一种高压橡皮电缆修补方法

张超超，李娟娟，迟先吉

(兴乐集团有限公司，浙江 温州325604)

0 引言

额定电压3.6/6kV及以上橡皮绝缘电缆简称高压橡皮电缆或橡皮高压电缆。其主要应用在大型工程设备、矿井矿山等场所的移动电源连接，因此客户一般要求电缆定长生产。高压橡皮电缆的绝缘线芯采用三层共挤连硫生产线，即导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽一起挤出。缺陷产生后只能在收线处或局放、耐压后才能发现，如不能对绝缘线芯进行修补则会造成线芯分段库存或剥皮的巨大经济损失;如修补后不能满足标准要求，则又会给用户带来很大的安全隐患，因此高压橡皮电缆的修补及验证方法是电缆企业研究的难题。经多年的研究及摸索，我们总结出一种高压橡皮绝缘线芯修补方法，下面对这种修补及验证方法进行简要介绍。

1 绝缘线芯的修补

高压橡皮绝缘线芯的结构:第5种导体、导体绕包屏蔽层、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽。

高压橡皮绝缘线芯的修补主要分三个部分:导体及导体屏蔽层的修补;绝缘层的修补;绝缘屏蔽层的修补。

修补工具:锡焊焊枪、磨光机、压模机、涂抹器、吹干机。

1.1 击穿点查找

绝缘线芯的缺陷有两大类，一是表面缺陷(熟胶、刮伤等可见缺陷)，二是内在缺陷(耐压击穿、绝缘电阻等需检测才能表现出来的缺陷)。表面缺陷目测即可发现，因此在绝缘线芯编织前(金属编织层修复难度较大)应进行耐压试验，试验电压可根据实际情况提高1～3 kV，有内在缺陷时可提前发现，然后采取必要的修补措施。绝缘击穿点一般采用脉冲法进行查找，查找时应特别注意冲击时间的控制，避免绝缘层受到大面积烧伤和导体损伤。

1.2 导体及导体屏蔽层的修补

导体受损时应对导体进行修补。一般导体损坏的面积都比较小，将导体单丝理顺并用锡焊固定，然后把锡焊处处理平整。修复处焊点要小且牢固。

导体屏蔽修补前应在导体上垫一层半导电带，防止导体修补留下的棱角刺破导体屏蔽。导体屏蔽采用热塑型材料时可用热吹风进行修补;如采用热固型材料时应采用半导电粘合剂将屏蔽胶(生)与导体屏蔽固定住，绝缘压膜时即可紧密结合在一起。

1.3 绝缘层修补

绝缘层修补是线芯修补的关键，绝缘层的修补采用压模修补的方式进行，压模机及模具示意图见

图1 压模机及模具示意图

(1)压模机参数选取

压模机参数包括:温度(℃)，咬合时的压力(MPa)，时间(min)。温度选取，以平板硫化仪试验时设定的温度为基础，根据批量生产时蒸汽温度设定压模温度。压模时间选取，以平板硫化仪测出的最佳硫化时间为基础，根据批量生产时的硫化时间选取压模时间。一般40%含胶量乙丙胶设定温度在175～185℃，时间15～20 min。

压模机咬合时压力的选取与模具温度和时间不同，温度和时间是定量，一旦确定就不再改变，而压力值是一个变量，它会随时间的增长而变小(咬合压紧以后胶料受热塑化，流动到没有饱满的其它缝隙中，导致压力减小)。所以压模咬合时的压力为一个范围值，且压模修补时应密切关注压力值使之不低于1.0 MPa。

(2)模具选取

压模采用的模具一般采用45号钢，其选用没有特殊要求，只要导热良好，不易变形、生锈即可。模具尺寸要较绝缘线芯外径大0.5～1 mm，模具应添加定位销，防止咬合时发生偏移。

