快速連接線夾的研制

陳旭煜，朱宏飛，王 欽

（國網浙江省電力公司義烏市供電有限公司，浙江 義烏 322000）

隨著人們對用電能需求的增大，連接方式逐步被線夾所代替，由于線夾連接緊固、不易松動、載流量大、不易發熱、不易氧化等特點被廣泛使用。但是這些線夾在現場的使用都存在安裝費時費力等現象，且存在一定安全隱患等問題。

1 現狀調查

針對線夾的使用情況，小組對本所轄區內的低壓客戶進行了一次統計調查，統計范圍：佛堂供電所、赤岸供電服務站所有低壓在裝用戶；統計時間：截至2021 年3 月5 日；統計結果為：低壓總戶數60760戶，其中纏繞連接戶數19160戶，占總戶數的31.53%，采用線夾連接戶數41600 戶，占總戶數的68.47%。

針對這些線夾QC小組又進一步從類型、結構、使用率等幾方面進行了分類統計并分析如下：

原有線夾的類型和規格型號繁多，通用性不強。

安裝數量最多的異型線夾，因為要緊固3 根螺栓，安裝時間需要3 min。

穿刺線夾雖然只有1根螺栓，安裝時長為1.5 min，但安裝后不能拆卸。

安裝過程中導線必須2 根導線同時放入線夾內安裝，而且在穿導線過程中導線容易穿出線夾，帶緊螺栓過程中壓片容易產生位移。線夾開口過大，容易發生掉落。

原有型號規格為16～120 mm2的線夾兩道線槽在施工現場安裝過程中不能同時安裝16 mm2和120 mm2的導線，16 mm2的導線須要包裹鋁包帶增大線徑才能安裝，如果沒有增大線徑，會導致導線松動。

由于原來的線夾種類繁多，不能單導線獨立拆裝，安裝時間長，存在一定的安全隱患，本文研制一種安裝省時省力，操作簡單方便的線夾具有重要意義。

2 研制方向

為解決原有線夾安裝費時費力，不能單導線獨

立拆裝，且存在一定安全隱患的問題，小組集思廣益，研制一種操作簡單方便，省時省力，可實現單導線獨立拆裝且安全的快速連接線夾。該線夾結構可以分為3 個部分：線夾底座、連接構件和壓接模塊，其中壓接模塊做成2 個單獨的模塊。操作人員將導線放入底座線槽內，通過連接機構將壓接模塊組合，通過轉動壓接模塊的壓力機構將導線牢牢壓接在底座線槽內。該線夾操作更加簡便，省時省力，安全性更高。

3 可行性論證

3.1 設定目標

研制一種快速連接線夾，具有一定的通用性，操作簡單，裝拆快速，能單導線獨立裝拆，且省時省力。

3.2 目標量化

3.2.1 小組針對轄區內的現狀

對在裝的接戶線、進戶線的導線規格，線夾的安裝過程、安裝用時等進行了統計分析。目前在裝的低壓接戶導線一般采用16～120 mm2導線。進戶線一般采用16～70 mm2導線。

因此目標量化值為：線夾底座線槽適用于導線線徑為16～120 mm2。

3.2.2 原來的線夾施工人員

在安裝過程中，兩根導線必須同時安裝，在穿導線過程中導線容易穿出線夾（如圖1所示），帶緊螺栓過程中壓片容易位移，線夾拆除一根導線后，線夾掛在導線上，由于線夾開口過大，容易發生掉落（如圖2所示）。

圖1 導線穿出線夾圖

圖2 線夾大開口圖

因此目標量化值為：壓接模塊實現單導線獨立自由拆裝且線夾不會發生掉落。

3.2.3 針對原先使用的幾種線夾

小組邀請了3 位施工人員進行現場實際安裝，分別記錄各種線夾在每一個安裝步驟所需要的時間進行統計。小組根據三位施工人員安裝同一類型線夾所需要的總時間計算出平均總用時，異型線夾（2 螺栓）平均總用時為135 s，異型線夾（3 螺栓）平均總用時為180 s，穿刺線夾的平均總用時為91 s。

