케이블 외장 결함: 원인, 위험, 감지 방법 및 솔루션

케이블 껍질 결함: 원인, 위험성, 발견 방법, 해결책

소개

현대 전력 시스템에서는 전력 케이블이 에너지 전송의 척추 역할을 합니다. 도시 유통망에서 산업공원, 재생 에너지 발전소에서 철도 교통 시스템까지케이블 애플리케이션은 다양한 시나리오에 걸쳐 계속 확장국가 전력회사 통계에 따르면, 중국 내 10kV 이상의 전력 케이블 라인의 총 길이는 2025년 말까지 150만 킬로미터를 넘었다.케이블의 연령과 운영 환경이 점점 더 복잡해지면서, 케이블 껍질 결함이 전력 공급의 신뢰성에 영향을 미치는 중요한 요소로 나타났습니다.

흔히 간과 되는 사실 은 대부분의 케이블 주 단열 고장 의 원인 이 배선 손상 으로 거슬러 올라갈 수 있다는 것 이다. 배선 배선 은 첫 번째 물리적 방어 장벽 으로 작용 한다.한 번 침해, 수분, 화학물질, 미생물이 케이블 내부에 침투하여 금속 방패와 주요 절연 층을 점차적으로 침식합니다.결국 지각 장애 또는 단계 간 단회로로 이어지는중국 전기 전력 연구소 자료에 따르면, 10kV-35kV 분산 케이블 결함의 약 42%는 껍질 손상과 직접 관련이 있습니다.

이 문서에서는 케이블 껍질 결함 원인, 위험, 탐지 방법 및 예방 전략에 대한 체계적인 엔지니어링 분석을 제공합니다.전력 시스템 유지보수 직원을 포괄적 인 지식 프레임워크로 장장 건강 관리에 장착합니다..

1부: 케이블 뚜?? 을 이해 함

1.1 기본 케이블 건설

일반적인 YJV22 10kV XLPE 단열 전력 케이블을 예로 들자면, 내부에서 가장 바깥으로 구성된 구조는 다음과 같습니다.

• 지휘자: 전류 전달을 담당하는 구리 또는 알루미늄 코어
• 선도체 방패: 전기장 분포를 균일화하는 반도체층
• 주요 단열: 횡단 결합 된 폴리에틸렌 (XLPE), 작동 전압에 견딜 수 있습니다.
• 단열 방패: 금속 방패와 함께 작동하는 반도체 층
• 금속 방패: 구리 테이프 또는 와이어 트레이드, 단전 전류를 운반하고 지식 회로를 형성합니다.
• 안쪽 껍질: 금속 보호층을 보호합니다.
• 장갑층: 금속 테이프 또는 와이어, 기계적 보호
• 외면: 외부 환경 위험으로부터 케이블 전체를 보호하는 가장 바깥층

1.2 외면 껍질의 핵심 기능

외부 껍질은 케이블의 보호 피부로 작용하며 세 가지 필수 기능을 수행합니다.

기계적 보호: 설치 도중 경각증, 후충석에 의한 압축 및 작동 도중 토양 스트레스 방지손상 되지 않은 배열 이 없는 케이블 은 그 금속 보호막 과 갑옷 층 을 직접 지저분 해식 환경 에 노출 시킨다.

방수 및 습기 장벽: 물과 습기가 케이블 내부에 침투하는 것을 방지합니다. XLPE 단열 물질은 본질적으로 매우 낮은 수분 흡수를 나타냅니다.방열층 내에서 물 나무를 형성할 수 있습니다., 점차적으로 변압력을 저하합니다.

화학적 격리: 토양에 있는 산성, 알칼리성, 소금성 물질이 금속 방패와 갑옷 층과 직접 접촉하는 것을 막습니다.이 기능은 특히 높은 지하수 수준이나 토양 오염이 심각한 지역에서 매우 중요합니다..

1.3 일반 껍질 재료

2부: 케이블 껍질 결함의 주요 원인

껍질 결함 은 단 한 가지 요인으로 인해 생기는 경우가 드물다. 그들은 일반적으로 장기간에 걸쳐 여러 메커니즘의 누적 상호 작용으로 발생합니다. 결함 사례의 통계 분석에 기초하여,주요 원인은 다음과 같이 분류 할 수 있습니다.:

2.1 기계적 손상 (약 35%의 경우)

기계적 손상은 여전히 껍질 결함의 주요 원인입니다.

