Ficha de projeto · Lituânia · Furgões de ensaio de cabos e localização de avarias
Cabo de ensaio de silicone de alta tensão para um furgão de ensaio de cabos — Lituânia
Um furgão de ensaio de cabos precisava de substituir o seu cabo de ensaio de silicone de alta tensão: 8,7/15 kV AC em contínuo, 125 kV DC a curto prazo, totalmente blindado e suficientemente flexível para enrolar num tambor de 230 mm que é retirado, arrastado pelo chão e reenrolado quatro a seis vezes por dia. A TEBAOFLEX forneceu uma construção de silicone blindada personalizada, com 22 mm de diâmetro exterior, fabricada com um limite de descargas parciais de 5 pC a 20 kV AC.
Ficha do projeto
| Localização | Lituânia (encomenda efetuada através de um parceiro comercial lituano) |
|---|---|
| Utilizador final | Um fornecedor de furgões de ensaio de cabos e de sistemas de localização de avarias, ensaio de resistência e diagnóstico de cabos |
| Aplicação | Cabo de ligação de AT no tambor do furgão de ensaio: ensaio de resistência com DC, pré-localização e localização exata de avarias em cabo de MT/AT enterrado |
| Referência original | Um antigo tipo de cabo de ensaio blindado Pirelli, 6/6 kV, cotado a 120 kV DC |
| Cabo fornecido | Cabo de medição de silicone blindado 8,7/15 kV AC – 40 kV AC / 125 kV DC |
| Diâmetro total | 22 mm |
| Condutor | Cobre estanhado, cablagem extraflexível Classe 6 |
| Blindagem | Blindagem semicondutora sobre o condutor, blindagem semicondutora sobre o isolamento, trança de fio de cobre estanhado |
| Isolamento e cobertura | Isolamento de borracha de silicone; cobertura de elastómero de silicone de grau especial, vermelha |
| Serviço em tambor | Tambor de 230 mm; implantado e reenrolado de 4 a 6 vezes por dia de trabalho, em diferentes locais |
| Decidido com base em | O nível de descargas parciais, o raio de curvatura em relação ao próprio tambor do cliente e um ensaio de dobragem manual de uma amostra |
O que um furgão de ensaio de cabos exige realmente do seu cabo de AT
Um furgão de ensaio de cabos é um laboratório de localização de avarias sobre rodas. No seu interior estão um gerador de onda de choque, uma fonte de ensaio de resistência DC ou VLF, um refletómetro no domínio do tempo e uma ponte, e tudo isto se liga a um cabo enterrado através de um único cabo flexível blindado puxado de um tambor. Os métodos de localização de avarias — TDR para avarias de baixa resistência, reflexão de arco e corrente de impulso para roturas de alta resistência, decaimento para avarias que só se manifestam em alta tensão, e condicionamento por queima — canalizam toda a sua energia através desse único cabo.
Eletricamente: tem de suportar uma tensão de ensaio com DC muito acima do que transporta em contínuo, e tem de se manter silencioso enquanto o faz. Um cabo de ligação que sofre descargas internamente corrompe a medição para a qual foi contratado.
Mecanicamente: vive enrolado num tambor, é arrastado sobre lancis, gravilha e tampas de câmaras de junção, e volta ao tambor sujo. Quatro a seis ciclos por dia, todos os dias úteis.
Na prática: é o único componente do furgão que uma equipa pode danificar numa terça-feira e sem o qual não consegue trabalhar na quarta-feira.
Os fabricantes de equipamentos publicam muita informação sobre os instrumentos e quase nada sobre este cabo. Durante este projeto, procurámos e encontrámos folhetos de furgões, pontes, geradores de sobretensão e software — mas praticamente nenhuma especificação publicada para o cabo de ligação que os une ao mundo exterior.
