中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412001
摘要:本文具体阐述了电力机车“电联接”的范围。具体描述了电缆、接线头等用于电力机车电气连接的零部件检修技术要求,具体要求了“电联接”检修后的质量判定标准。
关键词:电力机车;电联接;试验;电缆;接线头
0 引言
近几年来,和谐型电力机车C6修业务陆续开展,随着C6修业务量越来越大,其成本压力也越来越大。在C6修过程中,将会对电力机车电气屏柜、电线路等“电联接”系统进行全面拆解检修。前期由于相关检修技术规范缺乏,检修后的质量标准不明确,造成了“以换代修”的现象。因此,有必要制定一系列适合电力机车检修的技术标准,以解决检修现场无标准可循或可循标准过高的问题。本文从“电联接”检修现状着手进行研究,制定相应的检修规范及检修后的质量标准。
电联接定义及范围
电联接主要是指电力机车各部件的电气连接部件,其范围包括电缆、软铜绞线、接线头、连接器、紧固件等。本文中电联接检修专门指对电缆、软铜绞线等的清洁、修复、试验。
电联接检修现状及性能试验
和谐型电力机车C6修是最高级修程,其定位为对机车的全面拆解,对机车性能的全面恢复。在电力机车检修过程中,会对电缆、软铜绞线、接线头、连接器、紧固件等进行全面拆解,更新或检修。检修现状如下。
电缆检修主要采用酒精清洁、外观判定、绝缘及耐压试验的方式对电缆进行检修。如外观不符合要求的,例如出现破皮、鼓包、龟裂等现象,则会对电缆进行更新。同时对电缆端部接线头与电缆连接处进行外观判断,如露铜过多,则对电缆进行更新。b.软铜绞线主要采用酒精清洁、外观判定的方法对软铜绞线进行检修。如软铜绞线发黑无法清洁,接头处锈蚀,软铜绞线散股、断芯。则会对软铜绞线进行更新。c.接线头、连接器、紧固件也是采用一般清洁及外观判断的方法及检修。
为掌握电联接部件(电缆)的性能状态,对C6修的电缆及接头抽样试验,试验依据主要为《轨道交通 机车车辆布线规则(GB-T 34571-2017)》。以下为不同线径下的接头抗拉试验数据。从试验数据来看,C6修的电缆及接头的抗拉试验均符合标准要求。
表1 电缆及接头抗拉试验
线接头种类 | 导体截面积mm2 | 抗拉试验荷重值N | 试验结果(拉断力F)N | 结论 | ||
样本1 | 样本2 | 样本3 | ||||
封闭式接线头(裸铜管端子) | 16 | 1600 | 3315 | 3030 | 3066 | 合格 |
25 | 2500 | 4383 | 5309 | 4372 | 合格 | |
35 | 3500 | 6606 | 5765 | 6012 | 合格 | |
50 | 4500 | 6713 | 7320 | 7867 | 合格 | |
70 | 5250 | 10422 | 7588 | 10951 | 合格 | |
95 | 5700 | 10650 | 11761 | 12312 | 合格 | |
120 | 7200 | 12380 | 14160 | 13570 | 合格 | |
185 | 9000 | 16340 | 18460 | 18450 | 合格 |
为掌握电缆性能情况,委托专业机构对电缆进行性能试验,试验依据为《铁路应用 有特殊防火性能的轨道车辆用高温电缆(EN 50382-2:2008)》,在20℃温度下绝缘电阻、耐压强度符合要求;仅绝缘护套的抗张强度、低温拉伸试验不符合要求。由于抗张强度及低温拉伸试验均不能体现电缆电气性能,故这2个项点不合格不影响电缆正常使用。
为掌握电缆剩余寿命情况,委托专业机构对电缆进行老化试验,试验依据为《电气绝缘材料(IEC 60216-1:2013)》,在不同温度下的的预估剩余寿命不同,随着试验环境温度的降低,预估剩余寿命呈指数式上升。
表2 温度与剩余寿命关系
温度 | 180℃ | 165℃ | 150℃ | 135℃ | 90℃ |
预估剩余寿命 | 150h | 400h | 1000h | 5500h | 约50年 |
