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機車車輛用30kV單相電力電纜的研制方法 |
| 發布時間：2025-02-25 文章來源：本站 瀏覽次數：527 |
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近年來，中國鐵路得到了飛速發展。高鐵技術更是在國際市場中占有很高的地位，成為“一帶一路”走出去的國際名片。但是，作為電氣化機車車輛電力傳輸的生命線——高鐵用機車車輛用30kV單相電力電纜，目前仍依賴進口。
本文介紹為了滿足高鐵、動車等高速機車車輛的需求，根據TB/T 1484.2-2017的要求，通過對進口樣品實物剖析和分析得到原始數據，從而研制了機車車輛用30kV單相電力電纜。主要介紹了機車車輛用30kV單相電力電纜的使用要求、結構分析、技術特點、制造工藝、試驗項目對比等。
機車車輛用30kV單相電力電纜主要用于機車車輛內外部連接受電弓、主斷路器、牽引變壓器等高壓設備，為機車車輛電力牽引裝置傳輸電能。該電纜的使用環境惡劣應具有環保、安全性高、耐油、耐酸堿腐蝕、耐臭氧、耐濕、耐日光、耐沖擊、耐高溫等特性。以前產品依據TB/T 1484.3-20101.《機車車輛電纜 第3部分：30kV乙丙橡皮絕緣單相電力電纜》生產，該產品絕緣厚度較厚，屏蔽采用銅絲編織屏蔽，僅能用在普通列車中；
目前產品依據TB/T 1484.2-20172.《機車車輛電纜 第2部分：30kV單相電力電纜》生產，該產品絕緣厚度較薄，屏蔽采用金屬絲束繞屏蔽，能滿足高鐵、動車等高速列車和普通列車的應用需求。
(一)根據95mm²電纜進口樣品實物解剖得到圖1：
注：1、鍍錫軟銅導體 2、半導電帶 3、導體屏蔽 4、絕緣 5、絕緣屏蔽 6、半導電帶 7、金屬屏蔽8、高阻燃包帶 9、無鹵低煙阻燃橡膠護套(二)根據95mm²電纜進口樣品實物解剖得到表1：
根據擬研制樣品結構分析和結構數據，推測本產品研制過程中存在技術特點大致如下：30kV常規高壓電纜絕緣標稱厚度為10.5，該產品標稱厚度為8.0mm。絕緣厚度減薄，耐高壓性能略有提升，對絕緣材料性能和工藝加工水平要求更高。傳輸交流電時，電容大小與長度成正比，與絕緣厚度成反比。絕緣厚度減薄，芯線與屏蔽層之間電容增大。電容過大，會影響機車車輛的安全運行。需注意對產品的電容最大值進行限定。束繞屏蔽采用0.6mm鍍錫銅絲，根數達到102根；束繞屏蔽單絲很細，且根數很多，對設備加工能力要求很高。因此，對現有銅絲銅帶屏蔽機進行了設備改造：用張力計檢查放線裝置張力，調整均勻一致，避免放線過程中屏蔽單線受力不一致；同時，檢查過線孔滑輪阻力，對阻力過大的進行替換，降低單線的摩擦力，避免屏蔽單絲拉細，造成截面變小。機車電纜的應用環境復雜，對耐油、酸堿腐蝕、日光老化、高低溫沖擊等要求很高，具體性能要求見表2的規定。
以前產品，絕緣厚度較厚，屏蔽采用銅絲編織屏蔽；目前產品，絕緣厚度較薄，屏蔽采用金屬絲束繞屏蔽。結合目前機車車輛用30kV單相電力電纜技術特點，確定其具體制造工藝4.要求如下：
采用第5種鍍錫軟銅導體，結構及性能指標符合GB/T 3956—2008和GB/T 4910-2009相關規定；導體最外層絞合節徑比不大于15；導體表面應光潔無油污、無損傷屏蔽及絕緣的毛刺、銳邊，以及無凸起或斷裂的單線，鍍錫層均勻、光滑。導體絞合后重疊繞包一層半導電特多龍帶，搭蓋率不小于20%。
采用德國進口懸鏈式連續硫化生產線一次擠出導體屏蔽+絕緣+絕緣屏蔽三層。導體屏蔽材料采用了PED交聯黏結型半導電屏蔽料，絕緣屏蔽材料采用PEJ交聯黏結型半導電屏蔽料。絕緣材料采用35kV超凈三元乙丙橡膠絕緣料，由于厚度減薄，在絕緣材料選擇時應特別注意材料的純凈度，以確保產品的電氣安全性。另外，生產加工時，三層共擠設備應配置在線測偏儀，以便實時檢測各層厚度和同心度；在確保產品使用性能的同時，降低絕緣厚度，有利于減小電纜外徑和重量，提高高速機車的載客能力。絕緣屏蔽外重疊繞包一層半導電特多龍帶，搭蓋率不小于20%。金屬屏蔽層結構采用鍍錫銅線束繞屏蔽，屏蔽單絲排列均勻。金屬屏蔽層作為短路電流的主要通路，其應能夠承受系統短路電流而不發生損傷。為確保機車車輛用30kV單相電力電纜產品性能，其在結構設計時應注意根據故障電流確定銅線束繞屏蔽標稱截面積的選擇。金屬屏蔽層允許最小截面積，見表3的規定。金屬屏蔽外重疊繞包一層無鹵低煙高阻燃包帶，搭蓋率不小于20%，能夠有效防止護套擠包時膠料滲入屏蔽層間隙。機車車輛用30kV單相電力電纜的最外層為外護套。電纜敷設環境惡劣，其外護套必須具有耐高低溫交替變化、阻燃、耐濕熱、耐磨、耐老化、耐紫外線照射、耐酸雨及堿性物質侵蝕等性能。為滿足電纜30年使用壽命，護套材料選用了熱固性無鹵低煙阻燃橡膠護套料，護套性能符合DIN VDE 0207-24要求，以保證電纜在室外惡劣的環境中正常工作。為了保證電纜和終端或中間接頭良好的匹配性，成品電纜橢圓度（f值）應不超過電纜平均外徑上限的10%。
通過TB/T 1484.3-2010和TB/T 1484.2-2017對比可見，機車車輛用30kV單相電力電纜，主要測試項目變化情況見表4的規定。
由于電纜本身應用環境的復雜性、多變性等不確定因素，國產化的電纜實際使用壽命仍有待驗證，需要根據產品應用情況持續改進。另外，為了降低機車廠組裝成本，提高電纜安裝敷設效率，機車廠更傾向于電纜和附件組合的形式供貨，這無疑對電纜廠家的要求進一步提升，需要進一步對電纜附件加大研發投入力度。（來源：中國線纜網）
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