一種高壓橡皮電纜修補(bǔ)方法

張超超，李娟娟，遲先吉

(興樂(lè)集團(tuán)有限公司，浙江 溫州325604)

0 引言

額定電壓3.6/6kV及以上橡皮絕緣電纜簡(jiǎn)稱高壓橡皮電纜或橡皮高壓電纜。其主要應(yīng)用在大型工程設(shè)備、礦井礦山等場(chǎng)所的移動(dòng)電源連接，因此客戶一般要求電纜定長(zhǎng)生產(chǎn)。高壓橡皮電纜的絕緣線芯采用三層共擠連硫生產(chǎn)線，即導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽一起擠出。缺陷產(chǎn)生后只能在收線處或局放、耐壓后才能發(fā)現(xiàn)，如不能對(duì)絕緣線芯進(jìn)行修補(bǔ)則會(huì)造成線芯分段庫(kù)存或剝皮的巨大經(jīng)濟(jì)損失;如修補(bǔ)后不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，則又會(huì)給用戶帶來(lái)很大的安全隱患，因此高壓橡皮電纜的修補(bǔ)及驗(yàn)證方法是電纜企業(yè)研究的難題。經(jīng)多年的研究及摸索，我們總結(jié)出一種高壓橡皮絕緣線芯修補(bǔ)方法，下面對(duì)這種修補(bǔ)及驗(yàn)證方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1 絕緣線芯的修補(bǔ)

高壓橡皮絕緣線芯的結(jié)構(gòu):第5種導(dǎo)體、導(dǎo)體繞包屏蔽層、導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽。

高壓橡皮絕緣線芯的修補(bǔ)主要分三個(gè)部分:導(dǎo)體及導(dǎo)體屏蔽層的修補(bǔ);絕緣層的修補(bǔ);絕緣屏蔽層的修補(bǔ)。

修補(bǔ)工具:錫焊焊槍、磨光機(jī)、壓模機(jī)、涂抹器、吹干機(jī)。

1.1 擊穿點(diǎn)查找

絕緣線芯的缺陷有兩大類，一是表面缺陷(熟膠、刮傷等可見(jiàn)缺陷)，二是內(nèi)在缺陷(耐壓擊穿、絕緣電阻等需檢測(cè)才能表現(xiàn)出來(lái)的缺陷)。表面缺陷目測(cè)即可發(fā)現(xiàn)，因此在絕緣線芯編織前(金屬編織層修復(fù)難度較大)應(yīng)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓可根據(jù)實(shí)際情況提高1～3 kV，有內(nèi)在缺陷時(shí)可提前發(fā)現(xiàn)，然后采取必要的修補(bǔ)措施。絕緣擊穿點(diǎn)一般采用脈沖法進(jìn)行查找，查找時(shí)應(yīng)特別注意沖擊時(shí)間的控制，避免絕緣層受到大面積燒傷和導(dǎo)體損傷。

1.2 導(dǎo)體及導(dǎo)體屏蔽層的修補(bǔ)

導(dǎo)體受損時(shí)應(yīng)對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行修補(bǔ)。一般導(dǎo)體損壞的面積都比較小，將導(dǎo)體單絲理順并用錫焊固定，然后把錫焊處處理平整。修復(fù)處焊點(diǎn)要小且牢固。

導(dǎo)體屏蔽修補(bǔ)前應(yīng)在導(dǎo)體上墊一層半導(dǎo)電帶，防止導(dǎo)體修補(bǔ)留下的棱角刺破導(dǎo)體屏蔽。導(dǎo)體屏蔽采用熱塑型材料時(shí)可用熱吹風(fēng)進(jìn)行修補(bǔ);如采用熱固型材料時(shí)應(yīng)采用半導(dǎo)電粘合劑將屏蔽膠(生)與導(dǎo)體屏蔽固定住，絕緣壓膜時(shí)即可緊密結(jié)合在一起。

1.3 絕緣層修補(bǔ)