因此目標量化值為：快速連接線夾的安裝時間

≤60 s。

4 提出方案并確定最佳方案

為實現總體目標，小組根據設定的目標值分解內容和線夾的工作原理，初步繪制出快速連接線夾的模型圖（如圖3所示）。線夾主要由底座、連接構件、壓接模塊三部分組成。小組針對快速連接線夾的三個部分集思廣益提出討論方案，并結合實際情況提出以下可行性方案。

圖3 獨立壓接模塊設計圖

4.1 提出線夾底座方案并確定最佳方案

底座的主要作用是放置導線和成為導線間的導電體，經小組討論分析，主要從底座材料和底座線槽兩個方面進行方案的提出。

4.1.1 提出底座材料方案并確定最佳方案

小組從材料的電阻率、密度、氧化分析、經濟成本等方面入手，提出了三種金屬材料方案：銅、鋁、銅鋁過渡材料。通過以上四個方面的對比分析，綜合成本、重量，結合實際現場安裝的導線多為鋁芯線等因素，小組最終將采用鋁金屬材料方案確定為最佳方案。

4.1.2 提出底座線槽方案并確定最佳方案

通過統計表1 可知，線槽寬度為滿足120 mm2導線正常放入并不會跑線，這樣才能滿足底座線槽適用16～120 mm2導線放置，所以線槽寬度應為＞13.5 mm，根據這個尺寸要求，小組對線槽形狀提出了以下2種設計方案：半圓形線槽設計方案；U形線槽設計方案。

表1 16～120 mm2導線直徑統計表

綜合兩種設計方案，都能放入120 mm2的導線，但考慮到是否會發生跑線的可能性和整體操作性，經小組討論分析，最終將采用U 形線槽設計方案確定為最佳方案。

4.2 提出壓接模塊方案并確定最佳方案

壓接模塊的主要作用是通過內部壓力機構將導線牢牢壓在底座線槽內。為實現兩根導線能獨立自由壓接的功能，小組統一思想，將快速連接線夾的壓接模塊設計成單獨兩塊，從而實現單導線獨立自由壓接。同時為節約壓接時間，小組針對壓接方式提出了2種設計方案。

小組從壓接速度、操作便捷性方面對2 種設計方案對比分析，彈簧鋼凸輪壓接方案可以快速將導線壓接到位，大大減少壓接時間，小組最終確定采用彈簧鋼凸輪壓接設計方案為最佳方案。

4.3 提出連接構件方案并確定最佳方案

連接構件的主要作用是將底座與壓力模塊緊緊連接在一起，根據目標值的要求減少安裝時間，連接構件在安裝時必須按既省時省力又牢固的設計思路，小組提出了3種設計方案。

小組從連接速度、連接牢固度、操作便捷性對三種設計方案對比分析，卡扣式連接設計方案連接速度更快，且牢固，符合省時省力的目標要求，小組最終確定采用卡扣式連接設計方案為最佳方案。

5 制訂對策并實施

小組針對已確定的4 個最佳方案制訂出了對策表，按照對策計劃表，每個項目都設專人負責，采取措施，按計劃時間進行對策實施工作。

5.1 對策實施一：線夾底座采用鋁金屬材料

根據對策目標的要求，對照原來線夾材料的技術參數，小組經過對比，最終確定采購抗拉強度69～93 N/m2，電阻率0.0283 Ω·m，型號為5754 的導電鋁做為制作低壓接戶線線夾的底座材料。