(3)绝缘修补

绝缘层修复采用重叠绕包胶料，使缺陷处外径略大于正常线芯外经，再通过压膜机压制硫化。绝缘料绕包时一定要保证用力均匀，且绕包时应注意清洁。绕包后外径应较模具大1～2 mm。绕包完成后线芯外应绕一层耐高温带，防止绝缘表面过度氧化。按选定温度、时间、压力修补。取出线芯后观察线芯表面是否圆整，如线芯圆整则修补基本成功;如线芯边缘有嵌入说明绕包过厚或模具偏小，需重新压制。绝缘修补好后应先冷却，冷却后去皮、打磨圆整。

1.4 绝缘屏蔽修补

绝缘屏蔽修补一般采用涂覆半导电材料，然后包覆半导电带。半导电涂层应均匀且涂层长度略大于缺陷压模长度，确保与原绝缘屏蔽层接触良好。

2 修补线芯验证

修补后线芯的验证主要分两个方面:电气性能验证和机械性能验证。

修补后线芯的验证所需设备:绝缘电阻测试仪，局部放电测试系统，交流耐压试验系统，热老化试验箱，微控式拉力试验机。

2.1 电气性能验证方法

电气性能验证分别对线芯修补前后的耐压试验、绝缘电阻值和局部放电量进行比对测试，检测方法按常规试验方法操作。表1中为比对数据，数据显示修补前与修补后绝缘线芯的绝缘电阻值和局部放电量无明显规律性变化，且均符合标准要求。验证方法如下:

(1)生产高压橡皮绝缘线芯时，多生产1～2 m;

(2)线芯先做浸水耐压试验，再测得局部放电量和绝缘电阻值;

(3)在绝缘线芯头端或尾端人为进行压模修复;

(4)测得修复后线芯的耐压试验、局部放电量和绝缘电阻值。

表1 线芯修补前后数据对比

2.2 机械性能验证方法

机械性能验证分别对修补线芯接缝处和修补处进行空气箱老化试验，试验方法符合GB/T 2951.12—2008规定。图2为根据试验数据绘制的变化曲线图。从图中可看出在标准规定的老化条件下(7 d)修补后的绝缘材料性能完全满足标准要求，10 d和14 d的老化性能基本不变，同样能满足标准要求。验证方法如下:

图2 修补后线芯机械性能变化曲线

(1)取一根(6±1)m的高压绝缘线芯，等距(每60 cm左右)制6个缺陷;然后使用同一模具、材料，在相同压力、温度和硫化时间的条件下修补6个缺陷。

(2)从整根线芯的头、中、尾没有修补的地方取样，按GB/T 2951.11—2008要求测出抗张强度，断裂伸长率;取头、中、尾三个值的平均值为本线芯未老化前的抗张强度和断裂伸长率数值。

(3)修补好的线芯按缺陷点位置分成6段线芯，放入烘箱。烘箱温度按GB 7594.8—1987中规定取(135±2)℃，对6根线芯进行空气箱热老化试验;老化时间7×24 h后提出两个样，检测其强度和伸长率;老化时间10×24 h后再提出两个样，老化时间14×24 h后取出最后两个样进行测量。

(4)每根线芯制片时，均应取5个接缝处试样和5个模具内无接缝的试样，将同时取出的两根线芯测试结果的平均值作为比对数据。

3 结束语

本修补方法适用于绝缘线芯大部分缺陷的修补，但对于绝缘层彻底没有的线芯不适用，因为偏心无法保证。实验证明接头部分的电气性能和机械性能完全满足标准要求。老化时间两倍于标准要求时抗张强度变化率略有超标。接缝部分和无接缝部分断裂伸长率无明显变化，且符合标准要求。如有需要可缩短老化时间，密集检测次数，已获得更为精确的数值及图表。当接缝处强度、伸长率不合格或临界时可添加弯曲类试验加以验证。

［1］GB/T 2951—2008电缆和光缆绝缘和护套材料通用实验方法［S］.

［2］卓金玉.电力电缆设计原理［M］.北京:机械工业出版社，1999.

［3］GB/T 7594—1987电线电缆橡皮绝缘和橡皮护套［S］.