張超超，李娟娟，遲先吉

(興樂集團有限公司，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稱高壓橡皮電纜或橡皮高壓電纜。其主要應用在大型工程設備、礦井礦山等場所的移動電源連接，因此客戶一般要求電纜定長生產(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)，如不能對絕緣線芯進行修補則會造成線芯分段庫存或剝皮的巨大經(jīng)濟損失;如修補后不能滿足標準要求，則又會給用戶帶來很大的安全隱患，因此高壓橡皮電纜的修補及驗證方法是電纜企業(yè)研究的難題。經(jīng)多年的研究及摸索，我們總結出一種高壓橡皮絕緣線芯修補方法，下面對這種修補及驗證方法進行簡要介紹。

1 絕緣線芯的修補

高壓橡皮絕緣線芯的結構:第5種導體、導體繞包屏蔽層、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽。

高壓橡皮絕緣線芯的修補主要分三個部分:導體及導體屏蔽層的修補;絕緣層的修補;絕緣屏蔽層的修補。

修補工具:錫焊焊槍、磨光機、壓模機、涂抹器、吹干機。

1.1 擊穿點查找

絕緣線芯的缺陷有兩大類，一是表面缺陷(熟膠、刮傷等可見缺陷)，二是內(nèi)在缺陷(耐壓擊穿、絕緣電阻等需檢測才能表現(xiàn)出來的缺陷)。表面缺陷目測即可發(fā)現(xiàn)，因此在絕緣線芯編織前(金屬編織層修復難度較大)應進行耐壓試驗，試驗電壓可根據(jù)實際情況提高1～3 kV，有內(nèi)在缺陷時可提前發(fā)現(xiàn)，然后采取必要的修補措施。絕緣擊穿點一般采用脈沖法進行查找，查找時應特別注意沖擊時間的控制，避免絕緣層受到大面積燒傷和導體損傷。

1.2 導體及導體屏蔽層的修補

導體受損時應對導體進行修補。一般導體損壞的面積都比較小，將導體單絲理順并用錫焊固定，然后把錫焊處處理平整。修復處焊點要小且牢固。

導體屏蔽修補前應在導體上墊一層半導電帶，防止導體修補留下的棱角刺破導體屏蔽。導體屏蔽采用熱塑型材料時可用熱吹風進行修補;如采用熱固型材料時應采用半導電粘合劑將屏蔽膠(生)與導體屏蔽固定住，絕緣壓膜時即可緊密結合在一起。

1.3 絕緣層修補

絕緣層修補是線芯修補的關鍵，絕緣層的修補采用壓模修補的方式進行，壓模機及模具示意圖見

圖1 壓模機及模具示意圖

(1)壓模機參數(shù)選取

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

壓模機咬合時壓力的選取與模具溫度和時間不同，溫度和時間是定量，一旦確定就不再改變，而壓力值是一個變量，它會隨時間的增長而變小(咬合壓緊以后膠料受熱塑化，流動到?jīng)]有飽滿的其它縫隙中，導致壓力減小)。所以壓模咬合時的壓力為一個范圍值，且壓模修補時應密切關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號鋼，其選用沒有特殊要求，只要導熱良好，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，模具應添加定位銷，防止咬合時發(fā)生偏移。

(3)絕緣修補

絕緣層修復采用重疊繞包膠料，使缺陷處外徑略大于正常線芯外經(jīng)，再通過壓膜機壓制硫化。絕緣料繞包時一定要保證用力均勻，且繞包時應注意清潔。繞包后外徑應較模具大1～2 mm。繞包完成后線芯外應繞一層耐高溫帶，防止絕緣表面過度氧化。按選定溫度、時間、壓力修補。取出線芯后觀察線芯表面是否圓整，如線芯圓整則修補基本成功;如線芯邊緣有嵌入說明繞包過厚或模具偏小，需重新壓制。絕緣修補好后應先冷卻，冷卻后去皮、打磨圓整。

1.4 絕緣屏蔽修補

絕緣屏蔽修補一般采用涂覆半導電材料，然后包覆半導電帶。半導電涂層應均勻且涂層長度略大于缺陷壓模長度，確保與原絕緣屏蔽層接觸良好。

2 修補線芯驗證

修補后線芯的驗證主要分兩個方面:電氣性能驗證和機械性能驗證。

修補后線芯的驗證所需設備:絕緣電阻測試儀，局部放電測試系統(tǒng)，交流耐壓試驗系統(tǒng)，熱老化試驗箱，微控式拉力試驗機。

2.1 電氣性能驗證方法

電氣性能驗證分別對線芯修補前后的耐壓試驗、絕緣電阻值和局部放電量進行比對測試，檢測方法按常規(guī)試驗方法操作。表1中為比對數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)顯示修補前與修補后絕緣線芯的絕緣電阻值和局部放電量無明顯規(guī)律性變化，且均符合標準要求。驗證方法如下:

(1)生產(chǎn)高壓橡皮絕緣線芯時，多生產(chǎn)1～2 m;

(2)線芯先做浸水耐壓試驗，再測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行壓模修復;

(4)測得修復后線芯的耐壓試驗、局部放電量和絕緣電阻值。

表1 線芯修補前后數(shù)據(jù)對比

2.2 機械性能驗證方法

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

圖2 修補后線芯機械性能變化曲線

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

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

(3)修補好的線芯按缺陷點位置分成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6根線芯進行空氣箱熱老化試驗;老化時間7×24 h后提出兩個樣，檢測其強度和伸長率;老化時間10×24 h后再提出兩個樣，老化時間14×24 h后取出最后兩個樣進行測量。

(4)每根線芯制片時，均應取5個接縫處試樣和5個模具內(nèi)無接縫的試樣，將同時取出的兩根線芯測試結果的平均值作為比對數(shù)據(jù)。

3 結束語

本修補方法適用于絕緣線芯大部分缺陷的修補，但對于絕緣層徹底沒有的線芯不適用，因為偏心無法保證。實驗證明接頭部分的電氣性能和機械性能完全滿足標準要求。老化時間兩倍于標準要求時抗張強度變化率略有超標。接縫部分和無接縫部分斷裂伸長率無明顯變化，且符合標準要求。如有需要可縮短老化時間，密集檢測次數(shù)，已獲得更為精確的數(shù)值及圖表。當接縫處強度、伸長率不合格或臨界時可添加彎曲類試驗加以驗證。

［1］GB/T 2951—2008電纜和光纜絕緣和護套材料通用實驗方法［S］.

［2］卓金玉.電力電纜設計原理［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1999.

［3］GB/T 7594—1987電線電纜橡皮絕緣和橡皮護套［S］.