Informações básicas do artigo:
Em maio de 2020, nossos engenheiros descobriram que 72 cabos conectados a um dispositivo inversor de alta potência e alta tensão apresentavam diferentes graus de isolamento quebrado durante a revisão da máquina. Entretanto, foram realizadas autoinspeção e autoverificação em três outras estações de compressão de gás, e foram encontrados os mesmos problemas.
O cabo está entre o transformador de isolamento com mudança de fase e o gabinete da unidade de energia e o gabinete de energia e o gabinete do alimentador do motor no dispositivo inversor de alta potência e alta tensão, e o modelo do cabo é JEH-W-10kV-1 × 120mm2 . Três postos de gasolina pressurizados funcionaram em 2017 e 2020, respectivamente. Esta parte do cabo foi colocada em operação junto com o dispositivo inversor e foi usada por um total de 1,32~1,46 milhão de horas. As linhas estão danificadas na camada de isolamento da bainha externa, nos braços cruzados da ponte de cabos e nos prensa-cabos no lado secundário do transformador de isolamento.
Quais são os nossos métodos de inspeção?
1. Inspeção do cabo entre o transformador de isolamento e o gabinete de potência
A inspeção do cabo entre o transformador de isolamento e o gabinete de potência na parte superior do gabinete do inversor revelou rachaduras aparentes, e a bainha externa do isolamento do cabo em contato com o condutor de aterramento apresentou marcas de queimadura visíveis.
2. Inspeção dos cabos em contato com a ponte
A inspeção dos fios na ponte de cabos na parte superior do gabinete revelou rachaduras aparentes no isolamento da bainha externa dos fios no local onde os fios estão em contato com a ponte.
3. Inspeção do cabo da cabeça do vale do cabo do transformador de isolamento
A inspeção dos prensa-cabos no local da saída lateral secundária do transformador de isolamento revela traços evidentes de descarga na camada de isolamento da bainha externa do cabo neste local.
Análise de causa
Cabo de acidente para dispositivo de conversão de frequência de alta potência e alta tensão dentro do transformador de isolamento de mudança de fase para o gabinete da unidade de energia e gabinete de energia para o gabinete do alimentador do motor entre a linha, modelo de cabo JEH-W-10kV-1 × 120mm2, foi descobriram que este cabo para fios flexíveis revestidos de borracha não possui uma bainha externa de blindagem metálica. Ao mesmo tempo, através da qualidade do cabo, seleção do cabo e outras fissuras normais de envelhecimento, corrente induzida pelo cabo, descarga corona, descarga extrema da bainha, colocação próxima e acumulação de força interna adicional, cabeça de Glen, fixação de fixação de cabo e construção de inverno, e adicional análise de acumulação de força externa de aspectos de fissuração de uma análise abrangente.
1. É o cabo isolado envelhecido e rachado?
Do ponto de vista do envelhecimento normal dos cabos e da inspeção e análise de má qualidade dos cabos, após investigação, a partir do acidente, vários cabos da estação de pressão funcionam por até 7 anos, longe de atingir a vida útil média da linha, segundo o terceiro- laboratório do partido na análise de envelhecimento e falha da linha, pode ser excluído do envelhecimento causado por fatores de fissuração. Laboratório terceirizado do material condutor, o diâmetro do fio único, a espessura do isolamento, a espessura mínima do isolamento, a espessura média da bainha e a espessura mínima dos resultados do teste estão de acordo com as normas e podem ser excluídos dos fatores de qualidade do núcleo do cabo.
2. Analise se o condutor atende às condições de calor.
Parâmetros do dispositivo de conversão de frequência: Os dispositivos de conversão de frequência com a carga são compressores, um único dispositivo variável com potência total de 25MVA, relação do transformador de isolamento 10/1,76kV, capacidade nominal da unidade de 2083kVA, tensão de entrada da unidade de 1,76kV, corrente de entrada da unidade de 683A, tensão de saída nominal do conversor de frequência de 10kV, corrente de saída nominal do inversor de 1250A, a forma de série de unidades de quatro séries. Os transformadores de mudança de fase para cada cabo da unidade inversora usam 3 cabos paralelos JEH-W-10kV 1 × 120mm2.
Capacidade do cabo e calibração de tensão: a tensão nominal do cabo de 10kV é muito maior que a tensão operacional do sistema de 1,76kV. A linha atende aos requisitos: capacidade do cabo de acordo com a temperatura ambiente, modo de colocação, correção de roteamento: temperatura ambiente real do cabo de núcleo único de 40 ℃, considere o fator de correção de temperatura de 1, o arranjo em zigue-zague do cabo de núcleo único (faça a correção fator de 0,97), e mais circuitos compartilham uma ponte (600 de largura). O cabo é organizado em 2 camadas (com fator de correção de 0,65) e o fator de correção abrangente é 0,63.
