動車組車底電纜壓痕的分析及解決措施探討

【摘 要】在動車組的高級修中，發現車底電纜防水接頭部位的電纜存在明顯壓痕現象，分析其造成原因，進而進行設計、工藝改進及驗證，經裝車考核驗證合格后進行了改造，效果良好，從而保證動車組安全、可靠運行。

【關鍵詞】動車組；金屬管接頭；故障分析；改進；驗證

0.引言

電纜是動車組電能傳輸的血脈，其選型、布置、固定、防護等就直接影響動車組的安全可靠性運行。電纜防水接頭主要作用是固定電纜，并起防水防塵作用。

本文對檢修中發現的車底電纜防水接頭部位的電纜外皮存在明顯壓痕現象進行深入分析，提出了現車修復措施和今后改進的方法，以保證動車組安全、可靠運行。

1.故障現象

在檢修過程中，發現部分車底電纜防水接頭部位的電纜外皮存在明顯壓痕現象，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壓痕，如圖1：

2.原因分析

2.1現狀調查

檢查車下所有使用帶鎖緊芯套防水管接頭的電纜，發現存在壓痕的現象比較普遍。經統計，車下使用的防水接頭為卡爪式金屬電纜接頭，規格有PG11、PG16、PG21、PG29、PG36，涉及的電纜標稱面積有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電纜夾緊、固定、防水、防塵。外部金屬為黃銅鍍鎳，內部芯套為尼龍66，密封件材料為丁腈橡膠，防護等級可以達到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：經查閱當時生產時相關工藝文件，發現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，電纜密封接頭內部的塑料鎖緊芯套前端鉤狀結構必定對電纜外皮造成擠壓，時間久了，電纜外皮就產生了不可復原的壓痕。

（c）電纜廠商提供的有關線纜有壓痕可以繼續使用的判定標準：電纜廠商確認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準電纜厚度*85%-0.1mm，據此得出有壓痕的線纜能否繼續使用，須滿足：電纜外部絕緣層有效厚度須保持在設計厚度的*85%-0.1mm以上；電纜的耐壓和絕緣電阻須符合相關規范或要求。

2.2.2壓痕電纜的耐壓和絕緣測試

選取3根壓痕電纜，在壓痕部位纏繞扭緊一根裸銅線，連接試驗設備，對壓痕部位分別進行絕緣和耐壓試驗，試驗結果合格。

2.2.3剖切檢查分析

剖解1根壓痕最深的電纜（規格為150mm2，黑色電纜），分析結果：電纜外部黑色的橡膠護套厚度基本沒有發生變化；電纜內部白色起主要絕緣作用的絕緣層厚度減小了約一半。分析結果表明：由于白色主體絕緣層質地較軟，外部擠壓導致了主體絕緣層厚度明顯變薄；黑色橡膠防護層由于硬度稍大，厚度基本上沒有發生變化。

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， 分析結果：接頭內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構的壓緊牙。通過上述檢查分析，可以得出產生電纜壓痕的主要原因為：金屬防水接頭的結構中縮緊芯套存有鉤狀壓緊牙；安裝緊固接頭時沒有明確扭矩要求，如密封螺帽扭得太緊，電纜易產生不可復原的壓痕。另外通過對壓痕電纜進行的耐壓和絕緣電阻的電氣測試，且測試結果合格，可以得出壓痕電纜滿足使用要求。

3.解決措施

改進金屬防水接頭的結構和明確安裝緊固接頭的扭矩要求是解決此故障的關鍵，具體改進及測試如下：

3.1改進金屬防水接頭的結構設計

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的扭矩要求

明確了安裝緊固接頭時的扭矩要求，即PG11、PG16、PG21、PG29、PG36接頭對應的扭矩分別為：6.5Nm、7.5Nm、8Nm、10Nm、20Nm。

3.3電氣測試與密封測試

將改進后的防水接頭，按照要求的緊固扭矩，重新安裝固定到相應的電纜上，按照測試要求進行了耐壓和絕緣電阻的電氣測試與密封測試，測試結果合格。

4.現有列車的修復

現有列車，車下使用的防水接頭數量很多，單個車就有將近50多個；如果更換所有有壓痕的電纜，須要拆下整個大底架、線槽，工作任務巨大，單車至少需要3天時間，會嚴重影響生產進度。同時，部分線纜是新造時先安裝接頭后，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，會導致部分線纜更換端子，或線纜長度不夠。

根據前述分析，壓痕電纜通過了電氣測試，且運行近5年沒有相關的故障記錄，并鑒于目前狀況，為進一步提高壓痕電纜的可靠性，對現有列車采取修復的方式進行處理，具體如下：

4.1 修復方案，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量監督檢驗中心進行了電氣強度檢測，結果為17kv/mm。修復步驟為：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；參照電纜保護通用技術文件，恢復管接頭安裝。

4.2電纜壓痕的修復限度

電纜壓痕處線纜外層橡膠護套和絕緣層破損的，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行修復。

5.結論

本文分析了動車組檢修中車底帶有防水接頭的電纜壓痕的產生原因，并針對性的進行了接頭的結構設計、安裝工藝改進以及現車修復方案的驗證、選定。對新造動車采用改進后的防水接頭及有扭矩要求的安裝工藝文件進行組裝，對于現有動車采取絕緣密封膠填充電纜壓痕的修復措施進行修復。通過上述措施，動車組的車底電纜有了更好的固定防護，保證車組的安全、可靠運營。

【參考文獻】

[1]IEC60228-2004電纜的導體.

[2]Cable protection system電纜保護系統，2012.

[3]ISR70-08SIMSONADHESIVES AND SEALANTS密封膠.