白 锋，容长生，寇树仁，侯晓燕

（1 中车大同电力机车有限公司，山西大同 037038；2 中国国家铁路集团有限公司，北京 100844；3 中车戚墅堰机车有限公司，江苏常州 213011）

电线电缆作为电力机车的血管，担负着电力机车能量传递、控制信号传输等重要任务。其可靠性高低直接关系着机车的正常运用和行车安全。对于和谐型电力机车而言，按照功能分类，机车上的电线电缆主要分为主电路、辅助电路和控制电路。文中对主、辅、控电路的线缆进行分析。

按照检修规程管理办法，和谐型机车C6 修分为3 个阶段：验证修阶段（5 台）、批量试修阶段（30台）、常规修阶段。目前HXD1、HXD3、HXD3C型机车常规修规程已发布。其他几种车型验证修、批量试修规程也已确定。其中关于线缆的检修情况见表1：

表1 和谐型机车C6 修线缆检修内容对比表

由表1 可以看出，目前HXD1型机车C6 修已经实现电缆不更新。而其他几种车型对电线电缆的检修除主电路以外，辅助电路和控制电路主要以更新为主，缺乏系统的检测和研究。

为了深入贯彻落实中国国家铁路集团有限公司对C6 修数据检修、精准检修、经济检修的理念和可靠性全面恢复的定位，建立机车全寿命周期大数据分析平台。在C6 修时对机车上的电线电缆进行系统的研究分析，不仅可以掌握和谐型电力机车在运用一个C6 修周期后，机车上电线电缆的老化状态和质量变化规律，同时也可以积累宝贵的检测数据，为后续机型C6 修规程的制定和优化提供数据支撑。

1 线缆老化原因分析

通常电线电缆老化故障的最直接原因是绝缘降低被击穿。导致线缆绝缘降低的因素很多，根据实际机车运用经验，归纳起来有以下几种情况：

1.1 外力损伤

在电力机车线缆中，部分线缆因固定不良或者防护不到位，导致线缆接磨，造成线缆绝缘破损。此类故障多出现于有相对位移的部位，如车体与转向架连接线缆。

1.2 绝缘下降

由于外部环境影响，如雨天或者南方潮湿天气，造成线缆绝缘下降导致击穿故障。

1.3 化学腐蚀

因机车部分部件漏液，如空调冷却液、变流装置冷却液泄露，导致线缆被浸泡腐蚀，造成线缆绝缘损伤老化。

1.4 长期过负荷运行

由于机车长时间高负荷或过负荷运行，线缆持续发热，导致线缆绝缘加速老化。

1.5 其他原因

主要包括线缆的使用环境等。由于电力机车内部较为封闭，部分电气屏柜内更是通风不良，且有电阻、电容等发热部件。高温的运用环境也会加速线缆绝缘老化。

2 和谐型电力机车C6 修电缆不更新可行性分析

2.1 从电缆选型分析

通 过 对 比 分 析HXD1、HXD2、HXD33 种 车 型，可以得出和谐型电力机车上主要工作电压，见表2。其他车型如：HXD1B、HXD2C、HXD3D等，虽然电压不能完全与这3 种车型一致，但其电压等级基本相同，不再列举。

表2 和谐型机车主要工作电压对比表

各个主机厂在机车设计电缆选型之初，就充分考虑了电缆承受电压的冗余量。以HXD2型机车为例，其主电路选用了3 000 V 电压等级电缆，实际运用电压为950 V；辅助电路选用了1 500 V电压等级电缆，实际运用电压为380 V。电缆的电压等级远远高于实际运用电压，这样既保证了机车电路安全性，也为和谐型电力机车C6 修电缆不更新留下了余量。

2.2 从电缆设计寿命分析

通过研究和谐型电力机车所用电缆的技术规范可知，大部分电缆都在技术规范中规定了设计使用寿命。以某型高压电缆（3 000 V、1 500 V）为例，其设计寿命为：120 ℃条件下连续使用；140 ℃条件下累计使用20 000 h。可以看出，其使用寿命与其运用环境有着重要的联系。在合适的工作环境下，电缆的使用寿命远大于C6 修周期，不必更新。

3 检测项点分析

根据中国国家铁路集团有限公司对C6 修可靠性全面恢复的工作定位。完成C6 修的和谐型电力机车，其电路系统必须能够安全、可靠的传输电能及信号。通过对HXD1、HXD3、HXD3C、HXD2等车型在验证修和批量试修阶段机车线缆状态的调研发现：C6 修入厂机车线缆状态良好，功能正常。由于C6 修机车毕竟使用了十多年，机车电缆均存在不同程度的老化，我们不能完全按照新造时的检测标准来衡量C6 修时的线缆。因此我们在C6 修阶段，根据线缆的老化原因提出有针对性检测要求。既要保证C6 修后的机车电线路的安全性、可靠性，也要考虑检测项点的准确性和适用性，同时兼顾经济性。具体项点如下：

