电气柜接线端子状态可靠性研究

电气柜接线端子状态可靠性研究

陈士勇 刘海宇 何旭田 王海娟 苗颖超

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘要：针对地铁车辆由于长期运营出现电气柜内端子与端子排连接松动，进而导致电气火灾频发的现象，提出一种更优的接线端子与端子排以及端子压接状态的检测方法，通过热成像技术有效的提高对电气柜内接线端子连接状态的检测效果，提高地铁车辆的可靠性，降低电气火灾的发生几率。

关键词：端子 压接 检测 热成像

2022年3月某地铁1号线由于“O”型端子脱落导致车辆全列紧急制动不缓解，无法正常行驶，故障列车救援；同年5月某地铁3号线，由于空调三相电源线端子与端子排虚接，导线发热自然导致车辆救援回段。

由于端子虚接、脱落等现象层出不穷，导致车辆无法正常运行的事情，说明端子机械连接状态，对车辆是否可以安全可靠运行十分重要。为了有效避免类似事情发生，本着从源头确保端子压接特殊过程可靠性，接下里将详细介绍车辆端子压接的全过程，并提出红外线检测判断端子的温度，识别端子是否虚接的测试方法探究。

接线端子可靠性从端子的选型、电缆和端子的匹配、压接工具的选用、制作的方法、端子排和端子的连接状态、以及投入运营后的定期检测等多方面来共同确保电气柜内接线端子状态否满足要求。

1. 端子和电缆的匹配

首先端子的选型要与电缆的型号匹配，不能用大端子压接小线，例如2.5平的端子，压接1平电缆。避免端子和电缆型号不匹配导致端子与电缆松脱发生。另外，设计时要注意电缆、端子的载流量能够符合设备功率需求，保证设计的合理性。

2. 压接工具的使用

电缆与端头的连接一般采用冷压工艺，压接工具必须通过验证才能使用。各种接线端头在压接过程中，压接时钳口、导线及接线端头的规格必须相配。

3. 正确的制作方法

接线端头孔应插入合适剥线长度的电缆，电缆线芯在接线端头中的位置应根据不同类型的接线端头进行确定。压接位置要端正，压接要牢接线端头孔应插入合适剥线长度的电缆，线与端头接触可靠；压接后电缆线芯不得有断股、毛刺等不良现象。电缆与裸端头压接后，不弯曲电缆时，线芯裸露长度应在0.5～1.5mm之间。

4. 端子排及端子连接状态实验验证

压线可靠性试验的目的是为了测试端子是否能夹紧导线而又不会过度损伤导线。可以按GB/T 14048.7—2016中8.3.3.3的规定执行。经测试后，如果导线没有滑出端子夹紧件，也没有在夹紧件附近断裂，则端子的压线可靠性是合格的。

拉拔试验的目的是测试端子能够将导线牢牢夹紧在金属表面之间。用端子接入规定类型和额定截面积的导线，选用一定的力，参考电缆端头拉力试验标准执行。如果导线没有从端子中脱落出来，则是合格的。

往往接触电阻合格的连接器在进行振动，冲击等模拟环境试验时仍出现瞬间断电现象，故对一些高可靠性要求的接线端子，最好能100%对其进行动态振动试验考核其接触可靠性。

5. 如何在运营中检测

预防是目的，分析是基础。从某种意义上讲，预防失效比分析失效更重要。它对保证接线端子的质量和可靠性具有更现实的意义。

因此采用合适的检查方法，显得尤为重要。常规方法是通过目视检查端子排线缆是否有绝缘护套漏出、插接不到位的情况，如存需使重新接线，确保接线到位。同时沿着端子插入方向轻拽线缆轻拽，避免用力过大或左右晃动线缆，接线端子不会产生脱落或位移，则为接线牢固。

优化方法采用红外线摄像头，利用热成像技术，实时检测柜内接线端子温度，对端子安全状态做到实时监控状态，对超温状态报警，保证行车安全。

6.热成像检测技术特点

采用非接触式红外热成像技术，克服了变流柜内接线端子的高电压、强电磁场、感温元件无法安装的技术难点；

配备了高亮补光灯和可见光摄像头，可同时采集被测区域的高清红外热像和可见光图像，通过双光融合快速定位温升异常点，克服了黑暗空间的故障定位问题；

采用无线传输方案，克服有线测量网络的布线问题，又能实时传输被测区域的双光融合图像和温度至司机室监控终端，实现超温在线报警提醒和事件自动记录存储与追溯功能；

采用背部强磁吸安装方式，不需要常见相机的三脚架固定，可灵活移动，适应狭小空间的结构布局。

7.热成像检测方案

通过对机车和地铁等车型上进行应用测试，对车上大电流负载情况的分析，将热成像检测技术应用设定为手持热成像仪与在线热成像系统结合使用的方案，具体如下：

在线热成像检测重点部位，通过磁铁固定在被测部位周围；

在线热成像检测重点部位，实时显示被测点温度情况，如有温度异常情况，自动捕捉测试点图像，同时进行声光报警；

热成像仪巡检其他发热部位，对不方便布置传感器及非重点部位进行检测；机车试运前将在线成像系统布置好后进行线路试运行，到指定位置停车后，使用热成像仪对其他非重要部位进行拍照。

8.测试结果

经过了近1年时间，在多机车车型上的试用，积累了大量的热成像数据，并已将热成像仪巡检作为机车线路试运行的工艺项点落实到调试工艺文件中。采用热成像仪采集的数据也由质保部统一管理，作为该机车出厂试验履历中的一项内容进行归档。实际采集图像如下图1所示：

图1 热成像检测照片

通过热红外成像采集将电气柜内的设备表面的热信息实时图像传送至上位机，上位机通过图像处理技术得到热场分布和温升变化数据，再应用相应算法诊断出可能出现故障隐患的设备，并记录。图2为上位机监测照片。

通过对热成像技术在机车上的使用和可靠性研究，以及对在线热成像监测系统的开发及试用，热成像作为线路试运行中的一项试验工艺，对于大电流线缆接线质量控制水平，具备实际应用意义。

图2 实时监测照片

结束语

通过以上分析，只有严格按照作业标准要求施工，端子压接的特殊过程才有保障，有效提高端子压接可靠性。失效与可靠是相对应又相互联系的一个矛盾体的两个方面。通过接线端子可靠性筛选发现各种失效模式和失效机理，可引出大量经验教训和排除各种隐患，为改进设计、工艺、检验和使用提供科学依据。同时寻找预防失效的措施，实现由失效变为可靠的转化，是失效分析的最终目的。