一種便攜式接地線連接頭的研制

蔡祖建，林華盛，焦康

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

接地線是將已停電設備臨時短路接地的一種安全工具。對高壓設備進行停電檢修或進行其他工作時，其作用是防止設備突然送電或鄰近高壓設備產生感應電壓對人體產生危害，同時釋放斷電設備的剩余電荷，以此保護檢修人員的人身安全[1]。接地線在使用時其接頭必須可靠地掛接在鋁金屬導線上，因此接地線接頭在使用安裝時要有一定的初始夾緊力，以保證在受到外力作用時不能夠脫落，同時接頭應具有低阻值。

針對傳統接地線接頭自身結構及使用時所存在的問題，本項目中對傳統接地線接頭進行了改良：改良了接地線高壓端接頭與導線的接觸方式；增加了防脫落機構以及安裝操作裝置。根據電氣和荷載校核，證明該接地線改造方案是可行的，滿足《安規》規定要求，且具有以下方面的優勢：增大接地線高壓端接頭與導線接觸面積；增加換向操作功能，使接頭能適應不同的操作位置；增加防脫保護功能；該改造方式便于現場作業攜帶和掛接地線[2]。

1 便攜式接地線接頭的技術方案及工作原理

傳統的接地線接頭結構通常為螺旋壓緊式和舌型壓緊式。操作人員在使用螺旋壓緊式接地線夾時須手持接地操作桿，持續垂直用力旋轉接地操作桿使接地夾不斷壓縮，最終完成接地線安裝操作。但在實際操作中存在“人身及設備安全風險”的問題。而舌型壓緊式接地線夾在使用時只需要操作人員利用接地操作桿把接地線夾掛在金屬導線上，通過彈簧舌片，利用彈簧壓力將待接地導線夾緊在接地線夾里，使接地線與導線可靠連接。然而，該接地線夾因其自身結構原因，在懸垂豎直導線上掛裝或遇到大風時，連接不穩固，容易使導線從線夾滑脫，加大了檢修人員的作業風險，不能很好地滿足檢修作業需要[3]。以上兩種形式的接地線夾都是利用接地操作桿將線夾掛接在待接地導線上的，均存在一定程度的弊端。

通過分析傳統接地線接頭自身結構及使用時所存在的問題，本項目所研制改良的便攜式接地線連接頭具有以下特點：

①為使接地線連接頭快速準確地夾持住導線，將接地線連接頭夾口前端設計成帶有導向作用的喇叭口狀，使得待接地導線可順著夾口的導向輕松快速進入夾口處。

②在接地線連接頭的固定夾口與活動夾口的連接處安裝彈性扭簧使活動夾口閉合后可牢牢地夾持住待接地導線。

③在活動夾口下端處設計一個閉鎖頂桿，通過旋擰接地操作桿使閉鎖頂桿頂住活動夾口，防止因外力導致接地線連接頭從導線上脫落。

④通過齒輪傳動機構，接地線連接頭夾口與接地操作桿可在橫向和縱向兩個方向轉換，方便工作人員操作。

⑤將接地線連接頭的夾口加寬以加大與待接地導線的接觸面積，同時選用低電阻率的材料，降低接地回路的接觸電阻，確保整個接地線的電氣接觸良好。

2 便攜式接地線連接頭的結構設計

便攜式接地線連接頭主要是由固定夾口、活動夾口、齒輪換向機構、橫向操作桿接頭、縱向操作桿接頭、閉鎖頂桿等部件組成。首先固定夾口與活動夾口由于扭簧的作用在初始狀態時始終是自動閉合著，同時夾口端設置有較大的導向角，在安裝時待接地導線可順著導向角快速進入夾口內。固定夾口、活動夾口與待接地導線的接觸面設計成圓弧槽，并且夾口圓弧槽面加寬，帶有圓弧槽面的夾口包住導線，可增大與導線的接觸面。導線進入圓弧槽后，夾口由于扭簧的彈性收縮使得夾口快速閉合夾持住導線。然后轉動接地線操作桿使閉鎖頂桿頂住活動夾口，使活動夾口閉合更緊，避免因外力導致夾口松動，使接地線連接頭從導線上脫落，同時也起到了二次保護[4]。

