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Substituição de cabo para bomba submersível de média tensão num porto fluvial do Cazaquistão: 180 m de cabo de 6/10 kV num único comprimento

Uma estação de bombagem de um porto fluvial em Pavlodar, no Cazaquistão, precisava de uma substituição de cabo para bomba submersível de média tensão numa bomba submersível de 6000 V alimentada a partir de um variador de frequência (VFD) de média tensão através de um filtro du/dt. A TEBAOFLEX forneceu 180 m de (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV S3×50+2×25/2+S(4×0.5), encomendados como um único comprimento contínuo numa única bobina sem emendas. O cabo tem três condutores de potência de 50 mm², dois condutores de terra de 12.5 mm², dois pares de controlo entrançados sob uma blindagem comum, uma trança geral de cobre estanhado e uma bainha de borracha vermelha, com um diâmetro exterior máximo acordado de 54 mm para caber na entrada de cabo da bomba. Os critérios do ensaio de aceitação em fábrica acordados com o comprador incluem descargas parciais de 10 pC ou menos a 1.73 U₀, e a bobina já foi enviada.

O projeto em resumo

O que implica a substituição de um cabo para bomba submersível de média tensão?

Uma substituição de cabo para bomba submersível de média tensão é um cabo novo fabricado de acordo com as funções dos condutores e a tensão nominal de que a bomba necessita e com um diâmetro que a sua entrada de cabo aceite, para que se ligue aos mesmos circuitos do motor, de terra e de controlo e fique vedado na mesma entrada de cabo. Para esta bomba de 6000 V no Cazaquistão, a encomenda especificou três condutores de potência de 50 mm², dois condutores de terra, um elemento de controlo blindado para os circuitos de monitorização ou controlo da bomba, uma tensão nominal de 6/10 kV e um diâmetro exterior máximo de 54 mm.

A bomba funciona com um variador de frequência, pelo que o cabo transporta mais do que energia à frequência da rede. Os impulsos de comutação rápidos do variador percorrem os 180 m do percurso e refletem-se no motor, razão pela qual existe um filtro du/dt na saída do variador, e os sinais de monitorização ou controlo da bomba partilham o cabo com esses condutores de potência. A trança geral de cobre estanhado e a trança comum sobre os dois pares de controlo existem para essa combinação. A mesma construção está listada como produto, com os seus valores de projeto preliminares, na página do cabo de potência e controlo para bombas (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV.

Leitura do cabo existente: condutores de potência, condutores de terra e um elemento de controlo

As fotografias do cabo existente desta bomba submersível de 6000 V, tiradas pelo cliente, mostram a disposição a que o cabo de substituição da TEBAOFLEX tinha de corresponder. O cabo existente tem três condutores de potência de média tensão terminados com terminais de cabo, dois condutores de terra verde-amarelos e um condutor branco com a marcação CONTROL ELEMENT que contém os fios de controlo, tudo sob uma bainha interior preta, uma trança de fios de cobre e uma bainha exterior vermelha. O cabo de substituição mantém as mesmas funções dos condutores no mesmo tipo de construção.

Há uma diferença que se nota na terminação. Na terminação existente, as ligações à terra são feitas com condutores verde-amarelos. Na construção (N)TSCGEWCUEUS, os dois condutores de terra de 12.5 mm² estão revestidos com borracha semicondutora, pelo que parecem pretos quando a bainha interior é aberta; o instalador deve ter isso em conta ao preparar as novas extremidades do cabo.

Construção do cabo de substituição de 6/10 kV, camada a camada

O cabo de substituição (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV tem três condutores de potência de cobre estanhado flexível de 50 mm², cada um com uma blindagem semicondutora do condutor, isolamento de EPR e uma blindagem semicondutora do isolamento. Ao lado deles encontram-se dois condutores de terra de cobre estanhado de 12.5 mm² revestidos com borracha semicondutora e um elemento de controlo formado por dois pares entrançados de condutores de 0.5 mm² sob uma única trança comum de cobre estanhado. Uma bainha interior GM1b, uma trança geral de fios de cobre estanhado e uma bainha exterior de policloropreno 5GM5 vermelha completam o cabo.