图1 不同温度的剩余寿命指数
由于行业内关于电联接新品的标准完备,能够指导从电联接采购、制作、布线、接线、试验等全过程。但检修作为其全寿命周期重要的一环,其标准却相对缺失,导致其检修不得不按照新造要求执行或凭检修经验。因此,本文将从现状分析、以抽样性能试验的方式,先判断C6修的电联接部件是否存在功能失效,经对试验结果分析发现,电联接并未出现功能失效情况,均为外观不良问题。这为制定电联接检修标准指明了方向。即主要从外观清洁、外观修复、绝缘耐压试验着手考虑。
电联接检修技术标准
3.1 导线及软铜绞线检修标准
3.1.1 目视检查导线线芯断股不能超过原形的5%,导线绝缘层不能出现裂纹、脆化现象。导线外表清洁可采用棉布蘸中性清洁剂擦拭,电缆端部露铜处做好防护,防止电缆端部进水。
导线绝缘层出现擦痕、刮痕或划痕现象,浅层痕迹可不处理,深层痕迹应按照3.1.3要求处理。具体见图1。出现该现象均应进行绝缘测试及耐压试验,具体要求见4.1条。
3.1.2 导线绝缘层出现破皮(不含因质量问题造成的破皮现象),且每个电缆破皮不超过2处,破皮限度要求为不带屏蔽层导线可处理限度为破皮长度≤2倍导线直径(2d),宽度≤1/2导线直径(0.5d),深度为可见线芯,且线芯不受损伤;带屏蔽层导线可处理限度为破皮长度≤2倍导线直径(2d),宽度≤1/2导线直径(0.5d),深度为可见屏蔽层,且内绝缘层不受损伤,可采用3.1.3方式处理。
3.1.3 导线绝缘层出现破皮可按以下方法处理:破皮周边清洁干燥处理,均匀涂抹西卡胶或埃塞克斯胶等绝缘胶类,胶类的体积电阻率应≥0.9×108 Ω•cm(例如sika265),再套用热缩套管或用绝缘胶带半叠缠绕进行绝缘防护,热缩套管热缩后与导线表面贴合紧密无缝隙,热缩套管要求长度为c,c=2a+b,其中a为1倍至1.5倍导线直径(1d-1.5d),b为破皮处的长度。绝缘胶带半叠缠绕的方式仅适用于机械间、司机室或密闭空间的电缆破皮处理,绝缘 胶带应与导线贴合紧密且不能脱落,缠绕长度为热缩套管处理方式的2倍。详见图2。处理后均应进行绝缘测试及耐压试验,具体要求见4.1条。布线时应将导线的破皮修复处固定,并保持直线状态。
图2 导线绝缘层破皮的处理方式
3.1.4 整根单芯导线出现1处破裂断股散股、断裂且导体标称截面积≤6mm 的导线(不含屏蔽线及信号导线),可以通过绝缘端子连接2根电缆端部线芯的方式进行修复;或者通过接线头压接两根电缆端部线芯、外部套热缩套管的方式进行修复,压接工具应符合《轨道交通 机车车辆布线规则(GB-T 34571-2017)》要求。如用压接方式修复,套用绝缘热缩套管长度为露铜部分长度的3倍。修复完成后,测试整根导线电阻,电阻应≤50mΩ。修复后应进行绝缘测试及耐压试验,具体要求见3.5.1条。布线时应将电缆的拼接处固定。
3.1.5 由于导线弯曲等应力原因导致接线头尾部与绝缘层距离(线芯裸露长度)不符合企业内部标准要求的,需重新套用热缩套管。热缩套管长度要求为c,c=a+b,a为接头观察孔边缘距导线绝缘层距离,b为企业内部标准要求的热缩套管长度。
图3 接头尾部与导线绝缘距离过长的处理方式
3.1.6 软铜绞线检修要求:目视检查软铜绞线断股不能超过原形的5%,连接处密贴、紧固。软铜绞线清洁可采用浸泡在中性清洁剂的水中再擦拭干净方式。铜绞线外观不许有散股现象,如出现散股,可采用扭转或用扎带捆绑固定。
试验要求
4.1 绝缘测试及耐压试验要求:检修后的电缆如有绝缘测试及耐压试验要求,绝缘测试要求与新品一致,耐压试验要求为第n+1次耐压试验应比第n次耐压试验施加电压值少20 %,但第n次耐压试验的施加电压值不低于第1次的60%。
参考文献
[1] 《轨道交通 机车车辆布线规则》(GB-T 34571-2017).
[2] 《铁路应用 有特殊防火性能的轨道车辆用高温电缆》(EN 50382-2:2008)
[3] 李忠厚.和谐型机车检修技术规程研究[J].铁道机车车辆,2015(12)