설치 도중 손해: 과도한 당기는 긴장, 최소 사양 이하의 구부리 반지름, 또는 유도 열과 지원 브래킷 가장자리에 대한 마찰은 모두 껍질 점점 또는 찢어질 수 있습니다.지방의 수도 도시 에서 지하철 프로젝트 중, 2.3km 110kV 케이블 섹션은 설치 후 껍질 단열 테스트를 거쳐 세 가지 손상 지점을 발견했습니다.모두 당기는 작업 중에 케이블 지원 브래킷의 날카로운 가장자리와 접촉하는 것을 추적합니다..

제3자 건설 손해: 시립 도로 발굴, 가스 파이프 라인 변경, 통신 라인 설치,그리고 다른 제3자 건설 활동은 도시 유통 케이블 껍질 손상의 주요 원인입니다.발굴기 덩어리의 충격력은 덩어리의 기계적 내성을 훨씬 초과합니다.

토양 압력 과 정착: 부드러운 토양 또는 후충지구에서 불평등한 토양 침착은 케이블에 국소화된 구부러짐 스트레스를 발생시키고, 장기적인 부하에 의해 껍질 균열을 일으킬 수 있습니다.스트레스 농도 효과는 케이블이 다른 지질적 인터페이스를 통과하는 장소에서 특히 두드러집니다., 예를 들어 부드러운 토양에서 암석층으로의 전환.

2.2 환경적 요인 (약 28%의 경우)

UV 분해: 야외 종점 에서 땅 위 에 노출 된 케이블 구간 에서, 자외선 방사선 은 PVC 껍질 의 노화 를 가속화 하여 부서지기 및 균열 을 유발 합니다.장기간 자외선에 노출되면 표면 미세 균열이 발생합니다..

열 사이클: 낮과 계절의 온도 변화로 인해 껍질 물질의 열 확장과 수축이 반복됩니다. 북부 지역에서 겨울 온도는 -30C까지 떨어질 수 있습니다.어떤 PVC 물질이 깨지기점에 도달하여 기계적 스트레스로 인해 균열에 매우 민감해질 때.

수분 침투 와 물 나무 형성: 지하수 수준이 변동될 때 압력차이는 유분을 미세한 껍질 결함들을 통해 케이블 내부로 밀어냅니다. 유분이 주요 방열층에 도달하면물나무는 전기장의 영향으로 점진적으로 덩어리 미세 채널을 형성합니다., 이 전기 강도를 심각하게 손상시킵니다.

2.3 화학적 부식 (약 20%의 경우)

토양 화학 환경: 산성 토양 (pH < 5), 염분-알칼리 지역 및 산업 오염 토양에는 고농도의 부식 이온 (Cl, SO) 이 있습니다.PE/PVC 소재의 노화와 분해를 가속화하는 물질.

유동 전류 부식: 지하철 시스템 및 DC 전송 라인 근처에서, 방류는 지하 케이블의 금속 방패로 흐르며, 껍질 결함에서 빠져 나오며, 출구 지점에서 전기 화학적 부식 현상을 발생시킨다.이 부식 메커니즘은 자연적 부식보다 훨씬 더 빨리 진행됩니다., 때로는 몇 주 안에 심각한 금속 방패의 악화로 인해.

2.4 설치 및 운영 요인 (약 17%의 경우)

팩 포일 품질 이 떨어지는 것: 날카로운 돌이나 건설 쓰레기를 포함 한 재충전 물질 또는 케이블 주위에 지정된 얇은 모래 보호 층을 설치하지 않은 경우.상하이 의 한 산업단지 에서 오류 조사 중, 결함 지점의 껍질은 날카로운 가장자리에 콘크리트 잔해 조각에 의해 뚫린 것으로 확인되었습니다.3년 동안 계속적으로 피해를 더 심화시켰습니다..

장기적 운영 노화: 케이블 설계 수명은 일반적으로 30 년 동안 지속되지만, 실재의 노화 속도는 운영 환경에 달려 있습니다.그리고 높은 소금 스프레이, 실장기의 실제 사용 수명은 15-20년으로 줄일 수 있습니다.

제3부: 케이블 껍질 결함의 위험

껍질 손상은 겉으로 드러나지만, 전 케이블 시스템을 위협하는 연쇄 반응을 일으킨다.

