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        淺析國內(nèi)外軌道交通電線電纜試驗(yàn)

        2019-10-14 03:56:22
        福建質(zhì)量管理 2019年18期

        (株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司 湖南 株洲 412001)

        新版《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》提出到2020年全國鐵路營業(yè)里程超過12萬km,其中規(guī)劃建設(shè)客運(yùn)專線超過1.6萬km,新建城市軌道交通線超過5000km,軌道交通電纜的需求將大幅度上升。

        由于軌道交通運(yùn)行的環(huán)境和使用的非凡性,所用電纜大都不同于民用線纜要求,有其特殊的標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)要求。鐵標(biāo)TJCL254-2013鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)是由原鐵道部組織編制,從源頭規(guī)范鐵道客車用電線電纜的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)和試驗(yàn),以達(dá)到解決客車用低煙無鹵阻燃電線電纜易出現(xiàn)老化、龜裂缺陷的問題。

        為滿足鐵標(biāo)TJCL254-2013的要求,各軌道交通產(chǎn)品的配套廠家必須通過一系列的試驗(yàn)對(duì)所選用的電線電纜進(jìn)行驗(yàn)證,進(jìn)而甄別出對(duì)應(yīng)的合格供應(yīng)商,避免因選用不合格產(chǎn)品,為軌道交通的運(yùn)行留下安全隱患。

        典型的甄別試驗(yàn)包括刮磨試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)。

        一、刮磨試驗(yàn)

        因軌道交通行業(yè)特殊性,對(duì)電線電纜的耐磨性要求較高,刮磨試驗(yàn)檢驗(yàn)的是線纜的絕緣護(hù)套層經(jīng)刮磨后,不能出現(xiàn)擊穿、護(hù)套內(nèi)外表面無明顯裂縫或開裂。各廠家護(hù)套層的配方、絕緣層材質(zhì)和各層厚度不同直接影響刮磨次數(shù)和耐磨性能。

        (一)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

        鐵標(biāo)TJCL254-2013鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)第6.3.5.10條、歐標(biāo)EN50306-3薄壁型鐵道機(jī)車車輛阻燃電纜(第三篇)第4.15條對(duì)軌道交通電線電纜刮磨試驗(yàn)統(tǒng)一要求:針對(duì)滿足EN50306-3標(biāo)準(zhǔn)的電纜和滿足EN50306-4標(biāo)準(zhǔn)的多芯總屏蔽帶護(hù)套E類電纜在刮針負(fù)載為8N的試驗(yàn)條件下,單次往返不能少于100次,四次往返平均值不能少于150次。

        (二)試驗(yàn)方法

        鐵標(biāo)TJCL254-2013鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)第8.3.3.14條和歐標(biāo)EN50306-3薄壁型鐵道機(jī)車車輛阻燃電纜(第三篇)第4.15條明確了試驗(yàn)方法:應(yīng)按EN50305第5.2節(jié)進(jìn)行。

        EN50305第5.2節(jié)要求刮磨試驗(yàn)在20±5℃的溫度下進(jìn)行,切割刃采用直徑為0.45±0.01mm的拋光彈簧鋼針,其材料符合ISO8458-2;置于刮磨試驗(yàn)設(shè)備的支座上,或采用與電纜軸呈90°的矩型鋼片。刮磨裝置以55±5次循環(huán)/min的頻率,在電纜或線芯長(zhǎng)度方向的表面刮磨,距離為10至20mm。裝置配有計(jì)數(shù)計(jì),當(dāng)切割刃觸及導(dǎo)體或電氣屏蔽時(shí)自動(dòng)停止。

        除非另有規(guī)定,當(dāng)電纜直徑≤6mm時(shí)應(yīng)采用鋼針,當(dāng)直徑>6mm時(shí)應(yīng)采用鋼片。切割刃的負(fù)荷在電纜標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。試樣應(yīng)為0.75m長(zhǎng)的線芯或電纜樣品,并用2只電纜夾具在板面固定。

        每件試樣應(yīng)經(jīng)受4次試驗(yàn),每次試驗(yàn)后,試樣應(yīng)移動(dòng)100mm,并順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°。

        注:如試樣為2芯、3芯電纜,或?yàn)椴粓A整的電纜,切割刃應(yīng)置于電纜外周的最高點(diǎn)。

        每次試驗(yàn)當(dāng)切割刃觸及導(dǎo)體或電氣屏蔽時(shí)結(jié)束,取4次試驗(yàn)中的平均循環(huán)次數(shù),作為耐刮磨試驗(yàn)的測(cè)量值。

        (三)試驗(yàn)結(jié)果

        為了對(duì)軌道交通電線電纜耐刮磨性能進(jìn)行摸底,選取了國內(nèi)、國外同規(guī)格或不同規(guī)格電線電纜進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),以此作為各軌道交通項(xiàng)目電線電纜選型參考。

        通過統(tǒng)一方法、統(tǒng)一人員和統(tǒng)一設(shè)備的方式分別對(duì)1組同規(guī)格電線電纜和1組兩種不同規(guī)格進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),整理后得到如下試驗(yàn)結(jié)果(表1和表2)。

        表1

        表2

        (四)試驗(yàn)結(jié)果分析

        表1、表2數(shù)據(jù)顯示:外資企業(yè)同規(guī)格線纜的耐刮磨平均次數(shù)和最小次數(shù)普遍大于國內(nèi)企業(yè)。通過對(duì)線纜試驗(yàn)進(jìn)一步剖解分析確定:除了線纜絕緣層設(shè)計(jì)的不同外,差異更大的是絕緣材料的不同。

