0 引言
机场飞机充电电缆主要用于机场地面电源车为飞机输送电能,连接飞机一端与航空电缆插头配套使用。如今,国内民航机场普遍采用桥载400HZ的电源给停驻机场的飞机供电。这样能使飞机停驻时不用燃烧航空燃料来提供电力和照明,起到了良好的节能降噪作用。
1 400HZ系统机场飞机充电用电缆的现状和分析
由于该电缆应用场景苛刻,不仅要有一般电力电缆传输电能的特性,同时需要兼顾电压降、相间平衡性、耐磨损、柔软等特殊性能要求;国内厂家由于没有相关标准指导,只能仿制进口产品或者采用YCW型橡套电缆代替,这些电缆经过多次收、放使用后就会出现扭曲变形,甚至断芯现象(见图1),造成供电故障且更换成本高昂。
图1 电缆扭曲变形
针对电缆扭曲变形、甚至断芯的问题,结合对故障产品的使用环境发现,该电缆主要有以下几种使用情况:
(1)电缆安装敷设在桥载设备收放卷筒内,当飞机停靠在桥载设备时,将电缆从卷筒内放出,电缆端部插头连接飞机插座给飞机供电;
(2)电缆圈绕在电源车上,当飞机停靠在停机坪时,将电缆从电源车拉下,电缆端部插头连接飞机插座给飞机供电;
(3)电缆收放在停机坪地井内,当飞机停靠在停机坪时,打开地井供给盖,将电缆从地井里拉出来,电缆端部插头连接飞机插座给飞机供电;
以上三种使用情况,发现使用过程中电缆局部弯曲半径达到2倍的电缆外径,电缆频繁的受到弯曲、拉伸等复合应力作用,最终造成扭曲变形、甚至断芯的影响。
经过多次的考察和取样分析,要改变上述使用的情况,需增加导电线芯的柔软性、抗拉强度、相对滑移性和抗弯曲能力,从而在一定程度上延长电缆的使用寿命。
2 改进措施
2.1 增加缆芯的柔软性
400HZ系统机场飞机充电用电缆一般为多芯绝缘线芯一起绞合成缆,因此绝缘线芯导体的柔软性和成缆绞合节径比对电缆的柔软性起着至关重要的作用,具体改善方法如下:
(1)在绝缘线芯导体截面积不变的情况下,减小单丝直径,增加导体根数,并采用束绞、复绞的结构,从而增加绝缘线芯导体的柔软性和强度。
(2)结合MT818-2009《煤矿用电缆》中采煤机的规定,导体束丝节径比不大于25,束绞节径比不大于20,复绞节径比最外层不大于14,;缆芯的绞合节径比不大于9,这样能够有效的增加缆芯的柔软性。
2.2 增加线芯间的相对滑移性
电缆在使用过程中,因为频繁移动弯曲和拉伸会使内部绝缘线芯来回移动,在移动过程中由于线芯间摩擦阻力影响,电缆结构发生畸变,绝缘线芯“起笼扭曲”,缆芯“拱起”,造成电缆弯曲变形。为保证电缆弯曲、拉伸过程中,绝缘线芯具有相对的滑移性,以保证应力的及时分散和均匀,在绝缘线芯外绕包一层类似聚酰亚胺带材质类的带材,减小线芯内部的滑移阻力,加大相对移动,从而释放缆芯内部的扭转应力,可有效延长电缆的使用寿命。
2.3 改善绝缘、护套材料
电缆的使用寿命也受绝缘和护套材料的机械性能的影响。只有保证足够的含胶量,绝缘和护套材料才能有良好的机械物理性能和耐老化性能;特别是材料应具有足够的伸长率、抗张强度和抗撕裂性能,这几个指标直接关系到绝缘和护套对线芯和缆芯的保护能力和避免应力的过分集中,使线芯免受短时间破坏性应力的冲击,从而延长电缆的使用寿命。
3 结束语
400HZ系统机场飞机充电用电缆经过设计和工艺改进,减少导体的单丝直径、导体绞合节径比和成缆节径比,增加导体的柔软性;在绝缘线芯上绕包聚酰亚胺带增加线芯的相对滑移性,释放缆芯内部的扭转应力;改善绝缘和护套材料机械性能;综合这一系列改进措施,改进后的电缆按照MT818.1-2009中第6.10条进行抗弯曲试验,弯曲10000次后电缆未出现短路、断路的现象,大大延长了电缆的使用寿命。
作者:邓海军1 彭二磊2 潘碧霞1
(1.江苏中煤电缆有限公司;2.无锡江南电缆有限公司)