35kV XLPE Kablolarında Arıza Nedenlerinin ve Onarım Tekniklerinin Kapsamlı Analizi

DTS (Dağıtılmış Sıcaklık Algılama) sistemlerinin kullanımı:

• Mekansal çözünürlük: 1 m; sıcaklık doğruluğu: ±0,5°C.

• Fay noktalarında anormal sıcaklık artışı (normal bölümlere göre 5-10°C daha yüksek).
• Titreşim algılayıcı fiber ile birleştirildiğinde, dış hasar noktalarını tespit edebilir (titreşim frekansı > 5 Hz olduğunda alarm tetiklenir).
35kV Kablo Arıza Onarımı Teknik Özellikleri
1. Kablo Sonlandırma ve Yeniden Sonlandırma İşlemi
35kV'luk soğuk büzüşmeli bir sonlandırma kablosunu (Model WLS-35/1×300) örnek olarak alırsak, temel adımlar şunlardır:

(1) Ön tedavi aşaması
Kablo Doğrultma: Doğruluk hatasının < 1‰ olmasını sağlamak için özel bir doğrultma makinesi (2-3 kN gerilim uygulayarak) kullanın.

Dış Kılıf Soyma: Uçtan 550 mm mesafede halka şeklinde kesim yapın, 30 mm zırhı koruyun, kılıf kesim yerinden 50 mm'lik bir alanı 80 kum zımpara kağıdı kullanarak pürüzlendirin.
Bakır Kalkan İşlemi: 20 mm bakır kalkanı koruyun, kesilen kısmı 0 numara zımpara bezi kullanarak düzgün bir yay geçişi (R ≥ 2 mm) elde edecek şekilde parlatın.
(2) Yarı İletken Katman İşlemi
Soyma Uzunluğu: Dış yarı iletken katmandan 15 mm'lik bir kısım bırakın, özel bir soyma bıçağı (15° açıyla) kullanarak halka şeklinde kesin, ana yalıtıma zarar vermekten kesinlikle kaçının.
Pah kırma: Ana yalıtım ucunu 45° açıyla (0,5 mm derinlikte) pahlayın, yarı iletken kesim kenarını yuvarlaklaştırın (R = 1 mm).

Temizleme İşlemi: Susuz etanol (saflık ≥ %99,7) ile ıslatılmış, tüy bırakmayan bir bez kullanarak tek yönlü olarak silin, bezi her 100 mm'de bir değiştirin.

(3) Gerilim Konisi Kurulumu
Silikon Gres Uygulaması: Yarı iletken kesim noktasının 5 mm yakınına, 0,2 mm kalınlığında, özel silikon gres (tan δ < 0,001) uygulayın.
Konumlandırma İşareti: Yarı iletken kesim noktasından 75 mm uzaklığa 10 mm genişliğinde bir konumlandırma bandı sarın.
Soğuk Büzme İşlemi: Çekirdek astarını saniyede 50 mm sabit hızda çekin, büzme sırasında uç kısmını döndürmekten kaçının.
(4) Sızdırmazlık İşlemi

Üç Katmanlı Su Yalıtımı: Sırasıyla yarı iletken su geçirmez bant (%25 örtüşme), sızdırmazlık macunu (kalınlık ≥ 2 mm) ve paslanmaz çelik gövde sarılır.
Topraklama Bağlantısı: 25 mm² bakır kablo kullanın, sabit kuvvetli yay sıkıştırması orijinal uzunluğun 1/3'üne ulaşsın, bağlama aralığı ≤ 10 mm olsun.
Faz Tanımlaması: Faz rengine uygun ısı ile büzüşen boru (Sarı Faz A, Yeşil Faz B, Kırmızı Faz C) kullanın, uzunluğu 100 mm'dir.
2. Ana Yalıtım Onarım Teknolojisi
Yerel yalıtım arızaları (alan < 5 cm²) için, patentli teknoloji kullanılarak onarım (Patent No. ZL202210666205.8):

(1) Arıza Noktası Tedavisi
Halka şeklinde kesilmiş yalıtım: Kırılma noktasının merkezine, 1:5 eğimle, dambıl şeklinde bir oluk (çap 50 mm, derinlik 20 mm) oluşturun.

• Yüzey İşlemi: Yeni yalıtım tabakası (karbonlaşmış tabaka kalmayana kadar) görünene kadar 200 kum zımpara kağıdı ile çevresel olarak zımparalayın.