1. Condutor de potência: cobre estanhado flexível, de encordoamento fino, 50 mm² (três condutores)
2. Blindagem do condutor: composto semicondutor sobre o condutor
3. Isolamento: composto de borracha EPR
4. Blindagem do isolamento: camada semicondutora com um enrolamento de fita semicondutora
5. Condutor de terra: cobre estanhado, 12.5 mm², revestido com borracha semicondutora (dois condutores, 25 mm² em conjunto)
6. Elemento de controlo S(4×0.5): quatro condutores de cobre estanhado de 0.5 mm² com isolamento de EPR, formando dois pares entrançados sob uma única trança comum de fios de cobre estanhado
7. Bainha interior: composto de borracha tipo GM1b
8. Blindagem geral: trança de fios de cobre estanhado
9. Bainha exterior: borracha de policloropreno (PCP) tipo 5GM5, vermelha

(N) antes da designação assinala uma construção fabricada com referência à série DIN VDE 0250, neste caso a DIN VDE 0250-813; não é uma marca de certificação VDE. As letras de designações como esta são explicadas, na medida em que a legenda VDE as define, no nosso guia para ler designações de cabos VDE.

O que significa S3×50+2×25/2+S(4×0.5) neste cabo para bomba?

S3×50+2×25/2+S(4×0.5) enumera os condutores do cabo: S3×50 são os três condutores de potência de 50 mm², 2×25/2 é um condutor de terra de 25 mm² dividido em dois condutores de 12.5 mm², e S(4×0.5) é um elemento de controlo blindado de quatro condutores de 0.5 mm². O comprador desta encomenda do Cazaquistão pediu à TEBAOFLEX que confirmasse as partes de terra e de controlo, e a TEBAOFLEX confirmou que os dois condutores de terra têm 12.5 mm² cada um, 25 mm² em conjunto, e que os quatro condutores de controlo formam dois pares entrançados sob uma blindagem comum de cobre estanhado.

O mesmo elemento de controlo é por vezes escrito S(2×2×0.5), o que indica diretamente os dois pares; ambas as formas aparecem na correspondência desta encomenda. Dividir o condutor de terra em dois condutores permite alojá-los nos espaços entre os condutores de potência redondos, o que mantém o cabo redondo e flexível. Entrançar cada par de controlo e blindar o grupo de pares reduz o ruído acoplado aos sinais de controlo a partir dos condutores de potência adjacentes, o que é sobretudo importante numa bomba alimentada por VFD.

Porquê isolamento de EPR e uma bainha de policloropreno num cabo para bomba submersível

A ficha de parâmetros desta encomenda de (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV especifica isolamento de EPR com blindagens de borracha semicondutora, uma bainha interior de borracha GM1b e uma bainha exterior de policloropreno (PCP) 5GM5 vermelha. O EPR proporciona elevada rigidez dielétrica e um desempenho estável em serviço húmido, e a ficha descreve a bainha de PCP como resistente à água, ao óleo, ao ozono, à luz ultravioleta, à abrasão e ao rasgamento. O revestimento de estanho protege os condutores de cobre contra a oxidação e a corrosão na água e mantém fiáveis as terminações cravadas e soldadas.

A mesma ficha indica a IEC 60332-1-2 para a propagação da chama, a IEC 60811-404 para a resistência ao óleo e a IEC 60811-403 para a resistência ao ozono como referências de ensaio, e declara que o cabo não é isento de halogéneos, porque a bainha exterior é um composto de policloropreno. Uma estação que precise de cabo isento de halogéneos precisa de outra bainha, e a consulta deve indicá-lo. O motivo pelo qual os cabos flexíveis utilizam isolamento de EPR em vez de XLPE é explicado no nosso guia sobre o isolamento EPR.

O cabo de substituição cabe na entrada de cabo da bomba? O limite de 54 mm

O cabo de substituição de 6/10 kV para esta bomba submersível de 6000 V tinha de ficar vedado na entrada de cabo existente da bomba, pelo que o comprador fixou um diâmetro exterior máximo de 54 mm. A ficha de parâmetros da encomenda para este cabo (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV indicava uma gama calculada de 54–58 mm. O comprador perguntou se podia ser confirmado um máximo de 54 mm, ou que manga de vedação da entrada de cabo seria necessária para um cabo de maior diâmetro, e a TEBAOFLEX confirmou um diâmetro do cabo acabado não superior a 54 mm como item do ensaio de aceitação em fábrica.

A vedação de uma entrada de cabo aperta a bainha do cabo dentro de uma gama estreita de diâmetros. Um cabo demasiado grosso não passa pela manga de vedação; um demasiado fino pode não ficar vedado. É por isso que o diâmetro foi acordado antes da encomenda como um máximo de 54 mm e passou a ser um item do ensaio de aceitação em fábrica, em vez de ficar como valor nominal; cabe ao proprietário da bomba e ao seu instalador confirmar se a entrada fica vedada com o cabo entregue.

