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

針對(duì)傳統(tǒng)接地線接頭自身結(jié)構(gòu)及使用時(shí)所存在的問(wèn)題，本項(xiàng)目中對(duì)傳統(tǒng)接地線接頭進(jìn)行了改良：改良了接地線高壓端接頭與導(dǎo)線的接觸方式；增加了防脫落機(jī)構(gòu)以及安裝操作裝置。根據(jù)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(guī)》規(guī)定要求，且具有以下方面的優(yōu)勢(shì)：增大接地線高壓端接頭與導(dǎo)線接觸面積；增加換向操作功能，使接頭能適應(yīng)不同的操作位置；增加防脫保護(hù)功能；該改造方式便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)攜帶和掛接地線[2]。

1 便攜式接地線接頭的技術(shù)方案及工作原理

傳統(tǒng)的接地線接頭結(jié)構(gòu)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(shí)須手持接地操作桿，持續(xù)垂直用力旋轉(zhuǎn)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(shí)際操作中存在“人身及設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)”的問(wèn)題。而舌型壓緊式接地線夾在使用時(shí)只需要操作人員利用接地操作桿把接地線夾掛在金屬導(dǎo)線上，通過(guò)彈簧舌片，利用彈簧壓力將待接地導(dǎo)線夾緊在接地線夾里，使接地線與導(dǎo)線可靠連接。然而，該接地線夾因其自身結(jié)構(gòu)原因，在懸垂豎直導(dǎo)線上掛裝或遇到大風(fēng)時(shí)，連接不穩(wěn)固，容易使導(dǎo)線從線夾滑脫，加大了檢修人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，不能很好地滿足檢修作業(yè)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(dǎo)線上的，均存在一定程度的弊端。

通過(guò)分析傳統(tǒng)接地線接頭自身結(jié)構(gòu)及使用時(shí)所存在的問(wèn)題，本項(xiàng)目所研制改良的便攜式接地線連接頭具有以下特點(diǎn)：

①為使接地線連接頭快速準(zhǔn)確地夾持住導(dǎo)線，將接地線連接頭夾口前端設(shè)計(jì)成帶有導(dǎo)向作用的喇叭口狀，使得待接地導(dǎo)線可順著夾口的導(dǎo)向輕松快速進(jìn)入夾口處。

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

③在活動(dòng)夾口下端處設(shè)計(jì)一個(gè)閉鎖頂桿，通過(guò)旋擰接地操作桿使閉鎖頂桿頂住活動(dòng)夾口，防止因外力導(dǎo)致接地線連接頭從導(dǎo)線上脫落。

④通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，接地線連接頭夾口與接地操作桿可在橫向和縱向兩個(gè)方向轉(zhuǎn)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(dǎo)線的接觸面積，同時(shí)選用低電阻率的材料，降低接地回路的接觸電阻，確保整個(gè)接地線的電氣接觸良好。

2 便攜式接地線連接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

便攜式接地線連接頭主要是由固定夾口、活動(dòng)夾口、齒輪換向機(jī)構(gòu)、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(dòng)夾口由于扭簧的作用在初始狀態(tài)時(shí)始終是自動(dòng)閉合著，同時(shí)夾口端設(shè)置有較大的導(dǎo)向角，在安裝時(shí)待接地導(dǎo)線可順著導(dǎo)向角快速進(jìn)入夾口內(nèi)。固定夾口、活動(dòng)夾口與待接地導(dǎo)線的接觸面設(shè)計(jì)成圓弧槽，并且?jiàn)A口圓弧槽面加寬，帶有圓弧槽面的夾口包住導(dǎo)線，可增大與導(dǎo)線的接觸面。導(dǎo)線進(jìn)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(dǎo)線。然后轉(zhuǎn)動(dòng)接地線操作桿使閉鎖頂桿頂住活動(dòng)夾口，使活動(dòng)夾口閉合更緊，避免因外力導(dǎo)致夾口松動(dòng)，使接地線連接頭從導(dǎo)線上脫落，同時(shí)也起到了二次保護(hù)[4]。

