FPSO中高壓電纜冷縮終端施工問(wèn)題的研究

劉思 袁家銀 寧會(huì)朋 熊慶 白保衛(wèi)(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引言

FPSO全稱(chēng)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置，是集生產(chǎn)、儲(chǔ)油、卸油為一體的海上浮式平臺(tái)，其主體結(jié)構(gòu)大致分為上模和船體兩部分。上模是油氣處理功能的核心，采用高度集成模塊化的結(jié)構(gòu)、管線(xiàn)、電力設(shè)計(jì)，空間布局緊湊，其電力系統(tǒng)是維持各功能模塊穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。

FPSO電力系統(tǒng)同樣區(qū)分高中低壓等級(jí)，中高壓電纜主要集中在最后的集成階段施工，因中高壓電纜普遍較粗，彎曲半徑大，本身中高壓電纜終端施工步驟多、難度大、技術(shù)含量高，而且有嚴(yán)格的絕緣、防水、密封性和機(jī)械強(qiáng)度的要求，在集成階段施工總會(huì)遇到各種各樣的難題需要解決。

1 FPSO中高壓電纜終端

電纜終端根據(jù)需要安裝到電纜的首尾兩端，用以完成與其他各類(lèi)負(fù)荷設(shè)備、盤(pán)柜的動(dòng)力連接，一般分戶(hù)外終端(含傘裙)、戶(hù)內(nèi)終端、肘形終端等。電纜終端通過(guò)對(duì)電纜頭的層層包裹，實(shí)現(xiàn)絕緣、屏蔽、防水、應(yīng)力控制等功能，具有良好的機(jī)械和電氣性能，可長(zhǎng)期應(yīng)用于各類(lèi)惡劣工況條件。和電力系統(tǒng)類(lèi)似，電纜終端也區(qū)分不同的電壓等級(jí)，不同等級(jí)的終端材料也不相同。電纜終端材料表面光滑碰撞，能實(shí)現(xiàn)對(duì)周?chē)妶?chǎng)分布和電場(chǎng)強(qiáng)度的控制，使電纜末端的電場(chǎng)分布盡可能均勻，提高運(yùn)行可靠性。電纜終端材料廣泛應(yīng)用于船舶、石油石化、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域。常用的主要有熱縮電纜終端和冷縮電纜終端材料。

1.1 熱縮電纜終端

熱縮電纜終端制作需要專(zhuān)業(yè)的加熱工具對(duì)部件加熱收縮，為保證部件均勻受熱收縮，加熱前最好保持電纜立放。加熱收縮操作是熱縮電纜終端制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在嚴(yán)禁動(dòng)火區(qū)域施工受限，容易產(chǎn)出不安全因素。

1.2 冷縮電纜終端

冷縮電纜終端使用擴(kuò)張支撐原理，取出支撐物就能自動(dòng)收縮復(fù)位，制作過(guò)程中不需加熱，安全可靠，使用方便，施工不受限制。冷縮終端采用彈性橡膠材料，內(nèi)部襯以塑料螺旋支撐物保持?jǐn)U張狀態(tài)。因冷縮電纜終端長(zhǎng)期處于高張力狀態(tài)，因此使用前必須保證冷縮部件不應(yīng)有明顯的永久變形或彈性應(yīng)力松弛情況，否則冷縮終端安裝后無(wú)法保證有足夠的彈性壓緊力，影響機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。

考慮到冷縮終端相比熱縮終端有無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)，本FPSO項(xiàng)目中高壓電纜均采用冷縮終端材料。

2 FPSO中高壓電纜冷縮終端施工問(wèn)題

2.1 冷縮終端施工步驟

冷縮終端施工關(guān)鍵步驟如下：

(1)施工前準(zhǔn)備，檢查電纜是否受潮進(jìn)水，如受潮必須進(jìn)行干燥處理；

(2)電纜外護(hù)套層及鎧裝層的開(kāi)剝，安裝鎧裝接地線(xiàn)及屏蔽接地線(xiàn)；

(3)安裝分叉手套及冷縮直管段；

(4)線(xiàn)芯處理：金屬屏蔽層、半導(dǎo)電層及絕緣層開(kāi)剝、繞包半導(dǎo)電膠帶、壓接線(xiàn)端子；

(5)主絕緣表面打磨及清潔處理；

(6)安裝冷縮終端及密封套管；

2.2 冷縮終端施工問(wèn)題研究

現(xiàn)場(chǎng)冷縮終端制作需要嚴(yán)格根據(jù)上述施工流程，逐步完成，中間任何環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)處理不好，都可能導(dǎo)致耐壓試驗(yàn)不通過(guò)、絕緣擊穿等嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。在某FPSO項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中遇到的典型問(wèn)題及采取措施如下：