5.2 對策實施二：快速連接線夾底座線槽制作成U型線槽

結合異型線夾的外形尺寸和已知對線槽寬度＞13.5 mm 的要求，小組對快速連接線夾底座及線槽的尺寸確定如圖4所示。

圖4 線夾底座與卡勾設計圖

線夾長80 mm，線夾寬44 mm，線夾高18 mm，線槽寬14 mm。

槽中寬8 mm，線槽深14 mm，槽壁厚4 mm。

根據設計要求，連接構件的卡溝部分與線夾底座連接在一起，所以結合底座是制作，小組將連接構件的L形卡鉤的尺寸也進行了確定：

卡鉤高7 mm，卡鉤下寬4 mm，卡鉤槽深5 mm，卡鉤槽寬2.3 mm，卡鉤上寬9 mm。

模型與實物圖：

通過3D 模型的尺寸核對，小組確定數據無誤后，成功制作出了快速連接線夾底座的實物，底座尺寸為80 mm×44 mm×25 mm。

5.3 對策實施三：彈簧鋼凸輪壓接模塊的制作

壓接模塊的作用：主要是將不同規格的導線牢牢壓在線槽內，實現導線緊固的作用。

壓接模塊的設計思路：通過凸輪轉動，改變圓的半徑距離，將凸輪擠壓到彈簧鋼片上，彈簧鋼片受到向下的壓力后，彈簧鋼片快速壓接在導線上，凸輪的半徑距離越大，彈簧鋼片擠壓力也越大，導線的壓接越緊密。

5.3.1 凸輪的制作

由于導線的線徑有大小，16 mm2與120 mm2導線直徑差8.5 mm，小組根據導線的尺寸設計出了一種雙軸距凸輪。

5.3.2 彈簧鋼片的選擇

為保證彈簧片的壓力，小組采用了厚度為1.0 mm，寬度為60 mm，3 片彈簧鋼組合方式，并將彈簧片設計成拱橋型結構，這種結構的最大特點就是中間受到一定的壓力時，兩邊的壓力就會成倍的增加，且壓力均勻，可使導線牢牢按壓在底座線槽內。

5.4 對策實施四：卡扣式連接構件的制作

之前連接構件的L 形卡鉤已經結合底座一起制作出來，接下去小組結合壓接模塊制作出連接構件的卡扣機構。

根據底座上連接構件L 形卡鉤的尺寸，確定出卡扣在壓接模塊外殼上的位置，通過小組對各個模塊的組裝，快速連接線夾成果制作完成。組裝好后的快速連接線夾實物，如圖5所示。

圖5 快速連接線夾實物圖

6 效果檢查

通過實際檢測，該線夾底座線槽完全適用于16～120 mm2的導線，符合目標值要求，目標值完成。

施工人員將導線放入該線夾的線槽內，合上壓接模塊，壓緊導線，實現單導線獨立自由安裝。拆除時另一根導線也不受任何影響。通過單導線安裝性能檢測，該線夾可以實現單導線的獨立自由拆裝，符合目標值要求，目標值完成。

施工人員將快速連接線夾拆除一根導線后，該線夾掛在接戶線上進行左右前后搖晃的測試。通過檢測，該線夾在只有一根導線的情況下，線夾仍然牢牢的夾在導線上，無掉落的危險，目標值完成。

小組邀請了3 位施工人員進行快速連接線夾的現場實際安裝，通過記錄每一個安裝步驟所需要的時間，統計出了總用時和平均用時，從統計數據中我們可以得知：放入導線并連接壓接模塊合計平均用時為13.3 s，少于卡扣連接用時≤15 s的目標值要求；

壓緊模塊的合計平均用時為16 s，少于壓接時間≤30 s的目標值要求。

檢測結論：通過以上數據證實，目標值完成。

小組將三位施工人員安裝快速連接線夾的總用時與原來線夾的用時與目標值進行對比。

從以上線夾用時與目標值對比圖中可以看出，我們的目標值是安裝用時≤60 s，而快速連接線夾安裝用時只需35 s，比目標值還少了25 s，比原來用時最少的線夾少了56 s。快速連接線夾大大減少了安裝用時，目標值完成。

7 結束語

本文研制的快速連接線夾，既能滿足壓接16～120 mm2的導線通用性，拆裝線夾時又能實現單導線獨立自由拆裝，且不會發生線夾掉落，同時壓接過程簡單方便，大大縮短了拆裝所需要的時間，降低了施工人員的勞動強度，提高了工作效率，安全性也得到了有效提升。