1、2023 1期电缆绝缘缺陷修复技术陈祺，马忠明，钱宽洪，王建忠（南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司，江苏 南京 ）摘要：分析了轨道车辆电线电缆绝缘层缺陷的可修复材料，并对于不同缺陷的分级，给出了相应的缺陷修复技术，进行了相应的修复技术的可靠性验证。关键词：电缆绝缘层；缺陷；修复中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：引言轨道交通车辆是集现代科技于一体的超大工程，每一个系统都关系到行车的安全和成败，其中供电系统更是轨道交通车辆的神经和血管，遍布于每一节车厢的方方面面。轨道交通车辆用电缆的标准从 到现在的 ：轨道交通车辆用耐高温动力电缆、：轨道交通车辆用动力及控制电缆，从满足轨道交通车辆供电需求到集安
2、全、环保于一体，是电缆行业中要求指标项目最多的产品。即便如此，还是由于车载设备密集、电缆布线环境复杂，在安装施工及车辆运行过程中存在电缆绝缘挤压、刮磨、划伤、撞伤等外部损伤风险，尤其在车辆不具备更换电缆条件的情况下，可能威胁车辆的安全运行。如果能对电缆绝缘的外部损伤进行绝缘修复，保证车辆的安全运行并进一步延长该电缆的使用寿命，就将产生巨大的经济效益，因此需要研究一种应急的在线修复技术，以确保产品短期的可靠使用。电缆修复材料选择虽然市面上有各种电缆绝缘护套修复材料，例如普通 绝缘胶带、防腐胶带、硅橡胶绝缘料、环保双壁热缩管、无卤阻燃热缩管、无卤阻燃双壁热缩管、自固化绝缘防水保护包材等。但是轨道车
3、辆电缆的标准对修复材料的选材以及材料的抗拉强度、断裂伸长率、值、电导率等性能给出了具体的参数要求，为保证修复的材料对绝缘的缺陷修复效果能达到标准的要求，从多维度对常见的修复材料进行了试验测试，确定了以下种修复材料可以作为轨道车辆修复材料使用。（）无卤阻燃双壁热缩管。材料使用温度为 ，外层为无卤、阻燃的聚烯烃绝缘材料，内层热熔胶能缓冲机械应变和密封性强，主要功能是密封防水、防腐、防漏气与绝缘保护。其通过收缩的方式包裹轻微损伤的电缆，使用时需烘枪加热，有一定空间限制，仅适用于电缆端部。其材料特点为密封防水性能好。（）防腐胶带。材料温度等级为 ，具备抗海水、土壤、碱和盐以及常用化学品的性能，并可暴露
4、于室外和阳光下使用。其通常以缠绕方式包裹轻微损伤的电缆，操作简便，适用于车辆任何部位的电缆修复。其材料特点为耐候性好，可保护电缆防止环境腐蚀。（）自 固 化 绝 缘 防 水 保 护 包 材。材 料 耐 温 等 级 为 ，具备优越的柔软性、良好的耐热性能和阻燃性能。其通常以填充的方式修复电缆，操作简便，适用于车辆任何部位及各种类型电缆的修复，且室温下放置 后可自行固化。其原始抗拉强度较低，固化后需再次增加热缩管或胶带防护。电缆绝缘缺陷分级电缆绝缘不同程度的损伤缺陷可采取不同的修复方案，为方便区分将电缆损伤程度分为个缺陷等级。为了能够进行对比，对 与 两种标准下的电缆按照缺陷的不同等级与标准最大、
5、最小值进行了对比，如图所示。高压与绝缘技术电工技术中国电工网最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50264-2-1 0.6/1 kV 无护套电缆0100200300400最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50264-2-1 1.8/3 kV 无护套电缆0100200300400最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50264-3-1 1.8/3 kV 无护套电缆0100200300400最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50264-3-1 0.6/1 kV 无护套电缆01002003004
