge corona
Le câble flexible en caoutchouc est concentré en bas de sorte que la couche isolante de la gaine extérieure du câble soit soumise à un champ magnétique plus fort ; la couche d'isolation de la gaine extérieure du câble et la surface de contact du pont de câble produisent une décharge corona, entraînant une température élevée localisée, entraînant l'accumulation de contraintes internes, entraînant des fissures dans le câble, le schéma de distribution illustré à la figure 1.
Facteurs de décharge de la gaine extérieure du câble
Un pont composite en résine époxy (avec quille métallique) sur des câbles non blindés induira une forte différence de potentiel entre la décharge de la gaine du câble, entraînant des températures élevées localisées, l'accumulation de contraintes internes et des fissures dans la ligne.
Facteurs de pose parallèle des câbles
Selon les « Power Engineering Cable Design Standards », la configuration de la disposition des câbles sur la même couche de support doit être conforme aux dispositions suivantes : En plus du système CA avec un câble d'alimentation unipolaire pour le même circuit, il peut être pris dans la configuration Pinzigang (trèfle), pour l'importance du même parcours de plus d'un câble d'alimentation, il n'est pas adapté à l'empilage. L'article 5.1.5 stipule que la configuration de l'ordre des phases du câble d'alimentation unipolaire pour système CA et sa distance entre phases doivent être conformes aux dispositions suivantes : la tension induite moyenne de la gaine métallique du câble doit être satisfaite sans dépasser la tension admissible. valeur; Câble d'alimentation unipolaire sans configuration en zigzag, deux circuits ou plus configurés dans le même chemin doivent être comptés comme influence mutuelle.
Les câbles d'alimentation unipolaires doivent être posés en zigzag et raisonnablement disposés pour augmenter l'espacement des câbles. Les câbles du transformateur d'isolement aux câbles de l'armoire de puissance sont appliqués en parallèle étroitement, la formation d'un effet de proximité et d'un effet de peau, de sorte que la charge soit concentrée dans la section transversale du conducteur du local, réduisant la capacité de transport de courant admissible du conducteur et conduisant à de la chaleur. accumulation, provoquant une température locale élevée, entraînant l'accumulation de contraintes internes, entraînant des fissures dans les câbles.
5. Analyse des causes de fissuration provoquée par l'accumulation de forces extérieures
La tête granulaire au niveau des facteurs de force du joint de câble
Après la scène de l'inspection proprement dite, il a été constaté que le transformateur de l'armoire de puissance, l'armoire de puissance pour isoler la pose étroite parallèle du câble de l'armoire de sortie et le contact direct avec la plaque de base métallique, et les exigences de conception de la pose en zigzag ne ne correspond pas. Dans le même temps, il a également été constaté que le câble au niveau de la tête du vallon devait résister aux forces externes et qu'une partie de la couche isolante de la gaine extérieure du câble était endommagée. En résumé, si les normes de câblage des exigences de sélection du chemin de câble ne correspondent pas, la ligne doit éviter de subir des forces mécaniques externes, une surchauffe, une corrosion et d'autres dangers. Le site actuel n'est pas conforme aux exigences des normes d'acceptation des câbles concernant la distance entre les pivots des câbles.
Facteurs de fixation des câbles et de rayon de courbure
L'inspection a également révélé que le côté secondaire du câble du transformateur n'est pas fixé avec des serre-câbles mais s'affaisse directement dans le pont, de sorte que la tête du câble s'affaisse tout le poids du rayon de courbure du câble individuel ne répond pas aux exigences du soft rayon de braquage du câble de 6 fois le rayon de courbure de la gaine pour conduire à l'augmentation de la contrainte de traction, l'accumulation de force externe déclenchée par la fissuration.