3.1 良好的导电性能

即导体的电阻要小，从而保障导线通过电流时产生的导线损耗较小。导电性能可通过导体直流电阻反应出来。我们可以使用比较法，同时检测两组（或多组）相同型号规格的新品线缆和C6 修机车上取样的线缆。比较两组线缆的直流电阻值，从而评估C6 修机车线缆的导电性状态。直流电阻测量可采用单臂直流电桥或双臂直流电桥，具体检测方法可参照GB/T 3048.4-2007 电线电缆电性能试验方法第4 部分：导体直流电阻试验［1］。

3.2 优良的绝缘性能

良好的绝缘性能要求线缆绝缘层的绝缘电阻要高；绝缘层被高电压破坏（击穿）的抵抗能力要强，即绝缘层的击穿试验电压值要比工作电压有较大的裕度。此项可通过绝缘电阻试验检测和工频耐压试验检测。

3.2.1 绝缘电阻试验

绝缘电阻是电线电缆绝缘特性的重要指标，它反映了线缆承受电击穿或热击穿的能力，同时也反映了绝缘材料在工作状态下的耐损耗的能力。绝缘电阻可用直流比较法和电压电流法检测。具体检测方法可参照GB/T 3048.5-2007 电线电缆电性能试验方法第5 部分：绝缘电阻试验［2］。

3.2.2 工频耐压试验

电线电缆的绝缘强度取决于其绝缘结构与绝缘材料承受电场作用而不发生击穿破坏的能力，因此需要通过工频耐压试验来判断其性能好坏。耐压试验须按照检修技术规程的规定进行，并不得发生击穿或闪络。

3.3 良好的机械特性

线缆在电力机车中，虽然大部分都处于线槽、线管之中，并有可靠的固定和绑扎，但也有部分线缆处于受力状态，如部分屏柜之间的连接线缆、车体与转向架之间的连接线缆等。因此在C6 修时对线缆原始机械性能进行检测很有必要。线缆原始机械性能主要检测3 个方面：即电缆绝缘厚度和外形尺寸、电缆的抗张强度及断裂伸长率。

3.3.1 绝缘厚度和外形尺寸

测试方法：线缆的绝缘厚度和外形尺寸测量时，可采用读数显微镜或者放大倍数至少10 倍的投影仪对线缆试样进行测量。采用比较法同时测量新品线缆和C6 修线缆，C6 修线缆绝缘厚度和外形尺寸变化不得超过新品的±5%。

3.3.2 抗张强度

抗张强度即拉伸线缆试样至断裂时记录的最大抗拉应力测试方法：选取至少5 条线缆试样，且每条试样的取样长度为100 mm。然后使用拉力试验机对线缆试样进行测量并记录相应数据。

3.3.3 断裂伸长率

断裂伸长率即线缆试样拉伸至断裂时，标记距离的增量与未拉伸试样的距离的百分比，一般电力机车使用线缆的抗张强度和断裂伸长率标准值见表3。

表3 线缆抗张强度和断裂伸长率参考标准

3.4 防止线缆绝缘层热老化

电缆在传输电流时，电缆因导体电阻发热、介质损耗发热等，其本身就是一个热源。而温度会影响线缆绝缘老化。因此在C6 修时，应通过线缆热老化试验和热延伸试验，来确定和谐型电力机车在C6 修阶段的线缆状态和质量变化规律。

热老化试验是将线缆试验放入烘箱中加热，加快其老化速度，然后进行拉力试验，测量老化后的抗张强度和断裂伸长率。此项试验每种待测线缆须选取3 段约200 mm 长的线缆（尽可能靠近老化前拉力试验取样附近），将选取的线缆试样垂直悬挂于烘箱中部进行烘烤，然后进行拉力试验。具体试验方法可参照GB/T 2951.12-2008 电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法第12 部分：通用试验方法—热老化试验方法［3］。电力机车线缆热老化试验参考标准见表4。

表4 线缆热老化试验参考标准

4 检测取样分析

根据目前和谐型电力机车C6 修检修流程，共分为验证修、批量试修和常规修3 个阶段。其中验证修为5 台，批量试修为30 台。考虑到机车检修的经济性，C6 修线缆检测取样可采用分阶段分批次进行。具体如下：

（1）验证修阶段：每台机车均须检测，按照线缆型号规格，每种线缆按规定标准取样检测。

（2）批量试修阶段：抽取单号机车取样检测，按照线缆型号规格，每种线缆按规定标准取样检测。

（3）常规修阶段：以5 台机车作为1 组，随机抽取其中1 台机车取样检测，按照线缆型号规格，每种线缆按规定标准取样检测。共检测5 组。

5 结束语

通过对和谐型机车C6 修时线缆主要老化原因进行分析，针对性地提出了对应的检测项点及取样方案。通过以上检测项点可以有效检测出C6 修时机车电缆质量状态，对检测合格的线缆继续使用，对检测不合格的项点进行更换。既保证了机车C6 修的检修质量，又可以极大地节约C6 修检修成本，符合中国国家铁路集团有限公司经济检修的理念要求。