• Temizlik Kontrolü: 100. sınıf temizliği sağlamak için partikül sayacı kullanın (< 3500 partikül/m³, partikül boyutu ≥ 0,5 μm).

• (2) Nano-onarım Sıvı İnfüzyonu

Malzeme Oranı: %15 nano-SiO₂ (50 nm parçacık boyutu), %75 epoksi reçine matrisi, %10 sertleştirici madde (ağırlıkça).

Vakumla Gaz Giderme: Kabarcıkları (kabarcık çapı < 5 μm) gidermek için 30 dakika boyunca -0,09 MPa basınçta işlem uygulayın.
Basınçlı İnfüzyon: Onarım sıvısının nüfuz derinliğinin ≥ 10 mm olmasını sağlamak için 2 saat boyunca 0,3 MPa basınç uygulayın.

• (3) Kürleme ve Son İşlem

• Aşamalı Kürleme: 60°C/2 saat + 80°C/4 saat + 100°C/2 saat, bölgesel aşırı ısınmadan kaçının (ısıtma hızı ≤ 5°C/dk).

• Yüzey İşleme: Orijinal yalıtımla aynı seviyeye gelecek şekilde (sapma < 0,1 mm) elmas taşlama diski (400 kum) kullanarak taşlama yapın.

Kalkan Onarımı: 0,1 mm kalınlığında bakır bantı ( %20 örtüşme ile) sarın, lehimle kapatın (lehim bağlantı uzunluğu ≥ 30 mm).
3. Eklem Değiştirme İşlemi

• Arıza kablonun ortasında meydana geldiğinde, 35kV önceden üretilmiş düz bağlantı parçası (Model JLS-35/1×400) kullanılarak değiştirilmelidir:

• (1) Kablo Ön İşlemi

• Arızalı Bölümü Kesin: Her iki uçta 1,5 m sağlam kablo bırakın, yalıtım yüzeyinin çiziksiz olduğundan emin olun (girdap akımı arıza dedektörü ile kontrol edin).

İletken Bağlantısı: Sıkıştırma kalıbı (altıgen) kullanın, merkezden dışa doğru sıkıştırın, sıkıştırma faktörü ≥ 0,9.
Yalıtım Basamağı: 1:10 oranında konik bir basamak oluşturun (uzunluk 50 mm), yüzey pürüzlülüğü Ra ≤ 0,8 μm olsun.

• (2) Ortak Montaj

• Yarı İletken Kalkan Restorasyonu: Orijinal yarı iletkenle güvenilir temas sağlamak için (temas direnci < 50 mΩ) yarı iletken bandı (50 mm genişliğinde) sarın.

• Yalıtım Bileşeninin Montajı: Önceden üretilmiş yalıtım malzemesini 70°C'ye ısıtın, yerine kaydırın ve 30 dakika boyunca 5 kN eksenel basınç uygulayın.

Metal Gövde Contası: Çift O-ring (floro kauçuk malzeme) kullanın, sıkıştırmayı %25-30 arasında kontrol edin.

(3) Kalkan ve Topraklama

1. Bakır Kalkan Bağlantısı: 35 mm² bakır örgü kullanın, cıvata bağlantısı (tork 25 N·m).
   Topraklama Sistemi: Çift uçlu topraklama sistemi kullanılır, topraklama telinin kesit alanı ≥ 50 mm², topraklama direnci < 10 Ω'dur.
   Korozyon Önleyici İşlem: Gövdeyi epoksi astar (kuru film kalınlığı 80 μm) + poliüretan son kat boya (kuru film kalınlığı 120 μm) ile kaplayın.
   35kV XLPE kablo arızalarının önlenmesi ve giderilmesi, öncelikle önleme, sonra onarım ilkesine uygun olarak yapılmalıdır. Aşağıdaki alanlarda yönetimin güçlendirilmesi önerilir:
   Malzeme Kontrolü: Tedarikçi beyaz liste sistemi oluşturun ve soğuk büzüşmeli terminaller için gelen malzeme denetimlerini uygulayın (dielektrik kaybı, kısmi deşarj ve sızdırmazlık performansının test edilmesi).