Uma bomba submersível de 6 kV alimentada por VFD pode funcionar com 180 m deste cabo?

Para um motor de bomba submersível de 6000 V alimentado por um VFD de média tensão com filtro du/dt, a tensão nominal deste cabo (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV (U₀/U 6/10 kV, Um 12 kV) cobre o circuito do motor: a sua tensão nominal entre condutor e terra, U₀, é igual à tensão de linha total de 6 kV. Cabe ao fornecedor do variador calcular se o variador, o filtro e o motor funcionam em conjunto ao longo de 180 m. Para essa verificação, a TEBAOFLEX forneceu ao comprador a capacitância do cabo, 0.345 µF/km, e a sua indutância, 0.371 mH/km; no percurso de 180 m, isso corresponde a cerca de 0.062 µF e 0.067 mH.

Quando está ligada em todo o seu contorno tanto na extremidade do variador como na extremidade da bomba, a trança geral de cobre estanhado proporciona às correntes de alta frequência do variador um caminho de retorno de baixa impedância dentro do cabo, e a trança comum sobre os pares de controlo reduz o ruído acoplado ao circuito de controlo. O que significa a cobertura da trança e como se comparam as blindagens entrançadas e em espiral é explicado no nosso guia de blindagem em espiral vs. blindagem entrançada. O valor de 200 A é apenas uma referência a 30 °C ao ar livre e tem de ser corrigido para o percurso real.

Porque é que a encomenda exigia um único comprimento contínuo de 180 m sem emendas

A encomenda do Cazaquistão deste cabo para bomba submersível de 6/10 kV exigia os 180 m como um único comprimento contínuo numa única bobina, sem emendas, junções de fábrica nem troços reparados. Num cabo para bomba de média tensão que pode ficar dentro de água, uma emenda é um ponto por onde a água pode entrar e onde o isolamento pode falhar. A TEBAOFLEX confirmou os 180 m como cabo totalmente novo num único comprimento e ofereceu uma carta a confirmar que não contém emendas.

Os ensaios de fábrica sustentam essa afirmação, mas não a podem provar por si sós. Um condutor de potência ou uma blindagem completamente interrompidos não passariam na verificação da resistência do condutor ou da continuidade da blindagem, e um isolamento danificado o suficiente para entrar em ruptura, ou para apresentar descargas acima de 10 pC a 1.73 U₀, não passaria no ensaio de tensão ou de descargas parciais. Uma reparação bem feita poderia ainda assim passar nesses ensaios. A TEBAOFLEX comunicou ao comprador que, na prática, um vídeo não consegue acompanhar 180 m de cabo do primeiro ao último metro, pelo que ofereceu a carta de ausência de emendas para acompanhar as fotografias e o vídeo prometidos do cabo e da sua marcação métrica, bem como o relatório de ensaio.

Ensaio de aceitação em fábrica de um cabo para bomba de 6/10 kV: os critérios acordados para esta encomenda

O ensaio de aceitação em fábrica acordado para este cabo para bomba submersível de 6/10 kV abrange as descargas parciais (10 pC ou menos a 1.73 U₀), um ensaio de tensão em CA de 17 kV durante 5 minutos nos condutores de potência, um ensaio de imersão em água seguido do ensaio de tensão e um ensaio em CA de 2 kV durante 5 minutos no elemento de controlo. Abrange também a continuidade e a resistência da trança geral e da blindagem do elemento de controlo, a resistência do condutor, o diâmetro exterior, a marcação da bainha e a marcação métrica, e o comprimento na bobina. A TEBAOFLEX indicou os critérios a pedido do comprador, e o comprador enumerou os resultados que pretendia ver.

A bobina já foi enviada e foi elaborado um relatório de ensaios de fábrica para ela. Este registo enumera os critérios acordados para a encomenda em vez de valores medidos, porque são o que um comprador inscreve numa encomenda de cabo para bomba de média tensão e aquilo a que a fábrica fica depois vinculada.

Imersão em água: o critério da encomenda e o ensaio de rotina

O critério de imersão em água que a TEBAOFLEX indicou para esta encomenda é de 24 horas em água limpa seguidas de 17 kV CA durante 5 minutos, sem ruptura nem contornamento. Na produção de rotina da TEBAOFLEX, os condutores isolados repousam na oficina durante pelo menos 16 horas após a aplicação do isolamento e são depois imersos em água durante pelo menos 1 hora antes do seu ensaio de tensão em CA. Indique na consulta o tempo de imersão que a sua especificação exige, para que fique inscrito no plano de ensaios.

