CC BY
54
УДК 622:621.315.2
М.В. Гришин
НЦ ВостНИИ
Новые методы оперативного ремонта шахтных кабелей
Предложены безопасные и эффективные кабелей в условиях подземных горных работ вулканизации.
Приведены результаты лабораторных починочных материалов для ремонта кабелей
методы оперативного ремонта шахтных без применения высокотемпературной
и эксплуатационных испытаний новых
Силовые кабели вследствие большой протяженности и сложных условий эксплуатации относятся к наиболее опасным элементам горных электроустановок. Передвижной характер работ обусловливает частую их повреждаемость горными машинами, кусками угля и породы, в результате чего возникают порезы, проколы, истирания, резкие изгибы, кручения и растяжения. Более того, в поврежденном месте под воздействием постоянно возникающих значительных коммутационных перенапряжений при высокой влажности и наличии токопроводящей пыли может произойти пробой, являющийся во многих случаях (более 60 %) источником аварий, связанных со взрывами газа и пыли.
В большинстве случаев (90 °%) силовые кабели выходят из строя из-за механических повреждений оболочки. Такой кабель доставляется из очистных и подготовительных забоев в элек-троцех для ремонта. Иногда изоляцию и оболочку кабеля восстанавливают непосредственно в шахте, используя опасные методы и применяя сырую резину без вулканизации или другие случайные материалы. Допущенные для применения в шахте вулканизаторы типа ВИШ, ВКВ малоэффективны из-за низкой мощности и возможности восстановления только оболочки. Процесс ремонта кабеля при вулканизации тепловым нагревом довольно трудоемкий, требует много времени и высокой квалификации работников. Так, недогрев или перегрев починочных материалов может вызвать повторные пробои в ремонтируемом участке кабеля.
Поэтому на протяжении многих лет были попытки использовать методы ремонта кабелей с использованием самовулканизирующихся материалов. Однако до внедрения этих методов не доходило из-за отсутствия подходящих для ремонта кабелей герметиков и клеев.
Вместе с тем появились новые материалы и технологии. Так, на основе комплектов починочных материалов ЗАО «3М Россия» (г. Москва) были разработаны и испытаны методы ремонта кабелей непосредственно в шахте с использованием холодной усадки и заливки компаундами.
Особый интерес представляет уникальный метод холодной усадки, при котором вначале на кабель или на жилу надевается натянутая на пластмассовый корд изолирующая трубка. Вся работа электрослесаря заключается в удалении этого корда (рисунок 1). При этом трубка плотно усаживается на кабель, обеспечивая изоляцию с равномерной толщиной слоя. Качество такой изоляции в отличие от горячих методов вулканизации или термоусадки постоянно, так как исключено образование пустот или неравномерностей изоляционного слоя вследствие недостаточной квалификации монтажника-электрослесаря.
Рисунок 1 - Извлечение пластмассового корда из предварительно натянутой изолирующей трубки
Трубка холодной усадки создает постоянное радиальное прижимное давление, которое действует на протяжении всего срока ее службы. По мере того, как кабель сжимается или удлиняется под воздействием нагрузки или перепада температур, вместе с ним расширяется и сжимается холодноусаживаемая трубка, сохраняя герметичное уплотнение.
Кроме того, метод холодной усадки может применяться при оконцевании кабеля, для чего дополнительно используется специальная перчатка, натянутая на корд.
Холодноусаживаемые трубки и перчатки могут быть выполнены из прочной этилен-пропиленовой резины (ЭПДМ), а для разделок высоковольтных кабелей при эксплуатации на открытом воздухе лучше подходят трубки и перчатки из силикона.
Технология ремонта кабеля с применением заливки компаунда может использоваться в любом месте по трассе кабеля. Для этой цели компанией «3М Россия» разработан особо эластичный двухкомпонентный полиуретановый компаунд, обладающий повышенной допустимой нагрузкой на растяжение и изгиб.
В месте повреждения кабель очищают от грязи и пыли ветошью или сухой щеткой. Удаляются поврежденные части оболочки и изоляции жил.