2. Süreç Optimizasyonu: Yarı iletken katman soyma ve gerilim konisi montajı gibi kritik süreçleri otomatikleştirmek için akıllı inşaat robotlarının kullanımını teşvik edin.
   Durum İzleme: Kalan kullanım ömrünü değerlendirmek için 15 yıldan uzun süredir kullanımda olan kablolarda yalıtım teşhisleri (dielektrik kayıp, tanδ, kısmi deşarj) gerçekleştirin.
   Acil Durum Müdahale Yeteneği: Arıza tespitinin 2 saat içinde ve onarımın 24 saat içinde gerçekleştirilebilmesi için akustik-manyetik konum belirleyiciler, yüksek voltaj test araçları ve diğer ekipmanlarla donatılmış profesyonel acil onarım ekipleri oluşturun.
   Bu makalede özetlenen teknik yöntemler, 35 kV kablo arıza oranını etkili bir şekilde azaltabilir. Bu teknik sistemi uyguladıktan sonra, bir elektrik şebekesi şirketi 2024 yılında ortalama kablo arıza onarım süresini 48 saatten 12 saate düşürdü. Gelecekte, nano onarım malzemeleri ve akıllı izleme teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte, kablo onarımı hassas konumlandırma, minimal invaziv onarım ve durum farkındalığı yönünde evrilecektir.

3. (3) Dielectric Loss Factor (tan δ) Measurement
   At 10 kV test voltage:
   • Normal cable tan δ < 0.005; values > 0.01 indicate severe insulation degradation.
   • Significant increase in tan δ with rising voltage (Δtan δ > 0.002/kV) suggests the presence of defects.

2. Precise Localization Technologies

1. (1) Time Domain Reflectometry (TDR) Localization
   Using a pulse reflectometer (minimum resolution 0.5 m):
   • Fault distance formula: L = v × t / 2 (v = wave velocity, 172 m/μs for XLPE cables).
   • Low-resistance faults (< 100 Ω) use low-voltage pulse method; high-resistance faults use DC high-voltage flashover method.
   • Waveform characteristics: reflected pulse polarity opposite (low resistance) or same (high resistance) to incident pulse.

2. (2) Acoustic-Magnetic Synchronous Localization
   Applying impulse high voltage (3–5 times U₀) to the fault point:
   • Magnetic field signals detected via coil; acoustic signals received via piezoelectric sensor.
   • Time-difference localization: Δt = ΔS / v (v = 340 m/s), with localization error < 0.5 m.
   • Optimal under low ambient noise (< 40 dB at night); noise-cancelling headphones recommended.

3. (3) Distributed Optical Fiber Monitoring
   Using DTS (Distributed Temperature Sensing) systems:
   • Spatial resolution: 1 m; temperature accuracy: ±0.5°C.
   • Abnormal temperature rise at fault points (5–10°C higher than normal sections).
   • Combined with vibration-sensing fiber, can locate external damage points (alarm triggered at vibration frequency > 5 Hz).

35kV Cable Breakdown Repair Technical Specifications

1. Cable Termination Re-termination Procedure
Taking a 35kV cold-shrink termination (Model WLS-35/1×300) as an example, the key steps are as follows:

(1) Pre-treatment Stage

• Cable Straightening: Use a dedicated straightening machine (applying 2-3 kN tension) to ensure straightness error < 1‰.

• Outer Sheath Stripping: Ring-cut at 550mm from the end, retain 30mm of armor, roughen a 50mm area from the sheath cut-off using 80-grit sandpaper.

• Copper Shield Treatment: Retain 20mm of copper shield, polish the cut-off into a smooth arc transition (R ≥ 2mm) using No. 0 sandcloth.

(2) Semicon Layer Treatment

• Stripping Length: Retain 15mm of outer semicon layer, ring-cut using a dedicated stripping knife (15° angle), strictly avoid damaging the main insulation.

• Chamfering: Chamfer the main insulation end to a 45° angle (depth 0.5mm), round the semicon cut-off edge (R = 1mm).

• Cleaning Process: Wipe unidirectionally using a lint-free cloth soaked in anhydrous ethanol (purity ≥ 99.7%), change cloth every 100mm.

(3) Stress Cone Installation

• Silicone Grease Application: Apply dedicated silicone grease (tan δ < 0.001) within 5mm of the semicon cut-off, thickness 0.2mm.

• Positioning Mark: Wrap a positioning tape (width 10mm) at 75mm from the semicon cut-off.

• Cold-shrink Operation: Pull the core liner at a constant speed of 50mm/s, avoid rotating the termination during shrinking.