수분 침투 가 주요 단열력 을 감소 시킨다: 장막이 뚫리면, 습기가 먼저 금속 방패에 접촉하고, 케이블을 따라 길쭉하게 퍼집니다. 습기가 주요 방열층에 도달하면,전기장 아래에서 물 나무가 형성됩니다., 방열 저항이 감소하는 원인이 됩니다.실험 자료에 따르면, 수중 트레어를 포함하는 XLPE 케이블은 정렬 값의 4배에서 1 이하로 전력 주파수 분산 전압의 감소를 경험할 수 있습니다..5번

금속 방패의 부식으로 인해 지상 시스템 고장: 구리 보호막 은 습하고 부식력 있는 환경 에서 전기 화학적 인 부식 에 시달린다. 보호막 이 부식 하고 희박 해지 되면서 그 가축 의 단회전 전류 운반 능력 이 감소 한다.심한 경우 방패가 부러질 수 있습니다., 케이블이 효과적인 지식 회로를 잃게됩니다. 그러한 조건 하에서, 단일 단계 지식 결함이 시간 내에 제거 될 수 없습니다.

소용돌이 분해로 이어지는 부분 방출: 구리 부식 제품 (verdigris, 구리 산화물) 은 껍질 손상 지점에서 지역 전기장 분포를 왜곡하고 표면 방출을 유발하는 반도체 층을 형성합니다.지속적 인 부분 방출 은 점차 주요 방열 을 훼손 한다, 결국 다이 일렉트릭 붕괴를 일으킨다.

케이블 서비스 수명 감소: 손상 되지 않은 배열을 가진 케이블은 30 년의 설계 수명을 달성 할 수 있습니다. 그러나 배열 손상이 해결되지 않으면 효과적인 서비스 수명은 8-12 년으로 줄어들 수 있습니다.자산 관리 관점에서, 이것은 투자 요구의 두 배 증가를 나타냅니다.

4부: 케이블 껍질 결함을 어떻게 발견할 수 있습니까?

4.1 전통적인 탐지 방법

시각 검사: 케이블 종단 및 관점과 같은 접근 가능한 부위에만 적용됩니다. 직접 묻힌 케이블의 경우 시각 검사를 위해 발굴이 필요합니다. 비효율적이고 비용이 많이 드는 접근 방식그리고 발견을 놓치는 경향이 있습니다..

단열 저항 시험: 메고 엠미터 는 금속 방패 와 지상 사이 에 있는 방열 저항 을 측정 하기 위해 사용 된다. 방패 가 손상 될 때, 방열 저항 값 은 현저 히 떨어진다.DL/T 596-2021 "전기장비에 대한 예방 시험 코드"에 따르면"케이블 껍질 단열 저항은 0.5M/km 이하로 떨어지지 않아야 합니다. 이 방법은 껍질 손상이 있는지 여부를 결정할 수 있지만 손상의 위치를 찾을 수 없습니다.

토지 시험: 케이블 금속 방패의 지식 저항을 측정하여 지식 시스템의 무결성을 평가합니다. 그러나이 방법 또한 결함 위치를 정확하게 파악 할 수 없습니다.

4.2 전문적인 탐지 방법

DC 전압 테스트를 견딜 수 있습니다: 누출 전류를 모니터링하는 동안 케이블 껍질에 DC 고전압 (일반적으로 5-10kV) 을 적용합니다. 누출 전류가 문턱을 초과하거나 급격한 변화를 나타내면그것은 껍질 단열의 약점을 나타냅니다.이 방법은 통합 된 탐지 및 위치를 달성하기 위해 껍질 결함 탐지 장치와 결합 될 수 있습니다.

단계 전압 방법: 시험 신호 는 케이블 경로 위 에 있는 땅 에 주입 된다. 결함 지점 에서, 전류 는 땅 으로 흘러 들어가 결함 지점 을 중심 으로 하는 잠재적 인 경사 를 형성 한다.케이블 경로를 따라 탐지하기 위해 A-프레임과 수신기를 사용하여, 전력차 표시는 조작자가 고장 지점 위에 직접 통과 할 때 극성을 역전합니다. 단계 전압 방법은 일반적으로 0.5m 내 위치 정확도를 달성합니다.

오디오 신호 위치 방법: 특정 주파수의 오디오 신호가 케이블 껍질과 지상 사이 에 주입 됩니다. 결함 지점 에서 신호 전류 는 케이블 에서 땅 으로 누출 됩니다.고 감수성 탐사선 은 지상 수준 에서 신호 의 강도 와 방향 변화 를 감지 한다가장 강한 신호가 있는 위치가 결함점을 나타냅니다.