Corrente nominal da unidade do dispositivo de conversão de frequência de 683A, o fator de correção a ser selecionado pela colocação de carga permitida (ambientes de 40 ℃ no ar) não deve ser inferior a 1084A; após verificar os cabos unipolares JEH-W-10kV 1 × 120mm2 no ambiente a 40 ℃, colocação de ar, arranjo em zigue-zague da carga permitida de 365A, 3 e com a carga permitida de 1095A, para atender aos requisitos.
3. Qual é a estabilidade térmica do cabo?
Depois de calcular o valor RMS do componente do ciclo de curto-circuito do lado secundário do transformador de isolamento 38,1kA, a seção transversal mínima do cabo para atender à estabilidade térmica deve ser de 128 mm2, 3 cabos de 120 mm2 em paralelo são muito maiores que o cabo mínimo seção transversal para atender aos requisitos de equilíbrio térmico.
De acordo com os padrões de cabos e manuais de projeto, três cabos 1 × 120 mm2 em paralelo podem atender aos requisitos básicos, excluindo os fatores de seleção do cabo.
4. O isolamento está rachado devido ao acúmulo de forças internas?
Sobretaxa de cabo e fatores de corrente induzida
Cabo não blindado trifásico monofásico CA através da ponte de cabo com fluxo magnético, resultando em corrente induzida alternada, a corrente de fuga medida da ponte de cabo pode ser de até 7,3A, corrente induzida alternada gera campo magnético rotativo, trifásico único O cabo não blindado de núcleo através deste campo magnético alternado produzirá corrente adicional no ponto de contato do cabo e da ponte do cabo para aumentar a temperatura do núcleo do fio do cabo local. Ao mesmo tempo, a ponte de cabo no cabo em torno da formação do circuito eletromagnético fechado produz corrente parasita e perda de histerese, melhorando a temperatura local do núcleo do cabo. No efeito sobreposto, a temperatura do núcleo do cabo do ponto de contato do cabo e da ponte de cabo atinge mais de 90 ℃. A condutividade térmica do isolamento e da bainha externa é relativamente baixa; a camada de isolamento é aquecida para produzir uma expansão significativa, e a expansão da bainha externa é relativamente pequena, acumulando tensão interna. Até certo ponto, o cabo apareceu em pequenas rachaduras, precipitação de cera de parafina e continuou a evoluir para rachaduras visíveis.
Fatores de descarga corona
O cabo flexível de borracha é concentrado na parte inferior para que a camada de isolamento da bainha externa do cabo fique sujeita a um campo magnético mais forte; a camada de isolamento da bainha externa do cabo e a superfície de contato da ponte do cabo produzem descarga corona, resultando em alta temperatura localizada, resultando no acúmulo de tensões internas, resultando em rachaduras no cabo, esquema de distribuição mostrado na Figura 1.
Fatores de descarga da bainha externa do cabo
Pontes compostas de resina epóxi (com quilha metálica) em cabos não blindados induzirão uma alta diferença de potencial entre a descarga da bainha do cabo, resultando em altas temperaturas localizadas, acúmulo de tensões internas e trincas na linha.
Fatores de colocação próximos paralelos de cabos
De acordo com os “Padrões de Projeto de Cabos de Engenharia de Energia”, a configuração do arranjo de cabos na mesma camada de suporte deve estar de acordo com as seguintes disposições: Além do sistema CA com um cabo de alimentação de núcleo único para o mesmo circuito pode ser levado para a configuração Pinzigang (trevo), pela importância do mesmo curso de mais de um cabo de alimentação, não é adequado para empilhamento. O Artigo 5.1.5 estipula que a configuração da sequência de fases do cabo de alimentação unipolar para o sistema CA e sua distância entre fases deve cumprir as seguintes disposições: a tensão média induzida da capa metálica do cabo deve ser satisfeita sem exceder o permitido valor; cabo de alimentação de núcleo único sem configuração em zigue-zague, dois ou mais circuitos configurados no mesmo caminho serão contados como influência mútua.
Os cabos de alimentação de núcleo único devem ser colocados em zigue-zague e dispostos de maneira razoável para aumentar o espaçamento dos cabos. Os cabos do transformador de isolamento para gabinete de energia são aplicados em paralelo, a formação de efeito de proximidade e efeito de pele, de modo que a carga é concentrada na seção transversal do condutor do local, reduzindo a capacidade de transporte de corrente permissível do condutor e levando ao calor acúmulo, causando alta temperatura local, resultando no acúmulo de tensões internas, resultando em rachaduras nos cabos.
5. Análise das causas de fissuras causadas pelo acúmulo de forças externas
A cabeça granular nos fatores de força da junta do cabo
Após a cena da inspeção real, descobriu-se que o transformador para o gabinete de energia, o gabinete de energia para isolar o cabo do gabinete de saída, colocação paralela e contato direto com a placa de base de metal, e os requisitos de projeto da colocação em zigue-zague fazem não combina. Ao mesmo tempo, também descobriu que o cabo na cabeceira do vale deveria suportar forças externas e que parte da camada de isolamento da bainha externa do cabo estava danificada. Em resumo, se os padrões de cabos dos requisitos de seleção do caminho do cabo não corresponderem, a linha deverá evitar sofrer forças externas mecânicas, superaquecimento, corrosão e outros perigos. O local real é inconsistente com os requisitos dos padrões de aceitação de cabos relativos à distância entre os pivôs dos cabos.