Por que motivo não era possível simplesmente voltar a encomendar o antigo código de tipo
A consulta chegou como uma referência de tipo Pirelli antiga, com uma classificação de 6/6 kV e uma nota de 120 kV DC associada. Esse código já não corresponde a nada que se possa encomendar: a Pirelli Cables and Systems tornou-se Prysmian em 2005, e os cabos de ensaio de borracha blindados dessa época há muito que saíram dos catálogos em vigor. Um furgão em serviço, entretanto, não se importa com o nome do cabo.
Por isso, fizemos o que tinha de ser feito nesta situação: descartámos o código de tipo e reconstruímos a especificação a partir do serviço real. Tensão nominal, resistência a curto prazo, disposição das blindagens, limite de descargas parciais, diâmetro exterior, raio de curvatura, material da cobertura. Cada um destes dados é um número que o cliente pode verificar em relação ao seu equipamento; um código de tipo descontinuado não é.
O cabo está livre de descargas parciais?
Essa foi a primeira pergunta do cliente, e a resposta honesta é que «livre de DP» não é um estado em que um cabo se possa vender — é um nível declarado a uma tensão declarada. Segundo a prática da norma IEC 60270, uma medição situa-se sempre acima de um determinado nível de fundo, pelo que o que importa é o limite do ensaio de rotina. O nosso é ≤ 5 pC a 20 kV AC, medido em cada tambor.
Cinco picocoulombs a 20 kV é um valor exigente para uma construção flexível de 22 mm, e só é alcançável graças à blindagem. A camada semicondutora sobre o condutor suaviza a cablagem para que o isolamento não veja a forma de cada fio individual; a camada semicondutora sobre o isolamento cumpre a mesma função a partir do exterior, sob a trança. Se qualquer uma delas for removida, o campo concentra-se em cada irregularidade — precisamente onde a descarga começa e onde se segue a arborescência elétrica.
| Parâmetro | Valor | Por que motivo é importante num furgão de ensaio |
|---|---|---|
| Tensão nominal, contínua (U0/U) | 8.7/15 kV AC | O nível a que o cabo é concebido para permanecer indefinidamente |
| Tensão máxima, entre fases | 15.75 kV AC | Limite para o serviço contínuo |
| Tensão nominal, a curto prazo | 125 kV DC / 40 kV AC | Cobre o ensaio de resistência com DC e os trabalhos com sobretensão durante uma sequência de ensaio |
| Tensão do ensaio de rotina | 35 kV AC, 5 min | É aplicada a cada comprimento de produção antes do envio |
| Descargas parciais, ensaio de rotina | ≤ 5 pC a 20 kV AC | Evita que o cabo contamine a medição que transporta |
| Tensão do ensaio de tipo | 160 kV DC, 15 min / 55 kV AC, 5 min | Margem de projeto acima do valor de trabalho de 125 kV DC |
| Resistência de isolamento | > 20 MΩ·km | Fuga suficientemente baixa para não distorcer uma leitura de DC ou de ponte |
| Diâmetro total | 22 mm | Determina o raio de curvatura e a capacidade do tambor |
Um cabo de 22 mm enrola num tambor de 230 mm?
Resposta curta: sim, e foi verificado numa amostra em vez de discutido a partir de uma tabela, porque os dois números estão próximos. O núcleo sobre o qual a primeira camada enrola tem 230 mm de diâmetro, o que coloca essa camada num raio de 115 mm, cerca de 5,2 × o diâmetro exterior de 22 mm. O raio de curvatura mínimo de trabalho que publicamos para esta construção é 6 × D, ou seja, 132 mm. Estes valores estão a cerca de 13% um do outro, e nenhuma ficha técnica resolve uma discussão de 13%.