2.2.1 絕緣干燥處理不到位的問(wèn)題

在潮濕和惡劣的工況條件下，施工前的電纜頭、冷縮材料、施工后的電纜終端未提前做好干燥處理和提供必要的防護(hù)，導(dǎo)致絕緣問(wèn)題多發(fā)。

采取措施：按照工藝要求，保持工作環(huán)境的干燥，潮濕雨天或濕度超過(guò)75%的工作環(huán)境禁止作業(yè)；保持電纜頭、冷縮材料的干燥。

2.2.2 電纜內(nèi)、外護(hù)套及鎧裝層開(kāi)剝尺寸不合理問(wèn)題

因施工人員未能有效執(zhí)行施工規(guī)范和技術(shù)要求，無(wú)法保證外護(hù)套及鎧裝層開(kāi)剝尺寸，導(dǎo)致后續(xù)終端材料安裝后，存在空隙影響絕緣。

采取措施：嚴(yán)格按各型號(hào)冷縮終端尺寸開(kāi)剝電纜，一般開(kāi)剝尺寸1300mm；切割金屬鎧裝層時(shí)，切割深度約為鎧裝厚度的2/3，嚴(yán)禁割穿鎧裝，以免破壞內(nèi)護(hù)套絕緣；刀口沿電纜襯墊填充物的位置劃開(kāi)，不得損傷銅屏蔽層及其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以免破壞絕緣。

2.2.3 安裝鎧裝接地及屏蔽接地線(xiàn)時(shí)絕緣處理不到位問(wèn)題

采取措施：鎧裝局部務(wù)必打磨光滑無(wú)毛刺，以防止刮傷三叉終端，影響絕緣；絕緣膠帶完全包覆住恒力彈簧。

2.2.4 銅屏蔽層開(kāi)剝時(shí)絕緣處理不到位問(wèn)題

采取措施：銅屏蔽斷口要均勻整齊，不得有尖角及快口，更不允許讓銅帶尖角刺進(jìn)入外半導(dǎo)電層，否則絕緣無(wú)法保證。

2.2.5 線(xiàn)芯主絕緣表面打磨及清潔處理不到位問(wèn)題

根據(jù)扭轉(zhuǎn)沖擊工作原理對(duì)工具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，工具詳細(xì)結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。扭轉(zhuǎn)沖擊工具主要包括：外殼接頭、傳動(dòng)短節(jié)、液動(dòng)錘、錘外殼、啟動(dòng)器、分流器及噴嘴等部件組成。其中，核心運(yùn)動(dòng)部件為啟動(dòng)器和液動(dòng)錘，可以在工具內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，液動(dòng)錘雙向擺動(dòng)并撞擊到工具內(nèi)壁面，產(chǎn)生高頻扭轉(zhuǎn)沖擊。

采取措施：對(duì)電纜主絕緣表面進(jìn)行打磨，先使用120#砂紙作粗打磨，再用240#砂紙作精細(xì)打磨，打磨處理后，電纜主絕緣表面不能留有刀痕或半導(dǎo)電顆粒；電纜主絕緣表面清潔處理應(yīng)使用所配的專(zhuān)用清潔片，從絕緣部分向半導(dǎo)電層方向擦清，不得來(lái)回擦拭，不得重復(fù)使用，擦過(guò)半導(dǎo)電屏蔽層及導(dǎo)體的清潔片絕對(duì)不能擦洗主絕緣。在進(jìn)行下一步驟前，主絕緣表面必須保持干燥，如有必要，用干凈的不起毛布進(jìn)行擦拭。

2.2.6 冷縮套管安裝前絕緣處理遺漏問(wèn)題

該問(wèn)題主要在某FPSO項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)集中多發(fā)，現(xiàn)場(chǎng)施工容易遺漏，屬于重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)。