Como são verificadas a continuidade e a resistência da blindagem

No método habitual da TEBAOFLEX, as camadas exteriores são removidas em ambas as extremidades do cabo para expor a trança geral de cobre estanhado e a trança do elemento de controlo. Cada blindagem é ligada em anel ao longo de todo o comprimento e são medidas a sua continuidade e a sua resistência; uma resistência medida mostra que a blindagem é contínua de ponta a ponta. A TEBAOFLEX comunicou ao comprador que as resistências das blindagens seriam indicadas como valores medidos e não calculados, porque uma resistência calculada teoricamente para uma trança não é precisa.

Descargas parciais a 1.73 U₀

Uma descarga parcial é uma descarga elétrica localizada que apenas curto-circuita parcialmente o isolamento, tipicamente num vazio cheio de gás, num contaminante ou numa protuberância, ou numa separação entre o isolamento e uma blindagem semicondutora. Medida como carga aparente em picocoulombs (pC), revela defeitos que podem passar num ensaio de tensão suportada mas que erodem o isolamento ao longo dos anos. A IEC 60502-2, a norma IEC para cabos de média tensão em instalações fixas, prevê um ensaio de rotina de descargas parciais comparável em condutores blindados a 1.73 U₀ com uma sensibilidade de medição de 10 pC ou melhor. Para este cabo flexível para bomba, o nível de 10 pC a 1.73 U₀ é um critério indicado para a encomenda, não uma declaração de conformidade com a IEC 60502-2. A TEBAOFLEX mede as descargas parciais numa sala de ensaio blindada, conforme documentado com fotografias no caso do cabo de 12/20 kV para escavadora de roda de alcatruzes.

O que o comprador pediu para ver antes de aceitar a bobina

Antes da aceitação final da bobina de 180 m de cabo para bomba de 6/10 kV, o comprador desta encomenda do Cazaquistão pediu o relatório de ensaios de fábrica da própria bobina, fotografias e vídeo do cabo acabado e da bobina, e fotografias da marcação da bainha e da marcação métrica. Pediu também a confirmação do comprimento contínuo sem emendas, o diâmetro exterior medido e os resultados dos ensaios de tensão, descargas parciais, resistência do condutor, continuidade da blindagem e imersão em água. A TEBAOFLEX ofereceu também uma amostra de secção transversal cortada do cabo acabado.

1. Relatório de ensaio da própria bobina, com os valores medidos junto de cada critério, não um ensaio de tipo de outro cabo.
2. Fotografias e vídeo do cabo acabado e da bobina, incluindo a impressão da bainha e a marcação métrica.
3. Confirmação do comprimento sem emendas; a TEBAOFLEX ofereceu uma carta a confirmá-lo, uma vez que um vídeo não consegue acompanhar os 180 m na totalidade.
4. Diâmetro exterior medido, face ao limite de 54 mm da entrada de cabo.
5. Amostra de secção transversal do cabo acabado, oferecida pela TEBAOFLEX para que a construção possa ser verificada face ao desenho.
6. Um desenho final simples da secção transversal; o comprador não pediu pormenores confidenciais de fabrico.

A TEBAOFLEX convidou também o comprador a visitar a fábrica e verificar o cabo. Um comprador que pretenda presenciar os ensaios deve indicá-lo na consulta, juntamente com os documentos exigidos com a entrega.

Cabo original da bomba ou cabo de substituição: o que a cotação deve dizer

A pedido do comprador, a TEBAOFLEX acordou descrever este cabo de 6/10 kV na cotação como “cabo de substituição fabricado pela Jiangsu TEBAOFLEX para a bomba Xylem Flygt” e indicar a designação exata, TEBAOFLEX (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV S3×50+2×25/2+S(4×0.5) mm². O comprador pediu também que a cotação fosse vinculada à ficha técnica final aprovada e ao desenho da secção transversal. A TEBAOFLEX não é o fabricante do cabo original da bomba.

Essa redação protege ambas as partes. Um registo de compra redigido desta forma mostra um cabo de substituição de um fabricante identificado, e vincular a cotação à ficha técnica aprovada e ao desenho da secção transversal, como o comprador pediu, faz assentar a aprovação técnica nesses documentos e nos critérios de ensaio acordados, e não num número de peça. Quando uma bomba utiliza também um sistema de monitorização, os condutores de controlo têm igualmente de ser adequados a esse sistema; a forma como as construções SUBCAB originais se comparam para essa verificação é abordada na nossa página de análise do cabo Flygt SUBCAB MAS 800.

O que nos enviar para uma cotação de cabo para bomba de média tensão

Perguntas sobre o cabo para bomba submersível de média tensão

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