6、00最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50382-2 1.8/3 kV 无护套电缆0100200300400最小直径/mm35302520151050截面积/mm2EN 50382-2 3.6/6 kV 无护套电缆0100200300400图 1 EN 50382 与 EN 50264 标准的电缆不同等级缺陷与标准直径最大最小值对比（）一级缺陷：电缆表面存在轻微机械压痕或轻微变色。（）二级缺陷：电缆受挤压、切割、平削、针扎等造成绝缘厚度减小，剩余绝缘厚度不小于平均厚度的。（）三级缺陷：电缆受挤压、切割、平削、针扎等造成绝缘厚度减小，剩余绝缘厚度不小于平均厚度的。（）
7、四级缺陷：电缆受挤压、切割、平削、针扎等造成绝缘厚度减小，剩余绝缘厚度小于平均厚度的，或绝缘层破损部位位于敷设时应力集中处，如格兰头锁紧处、长期弯曲处等。标准 ：、：和 ：各规格型号电缆允许缺陷等级参考以上分类。一级、二级、三级缺陷允许修复，四级缺陷不允许修复。电缆绝缘缺陷修复方案从图可以看到，不同等级的绝缘缺陷对应了不同的电缆缺陷直径，高等级的缺陷直径具有更大的偏离标称直径量。为此，对于不同分级的电缆绝缘缺陷，设计不同的缺陷修复方案，具体的修复方案如下。（）一级缺陷。绝缘层表面存在轻微机械压痕或轻微变色，如图所示。此类缺陷可接受，无需修复。（）二级缺陷。电缆受挤压、切割、平削等造成绝缘厚度减
8、小不超过，如图所示。此类缺陷采用与电缆绝缘材料和性能相近、符合电缆所处环境的绝缘胶带，在缺陷处两端各 的中间区域内，使用 防腐胶带半叠式缠绕包裹。修复后效果如图所示。图 2 一级缺陷图 3 二级缺陷（）三级缺陷。电缆受挤压、切割、平削、针扎等造成绝缘厚度减小，剩余绝缘厚度不小于平均厚度的，如图所示。此类缺陷采用自固化绝缘防水保护包材、无卤双壁热缩管（或 防腐胶带）等材料进行修复。若缺陷部位为切割破损、针扎破洞或不规则凹坑，则使用美工刀以破损中心为中心沿电缆轴向将破损部位切割出 的规则形状。打开自固化绝缘防水保护包材的包装带，戴上手套，用美工刀切割一块 的自固化绝缘防水保护包材，将包材均匀填充在
9、电缆破损位置并压实。室温下 等待包材完全固化后，用美工刀和砂纸将高出电缆表面的包材切割和打磨平整。最后在修复部位套一层 长的无卤双壁热缩管并加热收缩，无法套热缩管的情况下可以使用防腐胶带半叠式缠绕包裹。修复后效果如图所示。图 4 修复后效果 1图 5 三级缺陷（）四级缺陷。电缆受挤压、切割、平削等造成绝缘厚度减小，剩余绝缘厚度小于平均厚度的 或已暴露导体，以及绝缘层破损部位位于敷设时应力集中处，如格兰头锁紧处、长期弯曲处等，如图所示。此类缺陷不可修复，必须更换电缆。图 6 修复后效果 2图 7 四级缺陷为了验证修复的可靠性，根据 铁路设施有特殊防火性能的轨道交通用电缆试验方法 对修复的样品进行
