一种免压自锁的中低压线路配套连接装置技术研究

0引言

目前,配网中低压线路及发电车导线的连接主要采用以下方式:用液压钳将接续管压变形,再将压力传导至两边导线上,从而将导线压紧。 采用该方式连接配网中低压线路需携带笨重的液压设备和各种工/模具在高空开展作业,施工人员工作强度大,操作时间长,效率低下,存在人身安全隐患;而低压发电车柔性电缆采用多股细铜线,与压接端子压接时易出现压接不牢固或压断股现象,从而导致接触不良,引起发热烧线等问题,加之发电车电缆接入、退出频次高,线耳与导线连接位置受力磨损严重,更易导致绝缘破损,铜线断股。因此,亟需设计一种免压自锁的中低压线路配套连接装置,用于解决中低压线路的连接及低压发电车柔性电缆连接问题,以提高生产效率和安全性。

1初步排查和再评估连接工艺

中低压高空作业频繁且不可避免, 目前的工艺基本上为人工从地面携带工具包,里面装有所需的液压钳设备及各种模具、接续管等,爬上高压铁塔处进行作业。此外,低压发电车与导线的连接有高频次、始终处于振动工况、需反复拖拽的特点,对于端子连接部位及防护部位有极高的要求。针对此实际情况,决定先期安排从工艺创新和提高物料选材标准两方面着手进行改善。

2 安排新工艺及轻便型工具

针对配网中低压线路的现行连接工艺带来的操作时间长、劳动强度大问题,首先安排进行工艺改进,由之前两端在高空作业改为预估好实际长度后先在地面压接好一端,另一端在高空作业的方式。另外一个效率低下、劳动强度高的原因是工人需手持笨重的液压钳在高空作业,时间一长工人普遍感觉疲惫不堪。针对这一情况,经过仔细调研发现,液压钳制造商为了设备续航能力更长而采用大块电池,增加了工具重量。因而专门从市面上采购了锂离子电池,其续航能力是普通电池的80%左右,但重量却可以减轻50%,使设备整体重量减轻了40%左右。此工艺改进可以直接缩短一半的高空作业时间,并减轻工人的劳动强度。

通过现场试验,工人普通反映此方式对于劳动强度有所改善,但还是治标不治本,高空作业本来劳动强度就大,而且没有很好的着力点,尽管使用了较轻的液压设备,但仍不能从根本上解决问题。

3采用多重压接及加厚型护套

低压发电车主要采用柔性电缆与端子进行压接连接,易对软细导线造成压不紧或压伤甚至压断的问题;同时, 目前绝缘防护采用缠绕多重绝缘护套的方式,在频繁振动和拖拽工况下绝缘护套极易脱落、破裂,引起安全隐患。

鉴于此情况,首先将裸露导线与端子压接一次后,再对导线绝缘胶皮进行压接,使裸导线与绝缘胶皮、端子连成一个整体,以减少弯折对于连接处的影响;另外,采取加宽加厚型绝缘胶带包裹导电部位,以获得更持久的绝缘防护性能。但经过实际运行发现 ,采用这两种改善方式对于安全隐患有一定的防范作用 ,但不能解决根本问题 , 即硬性压接天然易受振动影响 ,此外在拖拽、缠绕导线时不能避免对端子与导线连接处形成弯折 ,使导线受伤。最为重要的一点是 , 即使是加厚型绝缘胶带 ,也经受不住与地面直接摩擦 ,磨烂、脱落现象依然存在。

4   提出一种免压自锁连接方案

4.1    研究方法

在工艺革新及更换物料都无法彻底解决上述问题的情况下 ,研究一种免压接、自锁紧的接线装置势在必行。该装置不用液压钳压接 ,只需将剥去绝缘胶皮的导线用手左右来回旋转推入接线器 , 即可实现自动锁紧。免压自锁结构研发灵感来源于膨胀螺栓 ,原理为利用中间配件将外圈配件撑大 ,在安装孔内形成倒扣 ,达到防止拉出的效果。

4.2    研究内容

基于免压自锁结构 , 设计一种配网中低压中间连接型装置 ,适用于配网中低压架空导线驳接。免压自锁装置接头有预制扣位 ,两端互扣后 ,再通过表面的螺纹管锁紧 ,起到稳定有效、长期可靠的抗拉力和电流传输效果 。同时外套冷缩管 ,安装简便又有很好的绝缘防护效果。此装置在相同规格下 ,节约了操作人员高空作业时长近70% , 不用携带笨重的液压工具 ,极大地减轻了劳动强度。

基于免压自锁结构 , 设计一种配网发电车电缆单通连接型装置 ,适用于发电车和导线间连接。采用高耐磨性能冷缩材质(CEMP)覆盖住免压自锁装置 ,并在冷缩管内放置预制弹簧 ,有效增加导线的折弯半径 ,使产品在卷起来时应力不集中于导线与端子的连接部位 ,延长使用寿命 , 同时该装置具有缓冲振动的功能 ,发电车的高频振动不会对其连接效果造成损害。此装置解决了压接产品受振动易松动、绝缘胶带易被磨烂甚至脱落、导线易被折弯受伤甚至断裂问题 ,减少了安全隐患 ,延长了产品使用寿命。

