Блог около Новая технология улучшает онлайн-обнаружение изоляции высоковольтных кабелей

Представьте себе ситуацию: глубоко под поверхностью океана высоковольтный кабель — как жизненно важная артерия — соединяет континенты, обеспечивая электроэнергией миллионы домов и предприятий. И вдруг эта критически важная линия выходит из строя из-за микроскопических примесей, погружая города во тьму и вызывая экономические потрясения. Последствия серьезны: ремонт подводных кабелей чрезвычайно дорог и трудоемок, а убытки растут с каждым часом.

Как же в условиях этого конкурентного рынка производители кабелей могут выделиться и завоевать доверие клиентов, обеспечивая при этом стабильную передачу электроэнергии? Ответ заключается в одном бескомпромиссном принципе: неустанном стремлении к чистоте изоляционного материала.

Высоковольтные кабели, особенно кабели среднего и высокого напряжения, функционируют как сердце систем распределения электроэнергии. Изоляционный материал служит их защитным слоем — компонентом первостепенной важности. В настоящее время сшитый полиэтилен (XLPE) доминирует в качестве основного изоляционного материала для кабелей среднего и высокого напряжения.

Сшитый полиэтилен (XLPE) — это термореактивный материал, полученный из полиэтилена в процессе сшивания. Под высоким давлением и с органическими пероксидами полиэтилен превращается из термопласта в эластичный материал, наделяя XLPE исключительными свойствами, которые делают его идеальным для изоляции высоковольтных кабелей:

• Минимальные диэлектрические потери: Низкие диэлектрические потери XLPE означают меньшие потери энергии во время передачи, обеспечивая более высокую эффективность.
• Превосходные электрические свойства: Отличная электрическая прочность, устойчивость к коронному разряду и дуговому разряду позволяют XLPE выдерживать высоковольтные поля.
• Выдающиеся физические свойства: Высокая механическая прочность, термостойкость и устойчивость к химической коррозии обеспечивают надежную работу в суровых условиях.
• Термическая деформация и устойчивость к старению: XLPE сохраняет стабильные характеристики даже при повышенных температурах.
• Более высокая пропускная способность по току: Кабели XLPE могут пропускать больше тока, чем обычные альтернативы того же размера.
• Простота установки: Легкие и гибкие кабели XLPE упрощают развертывание и сокращают сроки строительства.

Недавно Prysmian представила инновационные кабели с использованием высокоэффективных термопластичных эластомеров (HPTE). Обладая характеристиками, соответствующими XLPE, HPTE предлагает явные преимущества в производстве:

• Не требуется сшивание: Устраняет побочные продукты процесса сшивания, что делает его более экологичным.
• Перерабатываемость: Кабели HPTE можно повторно использовать, сокращая количество отходов.
• Более короткие производственные циклы: Обеспечивает более быстрое реагирование на рыночный спрос.
• Уменьшенная занимаемая площадь: Требует меньше производственных площадей, снижая затраты.
• Совместимость: Бесшовно работает с существующими компонентами сети, облегчая модернизацию сети.

И XLPE, и HPTE служат «сердцем» высоковольтных кабелей, обеспечивая надежность передачи электроэнергии.

Для высоковольтных и сверхвысоковольтных кабелей чистота изоляционного материала не подлежит обсуждению. Более высокая чистота напрямую коррелирует с меньшим риском пробоя. Даже 50-микронная металлическая примесь может поставить под угрозу конечный продукт, что приведет к непомерным последующим затратам.

Представьте себе подводный кабель, безупречно работающий десятилетиями — пока микроскопическая металлическая частица не вызывает частичные разряды под электрическим напряжением. Со временем эти разряды усиливаются, достигая кульминации в виде выхода из строя изоляции и катастрофического повреждения кабеля.

• Астрономические затраты на ремонт: Выход из строя подводных кабелей, вызванный загрязнением, может привести к простою на несколько недель, с серьезными экономическими и социальными последствиями.
• Общеотраслевое влияние на производство: Загрязненные материалы или дефектные кабели, не прошедшие испытания на разряд, нарушают эффективность производства и увеличивают затраты.

Кабели сверхвысокого напряжения проходят строгие испытания на выдерживаемое напряжение при напряжении в 2,5 раза превышающем номинальное напряжение — жестокая проверка целостности изоляции.

• Последствия пробоя: Типичные производственные предприятия испытывают 5-6 ежегодных пробоев во время испытаний, каждый из которых потенциально стоит 150 000 евро до поставки.
• Срывы графика: Пробои задерживают поставки, создавая договорные осложнения.
• Ущерб репутации: Неутвержденные соединения могут испортить имидж качества производителей и привести к штрафным санкциям.

Для обеспечения надежности кабелей отраслевые стандарты налагают строгие требования к чистоте:

• Стандарты для высоковольтных кабелей часто требуют исключения загрязняющих веществ, превышающих 75 микрон.
• Руководящие принципы AEIC требуют, чтобы конструкция кабелей служила не менее 40 лет, что требует 100% контроля чистоты материала — выборочное тестирование не может надежно устранить все загрязняющие вещества.