Facteurs de construction hivernale
Dans la construction de câbles en hiver, les écarts de température trop importants dans le processus, les écarts de température trop importants par rapport aux normes d'acceptation des câbles, la ligne permet la pose de la température minimale, de la température moyenne dans les 24 heures précédant la pose et de la température du site de rayonnement. ne doit pas être inférieur aux dispositions ; quand plus de mélancolie que les dispositions des mesures devraient être prises. Après avoir examiné les données d'achèvement, nous n'avons pas trouvé que les enregistrements pertinents pendant la période de construction hivernale puissent être exclus des facteurs de construction hivernale.
Gestion de l’accident et synthèse d’expérience
Selon l'analyse ci-dessus, le câble lui-même, sans couche de blindage métallique ni courants de Foucault dans le pont de câble, est la principale cause de l'accident. Il est donc nécessaire de remplacer tous les câbles du lot et de remplacer la ligne par du chlorure de polyvinyle réticulé (XLPE) avec une couche de blindage métallique, type YJV-8,7/15kV (avec blindage), tension nominale 8,7/15kV. Remplacez les ponts de câbles recouverts de fibre de verre par des chemins de câbles en alliage d'aluminium. Parallèlement, les six aspects suivants doivent être pris en compte lors de la conception et de la construction de ce type de projet :
(1) Le câble unipolaire d'un système réticulé doit avoir une couche de blindage métallique et le pont de câble pour la pose du câble unipolaire d'un système AC doit être constitué d'un matériau sans hystérésis, tel qu'un alliage d'aluminium. Il ne doit pas être fabriqué en acier galvanisé à chaud ou en pont de câbles en plastique renforcé de fibres de verre avec revêtement en acier.
(2) pour la gaine métallique du câble unipolaire du système réticulé au moins à une extrémité de la mise à la terre directe, dans toute extrémité de mise à la terre non directe de la valeur maximale du potentiel induit moyen pour répondre aux exigences des spécifications. Par conséquent, lors de la sélection du câble unipolaire selon les spécifications de l'annexe F, le calcul de la couche métallique du câble unipolaire du système CA de l'équation du potentiel induit ordinaire détermine en fin de compte le choix de mise à la terre de la gaine métallique.
(3) 35kV et le câble unipolaire suivant fixé avec la sélection de composants conformément aux dispositions suivantes : en plus des câbles d'alimentation unipolaires CA, peut être utilisé par le luminaire plat en acier résistant à la corrosion, les attaches de câble en nylon ou attaches métalliques plastifiées; les environnements solides corrosifs doivent être utilisés des attaches de câble en nylon ou des attaches métalliques plaquées plastique ; Les câbles d'alimentation CA unipolaires conviennent à la fixation rigide de l'alliage d'aluminium, etc., ne constituent pas une boucle magnétiquement fermée de la pince, et d'autres méthodes de fixation peuvent être utilisées. Des serre-câbles ou des cordes en nylon ; le fil ne doit pas être utilisé pour attacher le câble directement. Câble d'alimentation AC unipolaire, certaines parties de la résistance mécanique des conditions d'alimentation électrique en court-circuit doivent être calculées. Par conséquent, le système réticulé de fixations de câbles unipolaires doit utiliser un alliage d'aluminium et d'autres matériaux liés avec du nylon pour éviter les erreurs d'installation.
(4) 35 kV et la pose de câbles unipolaires suivants doivent répondre aux exigences de rayon de courbure et chanter les fixations fixes conformément aux normes de câble et aux critères d'acceptation pour faire un excellent travail en définissant la ligne pour empêcher la tête de câble des forces externes.
(5) Remplacement de la partie câble de la région, telle que l'impossibilité de prendre la pose en zigzag, il est recommandé d'utiliser des panneaux isolants pour assurer l'espacement des câbles.
(6) Conformément aux normes de construction et d'acceptation des câbles, la température moyenne du câble dans les 24 heures précédant la pose, ainsi que la température du site de pose, ne doivent pas être inférieures aux exigences suivantes :
Les câbles gainés de polyéthylène à isolation en caoutchouc (par exemple JEH-W) peuvent être posés à une température minimale de -15 ℃ ;
La température la plus basse autorisée pour la pose de câbles à gaine PVC isolés en PVC est de -10°C.