絕緣層修補(bǔ)是線芯修補(bǔ)的關(guān)鍵，絕緣層的修補(bǔ)采用壓模修補(bǔ)的方式進(jìn)行，壓模機(jī)及模具示意圖見(jiàn)

圖1 壓模機(jī)及模具示意圖

(1)壓模機(jī)參數(shù)選取

壓模機(jī)參數(shù)包括:溫度(℃)，咬合時(shí)的壓力(MPa)，時(shí)間(min)。溫度選取，以平板硫化儀試驗(yàn)時(shí)設(shè)定的溫度為基礎(chǔ)，根據(jù)批量生產(chǎn)時(shí)蒸汽溫度設(shè)定壓模溫度。壓模時(shí)間選取，以平板硫化儀測(cè)出的最佳硫化時(shí)間為基礎(chǔ)，根據(jù)批量生產(chǎn)時(shí)的硫化時(shí)間選取壓模時(shí)間。一般40%含膠量乙丙膠設(shè)定溫度在175～185℃，時(shí)間15～20 min。

壓模機(jī)咬合時(shí)壓力的選取與模具溫度和時(shí)間不同，溫度和時(shí)間是定量，一旦確定就不再改變，而壓力值是一個(gè)變量，它會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而變小(咬合壓緊以后膠料受熱塑化，流動(dòng)到?jīng)]有飽滿的其它縫隙中，導(dǎo)致壓力減小)。所以壓模咬合時(shí)的壓力為一個(gè)范圍值，且壓模修補(bǔ)時(shí)應(yīng)密切關(guān)注壓力值使之不低于1.0 MPa。

(2)模具選取

壓模采用的模具一般采用45號(hào)鋼，其選用沒(méi)有特殊要求，只要導(dǎo)熱良好，不易變形、生銹即可。模具尺寸要較絕緣線芯外徑大0.5～1 mm，模具應(yīng)添加定位銷，防止咬合時(shí)發(fā)生偏移。

(3)絕緣修補(bǔ)

絕緣層修復(fù)采用重疊繞包膠料，使缺陷處外徑略大于正常線芯外經(jīng)，再通過(guò)壓膜機(jī)壓制硫化。絕緣料繞包時(shí)一定要保證用力均勻，且繞包時(shí)應(yīng)注意清潔。繞包后外徑應(yīng)較模具大1～2 mm。繞包完成后線芯外應(yīng)繞一層耐高溫帶，防止絕緣表面過(guò)度氧化。按選定溫度、時(shí)間、壓力修補(bǔ)。取出線芯后觀察線芯表面是否圓整，如線芯圓整則修補(bǔ)基本成功;如線芯邊緣有嵌入說(shuō)明繞包過(guò)厚或模具偏小，需重新壓制。絕緣修補(bǔ)好后應(yīng)先冷卻，冷卻后去皮、打磨圓整。

1.4 絕緣屏蔽修補(bǔ)

絕緣屏蔽修補(bǔ)一般采用涂覆半導(dǎo)電材料，然后包覆半導(dǎo)電帶。半導(dǎo)電涂層應(yīng)均勻且涂層長(zhǎng)度略大于缺陷壓模長(zhǎng)度，確保與原絕緣屏蔽層接觸良好。

2 修補(bǔ)線芯驗(yàn)證

修補(bǔ)后線芯的驗(yàn)證主要分兩個(gè)方面:電氣性能驗(yàn)證和機(jī)械性能驗(yàn)證。

修補(bǔ)后線芯的驗(yàn)證所需設(shè)備:絕緣電阻測(cè)試儀，局部放電測(cè)試系統(tǒng)，交流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)，熱老化試驗(yàn)箱，微控式拉力試驗(yàn)機(jī)。