10、了测试。试验方法为：取样品线所有长度，浸入（）水中，两端伸出水面约 ，浸水，在水和电缆线芯之间施加整车验收时的电压，持续 。整车验收电压参照 ：轨道交通车辆用电缆布线规则，选用“常用车上电压 ”计算的试验电压为 。试验结果见表和表。试验结果表明，修复后电缆的绝缘电阻比修复前有大幅提升，电气性能满足整车验收标准。（下转第 页）电工技术高压与绝缘技术2023 1期外安装的配电装置、施工工地的电气机械设备、主控楼的电源插座与临时用电的电气设备均需考虑加装 。低压配 电 线 路 末 端 加 装 的 设 计 选 型 需 考 虑 以 下因素 。（）装置动作时应切断中性线，否则带故障电压且绝缘损坏的中性线易
11、起电弧火光，故障电压将沿其继续传导，起火危险无法消除。（）由于市面上部分单线两极型 动作时不切除中性线，因此除非确保 系统的中性线为可靠地电位可不切断线，否则其余工程条件下宜选用切除所有中性导体的产品。（）电磁式 的精密度、成本与电子式 相比均较高，因此本文讨论的一般电气设备和站内电器回路加装的 宜采用电子式。此外，额定剩余电流动作值应按以下两个角度给予考虑。（）加装 主要对漏电发生的火灾提供保护，其额定动作电流不应超过 。（）仅讨论末端用电负荷加装 的情况，宜采用瞬时动作型，若工程设计中上级馈线也需加装，则保护的动作电流与动作时间均具有选择性：的分级保护应先确保末端保护，上下级 动作电流比值
12、应不低于:，动作时间差应不低于 。同时为避免误动作，整定值应大于正常运行时所保护回路的泄漏电流总和的倍。结语本文归纳了特高压变电站站用电系统低压侧出线末端最小短路电流计算，通过分析各级馈线交流断路器的保护定值应用算例，研究脱扣器灵敏度整定值、上下级馈线级差配合与馈线保护配置间的关系。针对各类馈线末端发生单相接地短路故障时脱扣器灵敏度不足的问题，以及部分馈线因脱扣器灵敏度整定值过高而极易误动的现象，结合具体工程配置、负荷特点与经济效益，提出灵敏度优化方案，为后续特高压变电站用电系统设计与运行维护提供技术支撑。参考文献 低压开关设备和控制设备 第部分：低压断路器 低压配电设计规范 变电站站用电设计
13、技术规程 火力发电厂厂用电设计技术规程 供配电系统设计规范 中国航空工业规划设计研究院工业与民用供配电设计手册 版北京：中国电力出版社，中国航空规划设计研究总院有限公司工业与民用供配电设计手册 版北京：中国电力出版社，任郭锋厂房内断路器灵敏度校验的简易方法设备管理与维修，（）：水利电力部西北电力设计院电力工程设计手册 电气一次部分北京：中国电力出版社，王丹丹 系统间接接触防护灵敏度校验及配电电缆长度的解析现代建筑电气，（）：厂用电继电保护整定计算导则 剩余电流动作保护装置 安装 和运行 剩余电流保护电器（）的一般要求（上接第 页）表 型号为 的电缆试验结果序号检验项目检验结果完好切割平削破洞、
14、针扎挤压交流耐压测试（）不击穿不击穿不击穿不击穿不击穿 绝缘电阻（）表型号为 的电缆试验结果序号检验项目检验结果完好切割平削破洞、针扎挤压交流耐压测试（）不击穿不击穿不击穿不击穿不击穿 绝缘电阻（）结语本文主要介绍了轨道车辆电线电缆绝缘层缺陷的可修复材料，并对不同缺陷的分级给出了不同的缺陷修复技术，根据轨道机车电缆的标准对相应的修复技术进行了可靠性验证，对实际轨道电缆缺陷的修复有很大的参考价值和实用价值。参考文献 张保亮，赵净净 电缆用高密度聚乙烯护套开裂问题的讨论科技创新与应用，（）：马钦国，李复明，薛晓军，等中高压 电缆故障种类及机理辨析电线电缆，（）：尹游，周凯，陈泽龙，等长链硅烷修复液对水树老化电缆修复效果长期性的影响研究绝缘材料，（）：汪朝军，田鹏，刘勇，等有机硅注入技术对电缆水树缺陷的绝缘修复研究绝缘材料，（）：姜伟，汪志超，王华林 绝缘电力电缆护套缺陷测试及修复电线电缆，（）：刘济生 浅谈 交联聚乙烯电缆短头的利用 冶金动力，（）：高压与绝缘技术电工技术
