動(dòng)車組車底電纜壓痕的分析及解決措施探討
2015-04-29 00:00:00程斌
【摘 要】在動(dòng)車組的高級(jí)修中，發(fā)現(xiàn)車底電纜防水接頭部位的電纜存在明顯壓痕現(xiàn)象，分析其造成原因，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)及驗(yàn)證，經(jīng)裝車考核驗(yàn)證合格后進(jìn)行了改造，效果良好，從而保證動(dòng)車組安全、可靠運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】動(dòng)車組；金屬管接頭；故障分析；改進(jìn)；驗(yàn)證
0.引言
電纜是動(dòng)車組電能傳輸?shù)难}，其選型、布置、固定、防護(hù)等就直接影響動(dòng)車組的安全可靠性運(yùn)行。電纜防水接頭主要作用是固定電纜，并起防水防塵作用。
本文對(duì)檢修中發(fā)現(xiàn)的車底電纜防水接頭部位的電纜外皮存在明顯壓痕現(xiàn)象進(jìn)行深入分析，提出了現(xiàn)車修復(fù)措施和今后改進(jìn)的方法，以保證動(dòng)車組安全、可靠運(yùn)行。
1.故障現(xiàn)象
在檢修過程中，發(fā)現(xiàn)部分車底電纜防水接頭部位的電纜外皮存在明顯壓痕現(xiàn)象，如車下變流器箱、濾波器箱處使用帶鎖緊芯套電纜防水接頭的電纜出現(xiàn)壓痕，如圖1：
2.原因分析
2.1現(xiàn)狀調(diào)查
檢查車下所有使用帶鎖緊芯套防水管接頭的電纜，發(fā)現(xiàn)存在壓痕的現(xiàn)象比較普遍。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，車下使用的防水接頭為卡爪式金屬電纜接頭，規(guī)格有PG11、PG16、PG21、PG29、PG36，涉及的電纜標(biāo)稱面積有35mm2、50mm2、70mm2、95mm2、120mm2、150mm2、185mm2、240mm2。
2.2故障定位
2.2.1初步分析
（a）金屬防水接頭：金屬防水接頭主要用于對(duì)電纜夾緊、固定、防水、防塵。外部金屬為黃銅鍍鎳，內(nèi)部芯套為尼龍66，密封件材料為丁腈橡膠，防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP68。其組成包含四部分，即：主體、縮緊芯套、密封圈、密封螺帽，如圖2。
（b）金屬防水接頭的緊固：經(jīng)查閱當(dāng)時(shí)生產(chǎn)時(shí)相關(guān)工藝文件，發(fā)現(xiàn)車下電纜密封接頭密封螺帽沒有扭矩要求。即如果密封螺帽扭得太緊，電纜密封接頭內(nèi)部的塑料鎖緊芯套前端鉤狀結(jié)構(gòu)必定對(duì)電纜外皮造成擠壓，時(shí)間久了，電纜外皮就產(chǎn)生了不可復(fù)原的壓痕。
（c）電纜廠商提供的有關(guān)線纜有壓痕可以繼續(xù)使用的判定標(biāo)準(zhǔn)：電纜廠商確認(rèn)金屬防水接頭造成電纜壓痕是不可避免的，且新造電纜允許絕緣層存在一定程度的偏心，偏心處絕緣層最小厚度為標(biāo)準(zhǔn)電纜厚度*85%-0.1mm，據(jù)此得出有壓痕的線纜能否繼續(xù)使用，須滿足：電纜外部絕緣層有效厚度須保持在設(shè)計(jì)厚度的*85%-0.1mm以上；電纜的耐壓和絕緣電阻須符合相關(guān)規(guī)范或要求。
2.2.2壓痕電纜的耐壓和絕緣測(cè)試
選取3根壓痕電纜，在壓痕部位纏繞扭緊一根裸銅線，連接試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)壓痕部位分別進(jìn)行絕緣和耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。
2.2.3剖切檢查分析
剖解1根壓痕最深的電纜（規(guī)格為150mm2，黑色電纜），分析結(jié)果：電纜外部黑色的橡膠護(hù)套厚度基本沒有發(fā)生變化；電纜內(nèi)部白色起主要絕緣作用的絕緣層厚度減小了約一半。分析結(jié)果表明：由于白色主體絕緣層質(zhì)地較軟，外部擠壓導(dǎo)致了主體絕緣層厚度明顯變?。缓谏鹉z防護(hù)層由于硬度稍大，厚度基本上沒有發(fā)生變化。