4.3    研究结果

4.3. 1   免压自锁连接结构

免压自锁结构(图1)原理:多股导线进入产品内时 ,被一个设置于产品中心的尖锥状配件呈伞状分开,同时用手力左右来回旋转导线及产品,让多股导线均匀分散开。由于进入通道设置成台阶状,导线通过时被迫产生弯曲变形。锥轴后面安装有弹簧,在导线刚进入时会被压缩,使锥轴和线孔座的间隙加大以方便导线进入。在导线全部进入产品内后,锥轴在弹力作用下紧贴住导线,缩小其与进线孔口部的间隙,并让分散开的导线紧密贴合于管座内壁。此时,导线已经弯曲变形并包裹住了中间的锥轴,在有外力往外拉动时,导线和锥轴一起被卡在进线座口部,防止其脱出[1]。为了应对外部振动带来的导线与接头间隙加大的趋势,在锥轴尾部设有紧固螺丝[2],其安装于管座的尾部孔内,其向前的推力可直接施加于锥轴尾部,让锥轴更加持续紧贴于导线,缩小与线孔座的间隙,达到锁紧目的。

4.3.2   配网中低压中间连接型装置

在免压自锁结构基础上 ,研发设计配网中低压中间连接型装置 , 由接线筒(包括线孔座 、锥轴 、弹簧、紧固螺丝等配件)、公螺纹管、母螺纹管、冷缩管等组成 ,如图2所示。

其中,接线筒的尾部有大于外圆的安装公母螺纹管的台阶和钩状特征。其安装方式为先比照产品表面刻度线标记剥去相应长度的绝缘胶皮,然后将多股导线对准产品口部,左右来回相互旋转的同时往里全部插入,在裸露导线全部推入装置内后,用六角扳手按顺时针方向拧紧紧固螺丝。按相同方式安装好另外一端后,将接线筒尾部的扣位相互扣住,按顺时针方向拧紧公母螺纹管,最后将冷缩管置于产品中心抽完中间的塑料条即可(安装前需将冷缩管先套于导线上,公母螺纹管分别套于接线管两边)。

4.3.3   配网发电车电缆单通连接型装置

在免压自锁结构基础上 ,研发设计了一种配网发电车电缆单通连接型装置 ,如图3所示 , 由接线端子(包括管座 、线孔座 、锥轴 、弹簧等配件)、紧固螺丝、弹簧套、高耐磨性冷缩管组成 。安装时将导线比照产品表面的刻度线到管口长度剥去相应长度的绝缘胶皮 ,再将导线全部平直推入到产品内 ,且绝缘胶皮也伸进管口约30 mm ,再用六角扳手按顺时针方向拧紧紧固螺栓 ,最后按顺时针方向旋转套入外弹簧套 ,并将其头部的扣钩扣入产品背部的扣孔内 ,再将高耐磨性冷缩管置于产品中心位置 ,抽完头部的塑料条即完成整个安装过程(安装前需将冷缩管先套于导线上)。

5结论

1)针对传统中低压压接端子需要液压钳进行压接,易造成导线断股,致使载流量不足,且接触面积有限(只可达到50%~70%)、高空作业劳动强度大、连接效率低等痛点,提出一种采用免压自锁技术的中低压线路配套接线装置,它无须压接,具有即插即锁功能,不伤导线且导线可内外接触,接触面积大(可达到70%~90%)。该装置具有温升低、使用寿命长、连接强度低、作业效率高等诸多优点,能够提升安装效率与连接可靠性,有效减轻一线作业人员的高空作业负担。2)针对低压配电发电车采用柔性电缆与端子压接,易造成压不紧或压伤甚至压断导线,且经常在高频振动、反复拖拽和折弯工况下使用,使裸露导线被割伤、绝缘胶带被磨破的不足,设计一种采用免压自锁技术的配网发电车电缆单通连接型装置,配有外弹簧及耐磨损的冷缩管,能有效减轻高频振动对于连接部位的影响,并防止经常拖拽、折弯对裸露导线造成伤害而引起安全隐患。耐磨损的冷缩管外护套紧紧包裹住外弹簧及接线端子和导线,使它们连为一体,能够有效防止磨损,减缓振动,延长使用寿命,保障电流安全可靠传输。3)采用免压自锁技术的产品已在国家电力、铁路及轨道交通、石油等各行各业有大规模应用,其运行稳定可靠,产生了显著的经济效益和社会效益。

[参考文献]

[1] 李树聪.电气连接自锁端子:CN104577402B[P].2017-01-11.

[2]王德胜,刘爱兰.一种免压 自锁接线器:CN216355110U[P].2022-04-19.

《机电信息》2025年第15期第22篇