渦輪蝸桿式電纜終端插拔器研制與應用

冶海平 戴強 李永勝 黃思磊 央青卓瑪

摘 要：文章對于目前開關柜插拔式電纜頭的安裝與拆卸方法進行了研究分析，針對目前采用的裝拆方法的討論分析，提出一種基于渦輪蝸桿和絲杠原理進行安裝與拆卸的新方法，該方法不僅能提高工作效率，還能有效避免常規裝拆電纜終端過程中易造成絕緣錐刮蹭損傷及導電錐變形等情況；推廣應用該工器具進行電纜終端裝拆時工作安全可靠、方便靈活。

關鍵詞：電纜終端；插拔器；渦輪蝸桿

中圖分類號：TM855 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0179-02

Abstract： In this paper， the installation and disassembly methods of switchgear plug type cable head are studied and analyzed， and a new method of installation and disassembly based on the principle of turbine worm and lead screw is put forward according to the discussion and analysis of the present installation and disassembly method. This method can not only improve the working efficiency， but also avoid the damage of the insulation cone and the deformation of the conductive cone in the process of installing and disassembling the cable terminal. It is safe， reliable， convenient and flexible to popularize and apply the device to install and disassemble the cable terminal.

Keywords： cable terminal； plug-in； turbine worm

1 概述

本研究為了改進現有的插拔式電纜裝拆方法容易造成電纜應力錐應力集中、絕緣椎體損傷等問題，研究設計一種電纜終端插拔器，以氣絲桿及渦輪蝸桿原理依據，利用開關柜體預留螺孔設計兩個固定絲桿，將絲桿固定在開關柜絕緣腔室兩側，絲桿上設計渦輪蝸桿驅動裝置及電纜插拔頭固定裝置，驅動蝸桿使電纜頭上下移動從而實現電纜頭在開關柜體絕緣腔中的插拔功能，有效避免以往電纜終端插拔過程中易造成絕緣錐刮蹭損傷及導電錐變形等情況，通過使用專用工器具能有效提高工作效率。保證半固封式電纜終端插拔工作安全可靠、省時省力。

2 研究背景

近年來隨著電網的進一步發展，具有較小占地面積特征的組合電器、環網柜、開閉所等設備逐年增加，而與之配套的出線電纜也相應成倍增加。設備與電纜間均采用預置內腔室插拔固定的形式進行電氣連接，即電纜終端形式為半固封式，從其用途上大體可分為運行電纜終端、試驗電纜終端和封堵終端三類。由于技術上采用電場應力錐與固封機械應力錐二者合一的形式，其整體應力錐各部位材質、部位部件裝配、穩固程度以及內腔室的安裝等工藝要求非常嚴格，加之應力錐部位既是分散電纜切向電場分布、又是消散應力錐推進內腔室中機械應力的核心位置，因此確保應力錐的工藝水平、安裝到位對設備及電纜的可靠運行至關重要！由于負荷增長、試驗檢測及故障處理等均需要將半固封式電纜插拔頭進行插拔處理，也即要將應力錐進行多次地插拔，故而插拔工藝及質量必須保障，否則影響其運行性能甚至引發故障。

目前半固封式電纜終端插拔均采用懸鏈杠桿插入和人力拖拽兩種方式進行。其一采用簡易的懸鏈杠桿工具進行插入操作，操作時將懸鏈的懸掛端固定在充氣柜預留螺孔中進行懸掛固定，而后利用杠桿一端嵌入插拔頭底座另外一端施壓，將插拔頭推入預置內腔室中旋緊固定螺栓即可完成插入操作；其二采用人力在解除底座螺栓的情況下前后、左右搖晃電纜插拔頭局部反復拖拽最終完成拔離操作。此兩種操作形式特別是后者在整個操作過程中無法達到有序、連貫、平穩和受力均勻，從而極易造成應力錐表面損傷、局部尺寸變化、機械應力集中等現象，而這種損傷無法被監測，在長期累積下，影響其內部電場應力錐局部場強分布分散效能降低，引發樹枝放電或局部放電導致加速老化或故障頻發。基于目前半固封式電纜插拔頭插拔形式、所用器具落后，嚴重影響安全可靠運行，造成工作效率和質量低下，亟待研發一種能夠確保半固封式電纜終端插拔的專用工器具——插拔器，以解決半固封式電纜終端安全可靠運行以及提高插拔工藝、質量。