O que resolve a questão é uma amostra. Enviámos uma, e foi dobrada à mão e enrolada no próprio tambor do cliente antes de qualquer encomenda ser feita — filmamos esse teste em vídeo para clientes que não conseguem visitar a fábrica. Aqui o silicone ajuda de uma forma que o XLPE ou o EPR não conseguem: é macio, e a sua recuperação elástica faz com que uma primeira camada apertada não deixe uma memória permanente no cabo.
| Geometria do tambor | Figura | Expresso como × D |
|---|---|---|
| Diâmetro exterior do cabo (D) | 22 mm | 1 × D |
| Diâmetro do núcleo do tambor | 230 mm | 10.5 × D |
| Raio de curvatura da primeira camada (o pior caso) | 115 mm | 5.2 × D |
| Raio de curvatura mínimo de trabalho publicado | 132 mm | 6 × D |
| Camadas exteriores num tambor cheio | Progressivamente maior | > 6 × D |
Dessa tabela resultam dois pontos técnicos. Primeiro, a camada mais interna é a única em discussão — cada volta seguinte enrola a um raio maior, pelo que um tambor cheio é menos exigente para o cabo do que um vazio. Segundo, se um projeto realmente tiver de se manter dentro de uma cifra estrita de 6 × D num núcleo de 230 mm, a solução não é uma cobertura melhor, é uma secção de condutor menor e, portanto, um D menor. Preferimos dizê-lo à partida a enviar um cabo que vive no limite.
Silicone arrastado pelo chão, duas vezes antes do almoço
O cliente colocou o serviço real em cima da mesa sem o embelezar: o cabo é retirado do tambor de quatro a seis vezes por dia em locais diferentes, roça contra o chão, volta ao tambor, e no dia seguinte o mesmo outra vez. Essa pergunta merece primeiro a resposta incómoda: o silicone comum é um mau material face à abrasão. Os textos de referência sobre isolamento de silicone classificam a sua resistência à abrasão como razoável e recomendam-no para instalações estáticas. Se aqui tivéssemos cotado um composto de silicone padrão, a cobertura teria sido a primeira coisa a falhar.
O que fornecemos não é um composto padrão. O silicone para coberturas de cabo divide-se em graus de uso geral e graus especiais formulados para resistência ao rasgo, abrasão e flexão repetida, e esta construção utiliza uma cobertura de grau especial personalizada — da mesma família de compostos que usamos em construções de alta temperatura e de enrolamento, ajustada para este trabalho. A contrapartida é honesta: paga-se mais por quilograma de composto, e em troca a cobertura suporta um serviço que o silicone comum não suportaria.
| Propriedade neste serviço | Composto de silicone padrão | Silicone de grau especial (fornecido) | Cabo de ensaio de PVC ou PE |
|---|---|---|---|
| Flexibilidade num tambor de 230 mm | Excelente | Excelente | Má: endurece e fica com uma deformação permanente |
| Abrasão por arrasto | Razoável: o ponto fraco | Melhorada; especificada para este serviço | Boa, mas o cabo é demasiado rígido para implantar |
| Resistência ao rasgo após um corte | Baixa | Aumentada pelo composto e pelo enrolamento de poliéster sob a cobertura | Moderada |
| Vida útil sob flexão repetida | Muito bom | Muito bom | Fraco |
| Comportamento no frio (inverno báltico) | Mantém-se flexível muito abaixo de 0 °C | Mantém-se flexível muito abaixo de 0 °C | Fica rígido; risco de fissuração |
| Recuperação elástica após enrolamento apertado | Alta: sem memória permanente | Alta: sem memória permanente | Baixa: mantém a forma enrolada |
A última linha é a que as equipas de campo sentem. Um cabo que se lembra do tambor complica-lhe a vida na câmara de junção; um cabo de silicone fica onde o colocar. Isso vale mais numa terça-feira chuvosa do que qualquer número numa ficha técnica.