2.1 電氣性能驗(yàn)證方法

電氣性能驗(yàn)證分別對(duì)線芯修補(bǔ)前后的耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻值和局部放電量進(jìn)行比對(duì)測(cè)試，檢測(cè)方法按常規(guī)試驗(yàn)方法操作。表1中為比對(duì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示修補(bǔ)前與修補(bǔ)后絕緣線芯的絕緣電阻值和局部放電量無(wú)明顯規(guī)律性變化，且均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。驗(yàn)證方法如下:

(1)生產(chǎn)高壓橡皮絕緣線芯時(shí)，多生產(chǎn)1～2 m;

(2)線芯先做浸水耐壓試驗(yàn)，再測(cè)得局部放電量和絕緣電阻值;

(3)在絕緣線芯頭端或尾端人為進(jìn)行壓模修復(fù);

(4)測(cè)得修復(fù)后線芯的耐壓試驗(yàn)、局部放電量和絕緣電阻值。

表1 線芯修補(bǔ)前后數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 機(jī)械性能驗(yàn)證方法

機(jī)械性能驗(yàn)證分別對(duì)修補(bǔ)線芯接縫處和修補(bǔ)處進(jìn)行空氣箱老化試驗(yàn)，試驗(yàn)方法符合GB/T 2951.12—2008規(guī)定。圖2為根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的變化曲線圖。從圖中可看出在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的老化條件下(7 d)修補(bǔ)后的絕緣材料性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，10 d和14 d的老化性能基本不變，同樣能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。驗(yàn)證方法如下:

圖2 修補(bǔ)后線芯機(jī)械性能變化曲線

(1)取一根(6±1)m的高壓絕緣線芯，等距(每60 cm左右)制6個(gè)缺陷;然后使用同一模具、材料，在相同壓力、溫度和硫化時(shí)間的條件下修補(bǔ)6個(gè)缺陷。

(2)從整根線芯的頭、中、尾沒(méi)有修補(bǔ)的地方取樣，按GB/T 2951.11—2008要求測(cè)出抗張強(qiáng)度，斷裂伸長(zhǎng)率;取頭、中、尾三個(gè)值的平均值為本線芯未老化前的抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率數(shù)值。

(3)修補(bǔ)好的線芯按缺陷點(diǎn)位置分成6段線芯，放入烘箱。烘箱溫度按GB 7594.8—1987中規(guī)定取(135±2)℃，對(duì)6根線芯進(jìn)行空氣箱熱老化試驗(yàn);老化時(shí)間7×24 h后提出兩個(gè)樣，檢測(cè)其強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率;老化時(shí)間10×24 h后再提出兩個(gè)樣，老化時(shí)間14×24 h后取出最后兩個(gè)樣進(jìn)行測(cè)量。

(4)每根線芯制片時(shí)，均應(yīng)取5個(gè)接縫處試樣和5個(gè)模具內(nèi)無(wú)接縫的試樣，將同時(shí)取出的兩根線芯測(cè)試結(jié)果的平均值作為比對(duì)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本修補(bǔ)方法適用于絕緣線芯大部分缺陷的修補(bǔ)，但對(duì)于絕緣層徹底沒(méi)有的線芯不適用，因?yàn)槠臒o(wú)法保證。實(shí)驗(yàn)證明接頭部分的電氣性能和機(jī)械性能完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。老化時(shí)間兩倍于標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)抗張強(qiáng)度變化率略有超標(biāo)。接縫部分和無(wú)接縫部分?jǐn)嗔焉扉L(zhǎng)率無(wú)明顯變化，且符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如有需要可縮短老化時(shí)間，密集檢測(cè)次數(shù)，已獲得更為精確的數(shù)值及圖表。當(dāng)接縫處強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率不合格或臨界時(shí)可添加彎曲類試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

［1］GB/T 2951—2008電纜和光纜絕緣和護(hù)套材料通用實(shí)驗(yàn)方法［S］.

［2］卓金玉.電力電纜設(shè)計(jì)原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［3］GB/T 7594—1987電線電纜橡皮絕緣和橡皮護(hù)套［S］.