其次，便攜式接地線連接頭在橫向和縱向各有一個與操作桿連接的接頭，可在兩個不同方向進行切換，橫向與縱向的切換是通過齒輪換向進行的，檢修人員在進行接地操作時，可根據具體情況選擇是橫向還是縱向操作。便攜式接地線連接頭整體結構示意圖如圖1所示。

圖1 便攜式接地線連接頭整體結構示意圖

3 便攜式接地線接頭的選材

接地線連接頭在使用過程中要有很好的導電性，還要求輕便以便于操作，同時還要有一定的機械強度。因此在選擇材料時就要求兼顧輕便、導電性及機械強度等特性。根據現在市面上常用的金屬材料，可供選擇的材質及機械性能（見表1）。

表1 常用材料機械性能比較

由表1可知，40Cr、7A04、TC4三種材料的機械強度都較高，對于鋼材40Cr及鈦合金TC4的機械性能σb及σs很接近，鋼材40Cr的比重比鈦合金TC4高1.8倍，因此鋼材40Cr不可取。如選用鈦合金TC4，雖然力學性能σb及σs較鋁合金7A04增加了1倍左右，但性價比相對較低，且鋁合金7A04的工藝性及加工性要比鈦合金好。

常用材料的電阻率及密度如表2所示。

表2 常用材料電阻率及密度

由表2可以看出，銅雖然電阻率最小，可是密度也是最大。鋼的電阻率最大，同時密度也大。而鋁材料的電阻率略大于銅，但是材料密度遠小于銅。所以我們經過性能及性價比對比，最終確定采用鋁合金7A04來加工便攜式接地線連接頭外部主體結構。

4 便攜式接地線接頭的具體實施過程

為了使輸電線路檢修作業順利安全地完成，便攜式接地線接頭不僅設置了二次鎖緊保護，還設置了不同方向方便檢修人員進行操作的機構，可有力保證檢修工作的開展。便攜式接地線接頭的具體實施過程如圖2所示。

圖2 便攜式接地線接頭的實施過程

首先，固定夾口①與活動夾口②由于扭簧③的作用在初始狀態時始終是自動閉合著，同時夾口端設置有較大的導向角。當待接地導線順著固定夾口①與活動夾口②的導向角度滑入圓弧槽內，活動夾口②在彈性扭簧③的回彈力作用下，自動恢復到閉合狀態夾持住導線。

其次，對活動夾口進行鎖緊。當操作人員進行橫向鎖緊導線時，首先鎖緊齒輪換向調節螺母⑥，接地線操作桿安裝于橫向操作桿連接頭⑧處。接著，旋轉接地線操作桿，閉鎖頂桿⑦通過齒輪換向座④直線運動向前旋進，直到頂住活動夾口②下方，此時活動夾口②閉合更緊，可避免因外力導致夾口松動，使接地線連接頭從導線上脫落，同時也起到了夾緊導線的二次保護作用[5]。

由于位置限制需要操作人員進行縱向鎖緊導線時，可松開齒輪換向調節螺母⑥，接地線操作桿安裝于縱向操作桿連接頭⑤處，接著，如上相同操作，達到鎖緊活動夾口。

便攜式接地線接頭操作的拆除過程與安裝過程相反，操作便捷。

5 結語

研制出的便攜式接地線接頭已經在多條500kV線路檢修中使用，實踐證明，此便攜式接地線接頭能有效、快速的進行接地線安裝操作，同時還具有閉鎖防脫機構及換向操作機構，提高了輸電線路檢修作業的效率及其安全性，具有較高的推廣價值。