2.2.4 金屬防水接頭的剖切檢查分析
剖接上述電纜的防水接頭， 分析結(jié)果：接頭內(nèi)密封套上留有明顯的壓緊牙的壓痕；縮緊芯套的端部具有鉤狀結(jié)構(gòu)的壓緊牙。通過上述檢查分析，可以得出產(chǎn)生電纜壓痕的主要原因?yàn)椋航饘俜浪宇^的結(jié)構(gòu)中縮緊芯套存有鉤狀壓緊牙；安裝緊固接頭時(shí)沒有明確扭矩要求，如密封螺帽扭得太緊，電纜易產(chǎn)生不可復(fù)原的壓痕。另外通過對(duì)壓痕電纜進(jìn)行的耐壓和絕緣電阻的電氣測(cè)試，且測(cè)試結(jié)果合格，可以得出壓痕電纜滿足使用要求。
3.解決措施
改進(jìn)金屬防水接頭的結(jié)構(gòu)和明確安裝緊固接頭的扭矩要求是解決此故障的關(guān)鍵，具體改進(jìn)及測(cè)試如下：
3.1改進(jìn)金屬防水接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
取消接頭縮緊芯套存有的鉤狀壓緊牙，黑色密封套加厚加長，如下圖3：
3.2 安裝工藝中明確緊固防水接頭時(shí)的扭矩要求
明確了安裝緊固接頭時(shí)的扭矩要求，即PG11、PG16、PG21、PG29、PG36接頭對(duì)應(yīng)的扭矩分別為：6.5Nm、7.5Nm、8Nm、10Nm、20Nm。
3.3電氣測(cè)試與密封測(cè)試
將改進(jìn)后的防水接頭，按照要求的緊固扭矩，重新安裝固定到相應(yīng)的電纜上，按照測(cè)試要求進(jìn)行了耐壓和絕緣電阻的電氣測(cè)試與密封測(cè)試，測(cè)試結(jié)果合格。
4.現(xiàn)有列車的修復(fù)
現(xiàn)有列車，車下使用的防水接頭數(shù)量很多，單個(gè)車就有將近50多個(gè)；如果更換所有有壓痕的電纜，須要拆下整個(gè)大底架、線槽，工作任務(wù)巨大，單車至少需要3天時(shí)間，會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。同時(shí)，部分線纜是新造時(shí)先安裝接頭后，再壓接的端子，還有部分線纜長度上沒有余量，若更換防水接頭，會(huì)導(dǎo)致部分線纜更換端子，或線纜長度不夠。
根據(jù)前述分析，壓痕電纜通過了電氣測(cè)試，且運(yùn)行近5年沒有相關(guān)的故障記錄，并鑒于目前狀況，為進(jìn)一步提高壓痕電纜的可靠性，對(duì)現(xiàn)有列車采取修復(fù)的方式進(jìn)行處理，具體如下：
4.1 修復(fù)方案，即使用絕緣密封膠填充電纜壓痕
絕緣密封膠選用SIMON7008膠，并將樣片送到國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行了電氣強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果為17kv/mm。修復(fù)步驟為：松開管接頭的密封螺帽，清潔管接頭處的壓痕；參照粘接程序，在壓痕處填充密封膠，并抹平；室溫固化至少24小時(shí)；參照電纜保護(hù)通用技術(shù)文件，恢復(fù)管接頭安裝。
4.2電纜壓痕的修復(fù)限度
電纜壓痕處線纜外層橡膠護(hù)套和絕緣層破損的，更換線纜；有壓痕的電纜按照上述使用絕緣密封膠填充電纜壓痕的方案進(jìn)行修復(fù)。
5.結(jié)論
本文分析了動(dòng)車組檢修中車底帶有防水接頭的電纜壓痕的產(chǎn)生原因，并針對(duì)性的進(jìn)行了接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝工藝改進(jìn)以及現(xiàn)車修復(fù)方案的驗(yàn)證、選定。對(duì)新造動(dòng)車采用改進(jìn)后的防水接頭及有扭矩要求的安裝工藝文件進(jìn)行組裝，對(duì)于現(xiàn)有動(dòng)車采取絕緣密封膠填充電纜壓痕的修復(fù)措施進(jìn)行修復(fù)。通過上述措施，動(dòng)車組的車底電纜有了更好的固定防護(hù)，保證車組的安全、可靠運(yùn)營。
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