Только всесторонний контроль гарантирует, что каждый метр соответствует самым высоким стандартам качества.

В настоящее время производители кабелей обычно используют сетчатые фильтры для улавливания примесей в расплавах XLPE и HPTE перед их попаданием в кабели. Эти фильтры, расположенные между экструдером и головкой сшивания, сталкиваются с эксплуатационными проблемами:

• Засорение: Со временем фильтры накапливают пригоревший материал или чрезмерное количество загрязняющих веществ, вызывая скачки давления в экструдере.
• Остановки производства: Частая замена фильтров требует остановок производства и последующей стыковки.
• Риски стыковки: Стыки, сделанные вручную, представляют собой критические слабые места, особенно в подводных применениях. Поэтому производители стремятся минимизировать количество стыков в длинных кабелях.

Засоренные фильтры снижают производительность, требуя более надежных решений для обнаружения и сортировки примесей.

Существующие системы обнаружения частиц в основном служат для лабораторного контроля или контроля производственной линии. Большинство из них полагаются на оптическую технологию для обнаружения поверхностных загрязнений, но не могут идентифицировать внутренние примеси.

Хотя оптические методы эффективны для обнаружения поверхностных дефектов в прозрачных или полупрозрачных материалах, они не могут проникнуть в частицы для обнаружения внутренних загрязнений.

Способность рентгеновской технологии к проникновению обеспечивает обнаружение внутренних дефектов. Когда рентгеновские лучи проходят через материалы, их ослабление варьируется в зависимости от плотности, толщины и атомного состава — что позволяет точно идентифицировать примеси.

Современные системы обнаружения сочетают в себе рентгеновские и оптические технологии для 100% онлайн-обеспечения качества. Программное обеспечение для обработки изображений идентифицирует, классифицирует и автоматически удаляет загрязняющие вещества размером всего 50 микрон.

XLPE состоит в основном из углерода (6 протонов), в то время как обычные стальные загрязнители содержат железо (26 протонов). Эта разница в 20 протонов создает резкий рентгеновский контраст, обеспечивая точное обнаружение металла.

Передовая технология камер и системы освещения фиксируют поток материала на промышленных скоростях. Затем мощные алгоритмы идентифицируют дефекты поверхности, превышающие заданные пороги.

Этот двойной подход обнаруживает как внутренние, так и поверхностные загрязнители, в том числе:

• Рентгеновские лучи: Металлы, органические загрязнители и неоднородности (например, TiO2) в прозрачных, цветных или полупроводниковых материалах
• Оптические: Поверхностные дефекты, такие как черные пятна, посторонние частицы и разнородные материалы

Установленные между бункерами подачи (содержащими октабины, мешки или силосы) и бункерами экструдера, эти системы очищают материалы посредством гравитационной подачи до начала экструзии.

Помимо онлайн-систем, модульные решения предлагают автономное обнаружение и анализ гранул, хлопьев и лент — идеально подходит для меньшей пропускной способности, отбора проб или контроля поступающего материала.

• Онлайн-обнаружение: Удаление примесей в режиме реального времени во время производства
• Автономное обнаружение: Оценка качества образцов

Системы развертывают рентгеновские или оптические датчики в зависимости от потребностей применения, обнаруживая загрязняющие вещества размером более 50 микрон во время производства или отбора проб.

Лабораторное рентгеновское оборудование может проанализировать 3000 гранул (200 мл) за секунды, оптически выделяя загрязняющие вещества для легкого удаления — идеально подходит для улучшения качества.

Ведущие производители объединяют онлайн- и автономные системы для комплексной оптимизации процесса:

• Онлайн: Быстрое удаление основных примесей
• Автономный: Детальный анализ удаленных загрязняющих веществ

Это взаимодействие обеспечивает отслеживание источника загрязнения посредством создания базы данных, предотвращая будущие проблемы с качеством.

Это исследование подчеркивает критическую важность чистоты XLPE и HPTE для изоляции кабелей среднего и высокого напряжения. Современные системы контроля качества обнаруживают и удаляют загрязняющие вещества до экструзии — независимо от того, происходят ли они из сырья или попадают в процессе обработки.

Даже с традиционными фильтрами эта технология предотвращает засорение, удаляя загрязненные гранулы, продлевая производственные циклы, обеспечивая при этом безопасность. Комбинация рентгеновского и оптического излучения гарантирует 100% контроль качества, обнаруживая как внутренние, так и поверхностные дефекты.

Автономный анализ удаленных загрязняющих веществ дополнительно улучшает производственные процессы посредством мониторинга чистоты и профилактической аналитики.

• Основа качества: Высокочистые материалы обеспечивают кабели с превосходной изоляцией и долгосрочной надежностью
• Экономическая эффективность: Устраняет дорогостоящие сбои при испытаниях на разряд и повышает эффективность производственной линии
• Дифференциация на рынке: Поставка высококачественных, высоконадежных кабелей укрепляет доверие клиентов и обеспечивает конкурентное преимущество

В мире высочайших ставок передачи электроэнергии по подводным кабелям чистота — это не просто спецификация, это главный дифференциатор.