Изоляция жил восстанавливается самоклеющейся изоляционной лентой Scotch ™ 23, которая обладает свойством самовулканизации. Электропроводящий экран силовых жил кабеля восстанавливается изоляционной лентой из полупроводящего материала Scotch ™ 13.
После восстановления изоляции жил их вместе обматывают и уплотняют лентой Scotch ™ 23, формируют центрирующие манжеты и надевают пластмассовый корпус муфты. Концы муфты обматывают поливинилхлоридной изоляционной лентой Scotch ™ Super 33+ и затем через воронки заливают полиуретановый компаунд Scotchcast ™ 2140 U.
В муфтах используется запатентованная система закрытого смешивания и заливки компаунда (СМР). Смешивание двух частей компаунда производится непосредственно в упаковке после разрыва разделительной мембраны. При этом контакта компаунда с руками монтажника не происходит и отсутствует риск вытекания компаунда и нанесения вреда окружающей среде. Прозрачный пакет облегчает визуальный контроль за процессом смешивания. Затвердевший компаунд сохраняет свою эластичность в течение длительного времени и при низких температурах.
Система закрытого смешивания и заливки компаунда (СМР) отвечает требованиям, предъявляемым сегодня к любой продукции относительно соответствия ее правилам охраны окружающей среды и техники безопасности.
Основные преимущества технологии с применением заливки компаунда:
- большая долговечность отремонтированного соединения;
- герметичность и влагостойкость места ремонта за счет высокой адгезии компаунда к оболочке кабеля и изоляции жил;
- сохранение у соединения после восстановления гибкости, как у кабеля;
- экономичность и быстрота монтажа;
- соответствие негорючего компаунда Scotchcast ™ 2140 U требованиям ПБ в угольных шахтах (ПБ 05-618-03) по нераспространению горения.
В ИЦ ВостНИИ на силовом гибком кабеле марки КГпЭНШ-6 кВ 3х35+1х10+1х6 были произведены соединение с применением заливки компаунда и оконцевание методом холодной усадки. После этого отремонтированный кабель выдержал электрические и механические испытания на стендах ИЦ ВостНИИ на соответствие требованиям ГОСТ Р 52372- 2005, ТУ16.К73.064-2002, ПБ 05-618-03, ПБ 05-619-03.
Следует также отметить, что после испытаний на соответствие требованиям указанных нормативных документов были проведены предельные испытания повышенным напряжением, при которых не было зафиксировано ни одного случая пробоя в месте соединения или концевой разделки кабеля, выполненные при помощи новых методов ремонта.
В мае-июле 2007 г. НЦ ВостНИИ на шахте им. С.М. Кирова провел успешные испытания указанных методов ремонта с помощью комплектов починочных материалов фирмы «3М Россия» (г. Москва).
Восстановленный силовой гибкий экранированный кабель марки КГЭС 3х16+1х10+1х16 использовался в жестких условиях при волочении и намотке на барабан самоходного вагона 5ВС15М.
Гибкое соединение с холодноусаживаемой трубкой (комплект 91-А62-1) сохранило во время испытаний механические и электрические характеристики, соответствующие целому кабелю.
Соединение с заливным компаундом в конце испытания имело повреждение за счет неправильного соединение жил кабеля в одном месте и образовавшегося при этом утолщения.
Вместе с тем, общая оценка работоспособности предлагаемых технологий ремонта шахтных кабелей положительная. Следует отметить, что в отличие от вулканизации и термоусадки не требуются источники высокой температуры в условиях взрывоопасной среды. Кабель в местах соединения сохраняет высокую герметичность и влагостойкость места ремонта за счет высокой адгезии компаунда и трубки холодной усадки к оболочке кабеля и изоляции жил.
В установленном на открытом воздухе соединении бронированного кабеля СБГ-6 3х50 механических и электрических повреждений зафиксировано не было.
Предлагаемые технологии с использованием комплектов изоляционных материалов по ремонту, соединению и оконцеванию силовых кабелей, изготовленных ЗАО «3М Россия» (г. Москва), обеспечивают безопасность и эффективность ремонтных работ как в подземных выработках, так и на поверхности шахты.