Construção, camada a camada
Sete camadas, e nenhuma delas é decorativa. Duas existem apenas para manter o campo elétrico uniforme, e uma existe apenas para impedir que um corte se transforme num rasgão.
| # | Camada | Material | Função |
|---|---|---|---|
| 1 | Condutor | Cobre estanhado, cablagem extraflexível Classe 6 | Os fios finos dão ao cabo a sua vida útil sob flexão; a estanhagem atrasa a corrosão nas terminações |
| 2 | Blindagem do condutor | Camada semicondutora | Suaviza a superfície da cablagem para que o isolamento nunca veja um único fio como ponto de concentração de tensão |
| 3 | Isolamento | Borracha de silicone, classificada para serviço de AT em DC | Suporta 125 kV DC a curto prazo mantendo-se suficientemente macia para enrolar |
| 4 | Blindagem do isolamento | Camada semicondutora | Proporciona à trança uma interface uniforme e contínua — a outra metade da história das descargas parciais |
| 5 | Blindagem de trança | Trança de fio de cobre estanhado | Define o limite exterior do campo, fornece o percurso de retorno e protege a medição |
| 6 | Enrolamento | Uma camada de fita de poliéster | Separa a trança da cobertura e impede que danos na cobertura se propaguem para a blindagem |
| 7 | Bainha exterior | Elastómero de silicone de grau especial, vermelho | Absorve a abrasão; vermelho para que ninguém o confunda com outra coisa no local |
Onde mais esta construção é usada além da localização de avarias
O mesmo cabo responde a toda uma família de trabalhos em que um cabo flexível blindado tem de suportar uma alta tensão de ensaio e manter-se eletricamente silencioso.
Laboratórios de ensaio de AT. Ensaio de resistência com DC, resistência de isolamento e medição dielétrica, em que o cabo não pode contribuir com descargas para a leitura.
Ensaios de aceitação em fábrica e de tipo. Ensaios de rotina e de tipo em cabo de MT e AT na fábrica.
Investigação e comissionamento de HVDC. Ensaio de linhas de transmissão em DC e verificação de equipamento de estações conversoras.
Ligação à rede de energias renováveis. Ensaio de cabos de exportação HVDC para eólica offshore, e ensaio de sistemas DC em centrais solares.
Tipos de avaria difíceis. Roturas lineares de alta resistência em junções, avarias de contorno que só se manifestam sob impulso, defeitos de baixa resistência de isolamento que ainda não falharam, e casos em que os métodos de reflexão têm dificuldades — cabo isolado a PVC, coberturas metálicas de EAT e construções armadas de aço, normalmente trabalhados com uma ponte segundo o princípio de Murray.
Por que motivo o preço final funcionou
Um cabo de ensaio de silicone blindado fabricado na Europa Ocidental é um artigo caro, e o cliente disse-o antes de nós. Ficámos substancialmente abaixo da cotação europeia por quatro razões estruturais, nenhuma delas um desconto:
1. Mão de obra de fabrico e construção de máquinas. Ambas custam menos na China, e no caso de uma construção especial de baixo volume que é executada e configurada à mão, a mão de obra representa uma parte importante do custo.
2. Uma cadeia interna completa. A mistura de borracha, a extrusão, a blindagem trançada, a cablagem e a embalagem realizam-se nas nossas próprias 12 linhas de produção, pelo que nada é comprado a terceiros com margem.
3. Ampla disponibilidade local de materiais. Os compostos, o cobre estanhado e as fitas provêm de uma vasta base de fornecedores nacionais com numerosas fontes qualificadas, o que mantém honestos os preços dos insumos.
4. Aqui o personalizado é o normal, não a exceção. Uma construção de silicone blindada única é um dia normal para nós. A nossa quantidade mínima de encomenda é de 50 m, por isso ninguém precisa de comprar um quilómetro para resolver um problema à escala do metro.
O que não reduzimos é o controlo de qualidade. Cada tambor passa pelo ensaio de rotina de 35 kV AC e pela medição de descargas parciais, porque um cabo de ensaio barato que falha um ensaio de resistência em campo custa mais do que o cabo alguma vez poupou.