3 問題的解決方法

本插拔器研發總體思路是在不改變原有設備結構的基礎上，充分利用設備結構特征（內腔室底座按裝預留螺孔），結合實際工作現場空間位置和距離，研發一款體積小、重量較輕、易于攜帶、安裝簡易、操作靈活、平穩、受力均衡且具備插入、拔離兩種功能，同時能夠保障應力錐無損傷的產品。基于項目研發總體思路，考慮半固封式電纜插拔頭單獨行進而設備相對固定的特征，結合設備原有預置螺孔，初步設計采用絲杠原理，具體是采用兩根相同尺寸的絲桿、絲母（近乎與絲桿等距）組成，兩個絲桿通體依據設備預置螺孔尺寸進行配置（其上一端各附兩個緊固螺母）；絲母相應位置處各嵌入兩個軸承（C型脹銷限位），兩相對軸承間進行固定連接，連接中心設置電纜固定裝置及渦輪蝸桿裝置，蝸桿兩端設置內四方或內六角孔，如此初步設計大樣完成。操作時首先將裝置固定于設備位置處，然后將電纜插拔頭相應位置固定于裝置上，利用內六角工具嵌入蝸桿內六角內即可驅動操作，形成絲母連同電纜插拔頭的上、下同步移動，最終完成插入、拔離。

4 插拔器設計制作及應用

4.1 插拔器初步設計

本插拔器設計以體積小，重量輕為設計目的，反復論證設計，最大限度減小插拔器的尺寸。設計電纜終端插拔位移以渦輪蝸桿實現聯動功能，操作中只需要驅動蝸桿就能完成電纜終端插拔推進或拔出位移，有效避免了兩邊位移不同步易使電纜終端偏離同心軸造成電纜終端損傷，同時提高了工作效率， 渦輪蝸桿式電纜插拔器設計圖如圖1所示。（圖1中1是絲桿，2是緊固螺，3是緊固備帽，4是內絲管，5是電纜固定卡，6是開口固定卡軸，7是內絲管固定軸承，8是蝸桿內六角，9是蝸輪，10是內絲管固定架連桿，11是電纜固定卡螺母，12是蝸桿，13是蝸桿固定架。）

4.2 插拔器加工及制作

渦輪蝸桿式電纜終端插拔器按設計樣圖委托廠家進行加工制作，制作成品圖2所示，該插拔器的成功研制，改變了電纜接入或拆除過程中無專用工具的現狀，為電纜安裝施工，特別是電纜頭健康運行提供了極高的技術保障，也進一步規范了電纜安裝過程中相應的工藝要求，有效地提升了電纜終端安裝質量及工藝。先后申請發明專利1項，實用新型專利1項，外觀設計專利1項，獲得獎項3項。

4.3 裝置測試及應用

本插拔器在日常工作中進行開展應用，提高了工作效率，使電纜與半固封式電氣設備的推進、拔出方便，簡單易操作，同時在推進、出過程中不傷及電纜和造成隱患，并確保終端與電氣設備接觸可靠和穩定。圖3為將該工器具安裝固定、驅動位移的現場實際圖片，將電纜終端頭固定在插拔器上，然后將螺桿固定在充氣柜預留螺孔中，驅動蝸輪蝸桿后電纜終端向上位移至合適位置，其終端頭完全進入電纜插拔孔，此過程演示了電纜終端頭的插入安裝過程，若反相驅動，則電纜終端頭向下位移，完成電纜終端頭拆卸過程，該插拔器在應用操作時，能有效消散機械應力和分散電場應力分布且同時具備插入、拔出功能；在插拔過程中，其驅動效果平穩、易控。現場實際測試應用圖3所示。

5 結束語

該工器具的成功研制，改變了電纜接入或拆除過程中無專用工具的現狀，為電纜安裝施工，特別是電纜頭健康運行提供了極高的技術保障，也進一步規范了電纜安裝過程中相應的工藝要求，有效地提升了電纜終端安裝質量及工藝。與此同時，該工具的研制及應用極大地減輕了工作人員勞動強度，提高了工作效率，有效減輕了現場安全風險管控壓力。通過不斷改進以及實踐，該插拔器在各變電站內進行測試應用，測試效果得到專業人員的充分肯定；此外，該工具在負荷轉移、試驗檢測等過程中可實現電纜終端頻繁插拔無損傷、高效率，更為重要的是該工具的研制確保了半固封式電纜終端與電氣設備之間的可靠連接，對電氣設備安全穩定運行提供了可靠保障。

參考文獻：

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