其次，便攜式接地線連接頭在橫向和縱向各有一個(gè)與操作桿連接的接頭，可在兩個(gè)不同方向進(jìn)行切換，橫向與縱向的切換是通過(guò)齒輪換向進(jìn)行的，檢修人員在進(jìn)行接地操作時(shí)，可根據(jù)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 便攜式接地線連接頭整體結(jié)構(gòu)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(guò)程中要有很好的導(dǎo)電性，還要求輕便以便于操作，同時(shí)還要有一定的機(jī)械強(qiáng)度。因此在選擇材料時(shí)就要求兼顧輕便、導(dǎo)電性及機(jī)械強(qiáng)度等特性。根據(jù)現(xiàn)在市面上常用的金屬材料，可供選擇的材質(zhì)及機(jī)械性能（見(jiàn)表1）。

表1 常用材料機(jī)械性能比較

由表1可知，40Cr、7A04、TC4三種材料的機(jī)械強(qiáng)度都較高，對(duì)于鋼材40Cr及鈦合金TC4的機(jī)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(xué)性能σb及σs較鋁合金7A04增加了1倍左右，但性價(jià)比相對(duì)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(shí)密度也大。而鋁材料的電阻率略大于銅，但是材料密度遠(yuǎn)小于銅。所以我們經(jīng)過(guò)性能及性價(jià)比對(duì)比，最終確定采用鋁合金7A04來(lái)加工便攜式接地線連接頭外部主體結(jié)構(gòu)。

4 便攜式接地線接頭的具體實(shí)施過(guò)程

為了使輸電線路檢修作業(yè)順利安全地完成，便攜式接地線接頭不僅設(shè)置了二次鎖緊保護(hù)，還設(shè)置了不同方向方便檢修人員進(jìn)行操作的機(jī)構(gòu)，可有力保證檢修工作的開(kāi)展。便攜式接地線接頭的具體實(shí)施過(guò)程如圖2所示。

圖2 便攜式接地線接頭的實(shí)施過(guò)程

首先，固定夾口①與活動(dòng)夾口②由于扭簧③的作用在初始狀態(tài)時(shí)始終是自動(dòng)閉合著，同時(shí)夾口端設(shè)置有較大的導(dǎo)向角。當(dāng)待接地導(dǎo)線順著固定夾口①與活動(dòng)夾口②的導(dǎo)向角度滑入圓弧槽內(nèi)，活動(dòng)夾口②在彈性扭簧③的回彈力作用下，自動(dòng)恢復(fù)到閉合狀態(tài)夾持住導(dǎo)線。

其次，對(duì)活動(dòng)夾口進(jìn)行鎖緊。當(dāng)操作人員進(jìn)行橫向鎖緊導(dǎo)線時(shí)，首先鎖緊齒輪換向調(diào)節(jié)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(zhuǎn)接地線操作桿，閉鎖頂桿⑦通過(guò)齒輪換向座④直線運(yùn)動(dòng)向前旋進(jìn)，直到頂住活動(dòng)夾口②下方，此時(shí)活動(dòng)夾口②閉合更緊，可避免因外力導(dǎo)致夾口松動(dòng)，使接地線連接頭從導(dǎo)線上脫落，同時(shí)也起到了夾緊導(dǎo)線的二次保護(hù)作用[5]。

由于位置限制需要操作人員進(jìn)行縱向鎖緊導(dǎo)線時(shí)，可松開(kāi)齒輪換向調(diào)節(jié)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(dá)到鎖緊活動(dòng)夾口。

便攜式接地線接頭操作的拆除過(guò)程與安裝過(guò)程相反，操作便捷。

5 結(jié)語(yǔ)

研制出的便攜式接地線接頭已經(jīng)在多條500kV線路檢修中使用，實(shí)踐證明，此便攜式接地線接頭能有效、快速的進(jìn)行接地線安裝操作，同時(shí)還具有閉鎖防脫機(jī)構(gòu)及換向操作機(jī)構(gòu)，提高了輸電線路檢修作業(yè)的效率及其安全性，具有較高的推廣價(jià)值。