O que analisamos para um cabo de furgão de ensaio semelhante
- Tensão nominal contínua (U0/U)
- Níveis de resistência a curto prazo com DC e AC
- O limite de DP exigido e a tensão a que é medido
- Secção do condutor, ou a corrente de ensaio
- Diâmetro exterior máximo aceitável
- Diâmetro do núcleo do tambor e largura das flanges
- Comprimento por tambor e número de tambores
- Ciclos de implantação por dia
- Superfície do terreno sobre a qual o cabo é arrastado
- Temperatura ambiente mínima no local de ensaio
- Tipo de terminação e conector em cada extremidade
- Cor, impressão e marcação do tambor
Os dois dados que mais alteram uma cotação são o diâmetro do núcleo do tambor e o limite de DP. Tudo o resto costuma ter uma resposta confortável.
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Perguntas sobre esta aplicação
Este cabo de ensaio de silicone de alta tensão está livre de descargas parciais?
Nenhum cabo está absolutamente livre de DP; o valor que importa é um limite declarado a uma tensão declarada. Esta construção é submetida a ensaio de rotina que não excede 5 pC a 20 kV AC em cada comprimento de produção, que é o que um furgão de ensaio precisa para que o cabo de ligação não contamine a medição que transporta.
Um cabo de ensaio de AT de 22 mm pode ser enrolado num tambor de 23 cm?
Sim. Um núcleo de 230 mm mantém a primeira camada a um raio de 115 mm, cerca de 5,2 vezes o diâmetro do cabo, face a um mínimo de trabalho publicado de 6 × D. Essa margem é suficientemente apertada para que a confirmemos com uma amostra física e um vídeo de dobragem antes da encomenda, e não apenas com uma ficha técnica.
Por que silicone em vez de EPR ou XLPE para um cabo de furgão de ensaio?
Porque o cabo é manuseado, não instalado. O silicone mantém-se macio num amplo intervalo de temperaturas, recupera a sua forma após um enrolamento apertado e não adquire uma deformação permanente do tambor. O XLPE e o EPR suportam bem a tensão, mas são muito mais rígidos, o que torna a implantação diária lenta e exigente para a equipa.
O silicone sobrevive a ser arrastado pelo chão todos os dias?
O silicone padrão não — a sua resistência à abrasão é apenas razoável, e normalmente é recomendado para uso estático. Este cabo utiliza uma cobertura de silicone de grau especial formulada para o rasgo e a abrasão, com uma fita de poliéster por baixo para que o dano superficial não chegue à blindagem de trança.
Que tensão pode o cabo suportar durante um ensaio de resistência com DC?
125 kV DC a curto prazo, juntamente com 40 kV AC, para além de uma classificação contínua de 8,7/15 kV AC. O design é submetido a ensaio de tipo a 160 kV DC durante 15 minutos e 55 kV AC durante 5 minutos, pelo que o valor de trabalho se situa dentro de uma margem verificada, e não no limite dela.
Podem fornecer um substituto para um tipo de cabo de ensaio Pirelli ou Prysmian obsoleto?
Sim, e este projeto foi exatamente isso. Envie o antigo código de tipo com todos os dados elétricos e dimensionais que ainda tenha, além da geometria do seu tambor, e reconstruímos a especificação a partir do serviço real. Os antigos códigos de tipo da era Pirelli já não se podem encomendar, mas a construção por detrás deles é reprodutível.
Qual é a quantidade mínima de encomenda e o prazo de entrega?
A encomenda mínima é de 50 m, e o prazo de entrega habitual para uma construção especial varia entre 10 e 30 dias, consoante a complexidade e a quantidade. Confirmamos a data antes de efetuar a encomenda, uma vez que um furgão de ensaio à espera de um cabo é um veículo caro parado.
Podemos obter uma amostra e um vídeo de dobragem antes de encomendar?
Sim. As amostras são gratuitas e o cliente cobre o frete. Para questões de flexibilidade como esta, também filmamos o cabo a ser dobrado à mão e enrolado num tambor, porque um vídeo da construção real responde à pergunta mais depressa do que uma fórmula de raio de curvatura.
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