4.3 정밀 위치 대 거친 평가

간단한 단열 저항 테스트는 손상된 곳이 아니라 껍질의 손상이 있음을 나타낼 수 있습니다 blind excavation to locate the fault is not only prohibitively expensive—urban road excavation costs can reach tens of thousands of RMB per occurrence—but may also cause traffic disruption and damage to adjacent municipal utilities.

정밀 위치의 가치는 수백 미터에서 0.5 미터 내로 발굴 범위를 좁히고 수리 시간을 며칠에서 몇 시간으로 줄이고 수리 비용을 80% 이상 낮추는 데 있습니다.

부분 V: 케이블 껍질 결함 위치 장비의 작동 원칙

예를 들어 현재 주류 단계 전압 기반 껍질 결함 위치 시스템을 사용하면 운영 프로세스는 네 단계로 나눌 수 있습니다.

5.1 신호 생성

신호 발생기 (일반적으로 고전압 펄스 전원 공급 장치에 통합) 는 케이블 금속 방패와 지상 사이에 낮은 주파수 펄스 전압 신호를 주입합니다.신호 주파수는 일반적으로 0에서.1~10Hz, 전압 진폭은 껍질 손상 정도에 따라 0~15kV에서 조절할 수 있다.낮은 주파수 신호 선택은 케이블 주요 단열 시스템에 불필요한 전기 스트레스를 피하는 동시에 두꺼운 토양 층을 통해 침투를 보장합니다..

5.2 결함 전류 경로

투여된 신호 전류는 케이블 금속 방패를 따라 흐릅니다.신호를 지표면에서 거의 감지할 수 없도록 하는 것전류가 껍질의 파열 지점에 도달하면, 전류의 일부가 주변 토양으로 피해를 통해 탈출하여, 파열 지점에서 바깥쪽으로 방사되는 전류장을 형성합니다.

5.3 표면 잠재적 변동

파점에서 나오는 전류는 지구에서 전압 경사도를 만듭니다. 파점 가까이 갈수록 잠재적 경사도가 커집니다.이 물리적 특성은 지상 표면의 두 점 사이의 잠재적 차이를 측정함으로써 단계 전압 위치 방법론의 핵심 기초를 형성합니다., 결함 지점의 방향을 결정할 수 있습니다.

5.4 수신 및 위치 프로세스

오퍼레이터는 수신기와 A-프레임을 케이블 경로를 따라 들고 있습니다. A-프레임의 두 개의 탐사선은 땅에 삽입됩니다 (약 1m 거리),그리고 수신기는 실시간으로 잠재적 차이의 크기와 방향을 표시합니다..

전형적인 위치 프로세스는 다음과 같이 진행됩니다: 운영자는 결함 지점에서 약 15m에서 검출을 시작합니다. 이 단계에서 수신기는 약한 긍정적 인 잠재 차이를 표시합니다.작업자가 결함 지점에 접근하면, 잠재적 차이 값은 점진적으로 증가합니다. A-프레임이 고장 지점 바로 위에 지나면 잠재적 차이 방향이 뒤집어지며 값이 급격히 변합니다.A-프레임을 계속 앞으로 뒤로 움직여서, 운영자는 0.5m 내의 결함 위치를 정확하게 파악 할 수 있습니다.

엔지니어링 사례 연구: 2024년, 지방 전력 회사는 35kV 도시 유통 케이블 (YJV32-26/35kV, 길이 3.8km) 의 껍질 결함을 조사했습니다.껍질 단열 저항은 0으로만 측정됩니다..02M, 규제 요건보다 훨씬 낮습니다. 전 케이블 경로를 조사하기 위해 케이블 껍질 결함 탐지기를 사용하여 팀은 1에서 껍질 손상 지점을 찾았습니다.케이블 터미널에서 약 2km.5 시간. 발굴 검증은 건설 중에 남겨진 철강 막이 껍질을 뚫고 이미 금속 방패에 보이는 국소적 부식 현상을 나타냈습니다.전체 과정, 장소에서 수리 완료까지, 6 시간 미만 걸렸습니다. 전통적인 구간 발굴 방법을 사용 했다면, 2-3 일 정도가 필요했을 것으로 추정됩니다.

