用于配电架空导线的低压紧箍线夹的研制

1项目研究背景

近年来,随着我国国民经济持续快速发展,电力消费需求越来越大,特别农村经济收入的增长,导致用电负荷越来越大,导线线径也越用越大。常用于配电架空导线的紧固装置,可以归类为两种:（1)手绑式扎线,其通过缠绕的方式将导线与绝缘子紧紧地缠在一起。（2)导线固定线夹,是一种将导线与绝缘子整体或分体结合的夹具。

手绑式扎线的优点:就地取材,成本低,施工方便。但是,手绑式扎线工艺存在明显缺点:（1)易氧化。扎线随着日久氧化而性能下降,引起导线与绝缘子松脱。（2)紧固力不足,抗拉能力弱,握力差。这是由于扎线材质较软导致的,当紧固性能下降后,导线与导体发生摩擦,日久容易致使绝缘层破损,引起导体带电,导致触电事故的发生。（3)重复利用率低,寿命短,经济效益差。由于扎线本身材质较软,受力到一定程度会变形且不会复原,重复使用会影响美观和性能。（4)受工人手艺水平影响,安装质量难以得到保证且安装效率低。（5)不适合作为样板标杆示范使用。

导线固定线夹的优点:（1)紧固力强。紧固机构一般采用螺栓式,能借助工器具固定,相比纯手工固定有很大优势。（2)结构简单。一般采用整体或分体包裹式,技术设计难度小。（3)操作便捷。通过螺栓固定的方式,可以借助电动工具,有效提高安装效率。（4)外观整洁。采用标准件设计,厂内加工,现场安装方便。缺点:（1)尺寸质量较大。一般采用整体或分体式设计时,为保证性能,线夹尺寸一般都大于绝缘子。（2)造价高、推广难度大。产品尺寸质量和材质,直接影响到产品的造价,项目收益低下。

由于上述两种导线固定方式至今仍存在各自明显的缺陷,有必要设计出一种快速、紧凑、可靠的固定机构,以期通过简单操作就可以达到预期效果,有效提高安装效率,因此一种新型导线固定装置一低压紧箍线夹应运而生。

2产品设计思路

2.1如何提高安装效率

对比分析手绑式扎线与导线固定线夹的安装效率,我们发现两者操作机构完全不同:手绑式扎线,其缠绕式的安装工艺,完全依靠人手完成,实施效率较低。而导线固定线夹,其螺栓式的操作机构,可以使用扳手或套筒,乃至借助电动工具操作,安装效率明显高于手绑式扎线。经对比发现,相较于手绑式扎线,导线固定线夹的安装时间缩短约75%。因此,对于低压紧箍线夹,我们设计采用螺栓式操作机构,在满足应用的条件下,尽量减少螺栓数量。

2.2如何在节省空间的条件下提高紧固效果

对比分析手绑式扎线与导线固定线夹的紧固效果,我们发现两者的工作机构完全不同:手绑式扎线,其缠绕式工作机构对作用物的尺寸适应性强,固定于绝缘子可防止轴向作用力,其紧凑的结构设计适合于绝缘子端使用:而导线固定线夹,虽然其夹紧式机构的机械强度较大,紧固效果好,但若用于固定绝缘子,则占用空间较大,要想设计紧凑难度较大,故更适合于导线端使用。因此,对于低压紧箍线夹,我们的设计方案是绝缘子端采用缠绕式机构,导线端采用夹紧式机构,这样既可以发挥两者优点,又可以节省空间。

2.3如何降低产品造价成本

通过分析导线固定线夹的固定方式存在的缺点,我们发现导线固定线夹的固定方式一般可以分为两种:（1)整体固定式:（2)分体固定式。在同种材质条件下,整体式固定线夹的体积、重量、加工难度要大于分体式。因此,考虑到加工成本,低压紧箍线夹采取分体固定式设计。考虑到低压紧箍线夹使用寿命应等同于整体项目的全周期寿命,故结构材质选用耐腐蚀、耐冲击、耐老化的材质,如不锈钢、铝合金等。考虑到低压紧箍线夹的绝缘效果,材质选用PE塑料覆盖。

3设计方案

图1为低压紧箍线夹夹紧导线示意图。

（1)导线固定装置,包括绝缘子端锁紧装置、导线端固定装置,导线端固定装置设有双耳咬线扣1,双耳咬线扣1设有第一突出部11、第二突出部12、凹槽13,凹槽13设于第一突出部11、第二突出部12之间,绝缘子端锁紧装置设有双丝扎箍2、锁紧件3,双丝扎箍2包括第一箍21、第二箍22、连接部23、开口部24,锁紧件3穿过连接部23与开口部24之间的夹缝与双丝扎箍2连接,第一箍21与第一突出部11连接,第二箍22与第二突出部12连接。

（2)锁紧件3设有螺栓31、卡紧片32、螺母33,卡紧片32与开口部24连接,螺栓31穿过卡紧片32与螺母33连接。

（3)卡紧片32设有第一卡孔、第二卡孔和螺纹孔,卡紧片32通过第一卡孔、第二卡孔与开口部24连接,螺栓31通过螺纹孔与卡紧片32连接。

（4)第一箍21、第二箍22均为C形结构的钢圈。

（5)凹槽13为圆弧形结构。

（6)凹槽13内设有螺纹。

经检验,低压紧箍线夹的安装耗时约在15s内,安装效率比手绑式扎线提高85%,比同类固定线夹提高56%。低压紧箍线夹的握力测试显示达到2.6kN,比手绑式扎线提高110%,比同类固定线夹提高30%。

4经济及社会效益

4.1经济效益

经测算,低压紧箍线夹的项目全寿命周期投资比手绑式扎线降低21.88%,比同类固定线夹产品降低68.44%。

4.2社会效益

（1）减少建设投诉,降低延期投产风险。产品紧固性能提高,直接减少了街码用量,间接减少了由于安装街码导致的居民投诉,保证项目的施工进度,降低延期投产的风险。（2）创建精品工程,树立企业良好形象。街码用量的减少,施工工艺的改进,项目施工质量的提高,有利于打造更多的精品工程,为企业树立良好的品牌形象。（3）降低运维成本。产品可重复利用,寿命覆盖项目全周期,可达到免维护的效果,有效减少后期运维成本和难度。（4）提升线路安全水平。产品紧固力提高,降低导线与街码摩擦接触而刮伤绝缘层的概率,减少由此产生的人身触电事故。（5）降低作业风险。运用低压紧箍线夹,减少了高空作业时间,降低了高空作业带来的人身安全风险。

5结语

低压紧箍线夹大大提高了配电架空导线的架设工艺技术水平,同时具备较高的复制推广价值。将低压紧箍线夹应用于样板工程项目,能有效降低整体项目全生命周期的造价,对提高项目整体效益起到促进作用。