采取措施：用絕緣防水膠帶需填平接線(xiàn)端子與電纜主絕緣之間的空隙冷縮終端施工完成效果如圖1所示。

圖1 冷縮終端完成效果圖

2.3 電纜終端制作防范措施

由于實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員難免會(huì)出現(xiàn)一定的操作偏差。就需要在新電纜終端施工的過(guò)程中，由業(yè)主機(jī)構(gòu)委派專(zhuān)業(yè)的監(jiān)督管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包含以下以下幾個(gè)方面：

(1)實(shí)際進(jìn)行產(chǎn)品制作時(shí)，要充分掌握工藝任務(wù)書(shū)，認(rèn)真核查電纜終端的附件材料，在制造階段要把控好相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，尺寸如圖2。

圖2 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

(2)在進(jìn)行電纜剝切的過(guò)程中，要管控好尺寸數(shù)據(jù)，保證剝切操作不會(huì)損害內(nèi)部組成。

(3)對(duì)銅屏蔽層進(jìn)行剝切處理時(shí)，需要借助扎帶，保證剝切位置平滑，不出現(xiàn)毛刺等問(wèn)題。當(dāng)絕緣層剝切完成后，應(yīng)當(dāng)通過(guò)細(xì)砂紙進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，去除存在的雜質(zhì)和切割痕跡。

(4)對(duì)于外半導(dǎo)體層來(lái)說(shuō)，剝切處理后要保證平整性，且在斷口位置進(jìn)行倒角處理。不僅如此，和銅屏蔽層連接的部分要利用半導(dǎo)體帶進(jìn)行纏接，防止在連接位置出現(xiàn)空隙，消除局部放電隱患。實(shí)際操作過(guò)程中，可以選用硅脂處理連接位置存在的間隙，消除電暈現(xiàn)象。

(5)按照實(shí)際制造中積累的經(jīng)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)冷縮終端等設(shè)備進(jìn)行固定前需要利用絕緣自粘帶進(jìn)行預(yù)處理，保證塑料條在抽取過(guò)程中不會(huì)損傷電纜結(jié)構(gòu)。

(6)電纜附件的參數(shù)大小和尚未裝設(shè)的電纜結(jié)構(gòu)要滿(mǎn)足圖6中的具體要求，尤其是應(yīng)力管和絕緣層的重合長(zhǎng)度需要大于10mm，避免在收縮過(guò)程中出現(xiàn)相互分離等問(wèn)題，保證發(fā)揮出電應(yīng)力分散的效用。

3 電纜終端巡查檢測(cè)

針對(duì)某FPSO項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，特別是剛搭建完成的10kV變壓器中電纜冷縮終端需要嚴(yán)格落實(shí)巡查任務(wù)。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)可以看出，1#和3#電纜的終端屏蔽層端口位置已經(jīng)發(fā)生了發(fā)電問(wèn)題。因?yàn)樵擁?xiàng)目中的電纜終端均是同一技術(shù)人員負(fù)責(zé)，所以要對(duì)整批電纜終端進(jìn)行調(diào)換，杜絕可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在測(cè)定廠(chǎng)區(qū)內(nèi)部其他位置的電纜終端時(shí)，不僅要落實(shí)好交流試驗(yàn)，還需要增設(shè)放電檢測(cè)，更好的檢測(cè)出由于制造偏差導(dǎo)致的微小空隙以及后期運(yùn)行時(shí)可能存在的隱患問(wèn)題。對(duì)電纜終端設(shè)備進(jìn)行全方位的檢測(cè)，消除存在的缺陷異常，保證設(shè)備可以安全穩(wěn)定的發(fā)揮作用。

4 結(jié)語(yǔ)

中高壓電纜冷縮終端施工本身技術(shù)難度大、施工要求高、施工步驟多且環(huán)環(huán)相扣，對(duì)施工人員的技能水平要求極高，針對(duì)這項(xiàng)復(fù)雜的作業(yè)要求，只有通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝，量化指標(biāo)、明確流程，同時(shí)增強(qiáng)施工人員的責(zé)任心，嚴(yán)肅認(rèn)真處理細(xì)節(jié)，才能保證施工的一次合格率和穩(wěn)定性要求。