Fatores de fixação de cabos e raio de curvatura
A inspeção também descobriu que o lado secundário do cabo do transformador não é fixado com braçadeiras de cabo, mas cede diretamente na ponte, de modo que a cabeça do cabo cede todo o peso do raio de curvatura do cabo individual não atende aos requisitos do soft raio de giro do cabo de 6 vezes o raio de curvatura da bainha para levar ao aumento da tensão de tração, o acúmulo de força externa desencadeada por rachaduras.
Fatores de construção de inverno
Na construção de cabos de inverno, as diferenças de temperatura muito grandes no processo, diferenças de temperatura muito significativas para os padrões de aceitação do cabo, a linha permite a colocação da temperatura mínima, a temperatura média nas 24h antes da colocação e a temperatura do local de radiação não deve ser inferior ao previsto; quando mais melancólico do que as disposições das medidas deveriam ser tomadas. Depois de analisar os dados de conclusão, não encontramos registros relevantes durante o período de construção de inverno que possam ser excluídos dos fatores de construção de inverno.
Tratamento do acidente e resumo da experiência
De acordo com a análise acima, o próprio cabo, sem camada de blindagem metálica e correntes parasitas na ponte de cabos, é o principal motivo do acidente. Portanto, é necessário substituir todos os cabos do lote e substituir a linha por policloreto de vinila reticulado (XLPE) com camada de blindagem metálica, tipo YJV-8,7/15kV (com blindagem), tensão nominal 8,7/15kV. Substitua as pontes de cabos revestidas de fibra de vidro por bandejas de cabos de liga de alumínio. Ao mesmo tempo, os seguintes seis aspectos devem ser observados na concepção e construção deste tipo de projeto:
(1) O cabo unipolar de um sistema reticulado deve ter uma camada de blindagem metálica, e a ponte do cabo para colocar o cabo unipolar de um sistema CA deve ser feita de material sem histerese, como liga de alumínio. Não deve ser feito de aço galvanizado a quente ou ponte de cabo de plástico reforçado com fibra de vidro com revestimento de aço.
(2) para sistema reticulado bainha metálica de cabo unipolar, pelo menos em uma extremidade do aterramento direto, em qualquer extremidade de aterramento não direto do valor máximo potencial induzido médio para atender aos requisitos de especificação. Portanto, ao selecionar o cabo de núcleo único pela especificação no Apêndice F, o cálculo da camada metálica do cabo de núcleo único do sistema CA da equação do potencial induzido comum determina, em última análise, a escolha de aterramento da jaqueta metálica.
(3) 35kV e o seguinte cabo unipolar fixado com a seleção de componentes de acordo com as seguintes disposições: além de cabos de alimentação monopolar CA, pode ser usado pelo acessório de aço plano resistente à corrosão, abraçadeiras de náilon ou abraçadeiras metálicas revestidas de plástico; ambientes sólidos corrosivos devem ser utilizadas abraçadeiras de nylon ou abraçadeiras metálicas revestidas de plástico; Os cabos de alimentação CA de núcleo único são adequados para fixação rígida de liga de alumínio, etc., não constituem um circuito fechado magneticamente da braçadeira e outros métodos de fixação podem ser usados Abraçadeiras ou cordas de nylon; fio não deve ser usado para amarrar o cabo diretamente. Cabo de alimentação de núcleo único CA partes selecionadas da resistência mecânica das condições de energia elétrica de curto-circuito devem ser calculadas. Portanto, o sistema reticulado de fixadores de cabos unipolares deve usar liga de alumínio e outros materiais amarrados com náilon para evitar erros de instalação.
(4) 35kV e o seguinte assentamento de cabos de núcleo único precisam atender aos requisitos de raio de curvatura e dispositivos fixos de acordo com os padrões de cabos e critérios de aceitação para fazer um excelente trabalho de configuração da linha para evitar que a cabeça do cabo seja exposta a forças externas.
(5) Substituição da parte do cabo da região, como a impossibilidade de fazer o assentamento em zigue-zague, recomenda-se a utilização de placas isolantes para garantir o espaçamento dos cabos.
(6) De acordo com os padrões de construção e aceitação de cabos, a temperatura média do cabo nas 24 horas anteriores à colocação, bem como a temperatura do local de colocação, não deve ser inferior aos seguintes requisitos:
Cabos revestidos de polietileno com isolamento de borracha (por exemplo, JEH-W) podem ser instalados a uma temperatura mínima de -15°C;
A temperatura mais baixa permitida para a colocação de cabos com bainha de PVC isolados é -10°C”.