(4) Sealing Process

• Triple Waterproofing: Sequentially wrap semi-conductive water-blocking tape (25% overlap), sealing compound (thickness ≥ 2mm), and stainless-steel housing.

• Ground Connection: Use 25mm² copper cable, constant-force spring compression reaching 1/3 of original length, binding spacing ≤ 10mm.

• Phase Identification: Apply phase-color heat-shrink tubing (Yellow Phase A, Green Phase B, Red Phase C), length 100mm.

2. Main Insulation Repair Technology
For localized insulation breakdowns (area < 5 cm²), repair using patented technology (Patent No. ZL202210666205.8):

(1) Fault Point Treatment

• Ring-cut Insulation: Create a dumbbell-shaped groove (diameter 50mm, depth 20mm) centered on the breakdown point with a 1:5 slope.

• Surface Treatment: Sand circumferentially with 200-grit sandpaper until fresh insulation (no carbonized layer) is exposed.

• Cleanliness Check: Use a particle counter to ensure Class 100 cleanliness (< 3500 particles/m³ for particles ≥ 0.5μm).

(2) Nano-repair Liquid Infusion

• Material Ratio: 15% nano-SiO₂ (50nm particle size), 75% epoxy resin matrix, 10% curing agent (by weight).

• Vacuum Degassing: Process at -0.09 MPa for 30min to remove bubbles (bubble diameter < 5μm).

• Pressurized Infusion: Apply 0.3 MPa pressure for 2h to ensure repair liquid penetration depth ≥ 10mm.

(3) Curing and Finishing

• Step Curing: 60°C/2h + 80°C/4h + 100°C/2h, avoid local overheating (heating rate ≤ 5°C/min).

• Surface Finishing: Grind flush with the original insulation (deviation < 0.1mm) using a diamond grinding wheel (400-grit).

• Shield Restoration: Lap-wind 0.1mm thick copper tape (20% overlap), seal with solder (solder joint length ≥ 30mm).

3. Joint Replacement Procedure
When the breakdown point is in the middle of the cable, replace using a 35kV pre-fabricated straight joint (Model JLS-35/1×400):

(1) Cable Pre-treatment

• Cut Fault Section: Retain 1.5m of sound cable at each end, ensure insulation surface is free of scoring (check with eddy current flaw detector).

• Conductor Connection: Use a compression mold (hexagonal), compress from center outwards, compression factor ≥ 0.9.

• Insulation Stepping: Create a 1:10 tapered step (length 50mm), surface roughness Ra ≤ 0.8μm.

(2) Joint Assembly

• Semicon Shield Restoration: Wind semicon tape (width 50mm) to ensure reliable contact with original semicon (contact resistance < 50 mΩ).

• Insulation Component Installation: Heat the pre-fabricated insulator to 70°C, slide it on, apply 5kN axial pressure for 30min.

• Metal Housing Seal: Use dual O-rings (fluororubber material), control compression to 25%-30%.

(3) Shield and Grounding

• Copper Shield Bonding: Use 35mm² copper braid, bolt connection (torque 25 N·m).

• Grounding System: Adopt "double-end grounding", ground wire cross-section ≥ 50mm², ground resistance < 10 Ω.

• Anti-corrosion Treatment: Coat housing with epoxy primer (dry film thickness 80μm) + polyurethane topcoat (dry film thickness 120μm).

Prevention and remediation of 35kV XLPE cable breakdown faults must adhere to the principle of "prevention first, repair second." It is recommended to strengthen management in the following areas:

• Material Control: Establish a supplier whitelist system and implement incoming inspections for cold-shrink terminations (testing dielectric loss, partial discharge, and sealing performance).

• Process Optimization: Promote the use of intelligent construction robots to automate critical processes such as semicon layer stripping and stress cone installation.

• Condition Monitoring: Conduct insulation diagnostics (dielectric loss, tanδ, partial discharge) on cables in service for over 15 years to assess remaining lifespan.

• Emergency Response Capability: Form professional emergency repair teams equipped with acoustic-magnetic locators, high-voltage test vehicles, and other tools to ensure fault localization within 2 hours and restoration within 24 hours.

The technical methods outlined in this article can effectively reduce the 35kV cable breakdown failure rate. After implementing this technical system, a power grid company reduced the average cable fault repair time from 48 hours to 12 hours in 2024. In the future, with advancements in nano-repair materials and intelligent monitoring technologies, cable repair will evolve toward "precise localization, minimally invasive repair, and condition awareness."