        二、絕緣電阻試驗(yàn)

        絕緣電阻是反映電線電纜產(chǎn)品絕緣特征的主要指標(biāo),它反映了線纜產(chǎn)品承受電擊穿或熱擊穿能力的大小,與產(chǎn)品的耐電強(qiáng)度、介質(zhì)損耗以及絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化等均存在著極為密切的關(guān)系。對(duì)于通信電纜,線間絕緣電阻過低還會(huì)增大回路衰減,回路間的串音及在導(dǎo)電線芯上進(jìn)行遠(yuǎn)距離供電泄露等,因此都要求絕緣電阻應(yīng)高于規(guī)定值。

        線纜的絕緣電阻主要取決于所選用的絕緣材料,但工藝水平對(duì)絕緣電阻的影響很大,因此測(cè)定絕緣電阻是監(jiān)督材料質(zhì)量和工藝水平的一種方法。通過測(cè)定絕緣電阻可以發(fā)現(xiàn)工藝的缺陷,同時(shí)也是研究絕緣材料的品質(zhì)和特性,研究絕緣結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品在各種運(yùn)行條件下的使用性能等各方面的重要手段。對(duì)于已投入運(yùn)行的產(chǎn)品,絕緣電阻是判斷產(chǎn)品品質(zhì)變化的重要依據(jù)之一。

        絕緣電阻是指絕緣上所加的直流電壓U與泄露電流I之間的比值:

        R=U/I

        當(dāng)絕緣層加上直流電壓時(shí),沿絕緣表面和絕緣內(nèi)部均有微弱電流通過,對(duì)應(yīng)于這兩種電流的電阻分別稱為表面絕緣電阻和體積絕緣電阻。一般不加特別說明的絕緣電阻均指體積絕緣電阻。

        (一)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

        鐵標(biāo)TJCL254-2013鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)第6.1.3.4條要求標(biāo)準(zhǔn)壁厚電纜20℃和90℃時(shí)的絕緣電阻不得低于標(biāo)準(zhǔn)EN50264-2-1及EN50264-2-2中的相應(yīng)規(guī)定數(shù)值;

        第6.2.3.4條要求小尺寸壁厚電纜20℃和90℃時(shí)的絕緣電阻不得低于標(biāo)準(zhǔn)EN50264-3-1及EN50264-3-2中的相應(yīng)規(guī)定數(shù)值;

        第6.3.3.4條要求薄壁電纜20℃和90℃時(shí)的絕緣電阻不得低于標(biāo)準(zhǔn)EN50306-2表1中的規(guī)定數(shù)值。

        (二)試驗(yàn)方法

        按照EN50305第6.4.1及6.4.2節(jié)進(jìn)行線纜的絕緣電阻測(cè)試,具體測(cè)試方法:

        1.環(huán)境溫度下(20℃)的測(cè)試:試驗(yàn)應(yīng)在長(zhǎng)5m、且經(jīng)過經(jīng)過6.2.1節(jié)試驗(yàn)的線芯試樣上進(jìn)行。試樣應(yīng)在環(huán)境溫度下,在水中至少浸1H,試樣的各端應(yīng)露出水面0.25m。在導(dǎo)體和水之間施加80V至500V的電壓。在施加電壓1min后測(cè)量絕緣電阻,并以1km的數(shù)值表述。

        2.高溫下(90℃)的測(cè)試:試驗(yàn)應(yīng)在長(zhǎng)5m線芯試樣上進(jìn)行。試樣應(yīng)在預(yù)熱至90℃水中至少浸1H,試樣的各端應(yīng)露出水面0.25m。在導(dǎo)體和水之間施加80V至500V的電壓。在施加電壓1min后測(cè)量絕緣電阻,并以1km的數(shù)值表述。

        (三)試驗(yàn)結(jié)果

        由于線纜的絕緣電阻與絕緣材料在工作狀態(tài)下的逐步劣化存在極為密切的關(guān)系,故選擇了兩組線纜進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn):一組新品,生產(chǎn)時(shí)間與試驗(yàn)時(shí)間在兩個(gè)月以內(nèi);另一組新品,在庫房放置半年以上。

        通過試驗(yàn)得到表3、表4結(jié)果數(shù)據(jù)。

        表3

        表4

        三、結(jié)語

        本文通過以鐵標(biāo)TJCL254-2013鐵道客車用電線電纜技術(shù)條件(V1.0)為基礎(chǔ),對(duì)國內(nèi)外軌道交通電線電纜進(jìn)行刮磨、絕緣電阻兩個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,一方面理順了試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求、試驗(yàn)方法;另一方面大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為技術(shù)研發(fā)人員對(duì)同規(guī)格、同系列線纜的設(shè)計(jì)選型提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。

        國內(nèi)企業(yè)在開發(fā)高端的軌道交通用電線電纜時(shí),遇到的主要難點(diǎn)是在絕緣和護(hù)套材料等原材料方面。國內(nèi)在基礎(chǔ)原材料的研究和儲(chǔ)備方面比較欠缺,掌握高端絕緣材料的開發(fā)和應(yīng)用將是打破國外關(guān)鍵原材料壟斷和國外電線電纜在軌道交通領(lǐng)域尚無法完全國產(chǎn)化的關(guān)鍵所在。

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