6부: 케이블 껍질 결함을 방지하는 방법

표준화 된 설치 방법: 케이블 설치 및 설치는 껍질 보호의 첫 번째 방어 라인을 나타냅니다. 다음 조치는 엄격히 시행되어야합니다.당기는 팽창은 케이블의 명목값을 초과해서는 안 됩니다., 굽는 반지름은 표준 사양을 충족하거나 초과해야 합니다.그리고 10cm의 얇은 모래 보호 층이 케이블 주위에 설치되어야 합니다.

설치 후 테스트: 케이블을 설치한 후, 하지만 배후 채우기 전에, DC는 전압을 견딜 수 있는 테스트를 수행하고, 껍질의 단열 저항을 측정해야 합니다.이것은 설비와 관련된 손상을 감지하는 마지막 기회입니다..

주기적인 검사 및 상태 평가: 운용 중인 케이블의 경우 3~5년마다 껍질 단열 테스트를 권장합니다. 노화 된 케이블, 중요한 공급 회로 또는 열악한 환경에서 작동하는 케이블의 경우,테스트 간격은 1-2년으로 단축되어야 합니다..

케이블 건강 기록 작성: 각 케이블에 대한 전체 라이프 사이클 관리 문서를 구현하고 설치 날짜, 라우팅 경로, 역사 테스트 데이터 및 수리 기록을 기록합니다.데이터 분석은 껍질 노화 추세를 식별 할 수 있습니다., 능동적인 교체 또는 수리 계획을 가능하게 합니다.

제7부: 껍질의 건강 관리에서 전문 탐지 장비

케이블 껍질 결함의 정밀 위치는 기본적으로 전문 탐지 장비에 달려 있습니다. 예를 들어 케이블 껍질 결함 탐지기 또는 지표기를 들자면,이 도구들은 다음의 핵심 요구사항을 다루고 있습니다.:

적용 시나리오: 10kV-220kV 전력 케이블의 껍질 단열 결함 위치에 적합하며, 직접 매장, 도크트 뱅크, 케이블 트렌치, 터널 및 기타 설치 구성을 포함합니다.

핵심 기능: 단계 전압과 오디오 신호 방법을 통합하여, 이 장치들은 껍질 손상이 있는지 여부를 결정하고, 틈의 지리적 위치를 정확하게 나타낼 수 있습니다.일부 모델에는 경로 추적 기능도 있습니다., 동시에 케이블 노선 지도를 가능하게 합니다.

기술적 이점: 위치 정확도는 일반적으로 0.5m 내로, 불필요한 발굴을 최소화합니다.전형적인 도시 유통 케이블의 전체 선 조사를 2-4시간 이내에 완료할 수 있는 단일 운영자 운영파동 형식 저장 장치와 터치 스크린 조작은 현장 문서화 및 분석 후 작업을 촉진합니다.

효율성 향상: 실제 엔지니어링 응용 프로그램에서, 껍질 결함 탐지기의 사용은 70% 이상 결함 탐색 시간을 줄일 수 있습니다.전력망 회사의 통계는 정밀 위치 장비의 도입에 따라, 껍질 결함 수리당 평균 발굴 수가 3.2에서 1으로 감소했습니다.1, 평균 수리 시간은 14시간에서 4.5시간으로 줄었고, 장애 기간과 운영 비용을 크게 줄였습니다.

결론

케이블 껍질은 케이블 건설에서 가장 눈에 띄지 않는 층으로 보일 수 있지만, 외부 위험으로부터 전체 케이블을 보호하는 중요한 책임을 지고 있습니다.껍질의 무결성은 직접 케이블의 작동 수명과 전원 공급의 신뢰성을 결정전력 시스템들이 지능적이고 디지털 전환을 향해 발전함에 따라 예방적 유지보수 철학이 확고히 수용되어야 합니다.그리고 신속한 수리가 항상 더 경제적입니다., 고장 발생 후 반응성 비상 대응보다 효율적이고 안전합니다.

모든 케이블 유지보수 엔지니어가 껍질 결함 탐지 기술을 마스터하고 전문적인 테스트 장비를 효과적으로 활용하면그리고 과학적인 케이블 건강 관리 시스템을 구축하는 것은 전력망의 안전하고 안정적인 운영을 보장하기 위한 확실한 기반입니다..

이 기사는 전력 산업의 전문가를 대상으로 하며 케이블 테스트 및 유지보수 분야에서 엔지니어링 및 기술 지식을 보급하는 것을 목표로 합니다.여기에 인용된 기술적 매개 변수 및 엔지니어링 사례는 공개된 전력 산업 표준과 실제 운영 경험에서 유래됩니다..