渦輪蝸桿式電纜終端插拔器研制與應(yīng)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(guān)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(guī)裝拆電纜終端過程中易造成絕緣錐刮蹭損傷及導(dǎo)電錐變形等情況；推廣應(yīng)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(guān)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(xiàn)有的插拔式電纜裝拆方法容易造成電纜應(yīng)力錐應(yīng)力集中、絕緣椎體損傷等問題，研究設(shè)計一種電纜終端插拔器，以氣絲桿及渦輪蝸桿原理依據(jù)，利用開關(guān)柜體預(yù)留螺孔設(shè)計兩個固定絲桿，將絲桿固定在開關(guān)柜絕緣腔室兩側(cè)，絲桿上設(shè)計渦輪蝸桿驅(qū)動裝置及電纜插拔頭固定裝置，驅(qū)動蝸桿使電纜頭上下移動從而實現(xiàn)電纜頭在開關(guān)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(dǎo)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(wǎng)的進一步發(fā)展，具有較小占地面積特征的組合電器、環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等設(shè)備逐年增加，而與之配套的出線電纜也相應(yīng)成倍增加。設(shè)備與電纜間均采用預(yù)置內(nèi)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(shù)上采用電場應(yīng)力錐與固封機械應(yīng)力錐二者合一的形式，其整體應(yīng)力錐各部位材質(zhì)、部位部件裝配、穩(wěn)固程度以及內(nèi)腔室的安裝等工藝要求非常嚴格，加之應(yīng)力錐部位既是分散電纜切向電場分布、又是消散應(yīng)力錐推進內(nèi)腔室中機械應(yīng)力的核心位置，因此確保應(yīng)力錐的工藝水平、安裝到位對設(shè)備及電纜的可靠運行至關(guān)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(yīng)力錐進行多次地插拔，故而插拔工藝及質(zhì)量必須保障，否則影響其運行性能甚至引發(fā)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(yù)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(yù)置內(nèi)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(fù)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(wěn)和受力均勻，從而極易造成應(yīng)力錐表面損傷、局部尺寸變化、機械應(yīng)力集中等現(xiàn)象，而這種損傷無法被監(jiān)測，在長期累積下，影響其內(nèi)部電場應(yīng)力錐局部場強分布分散效能降低，引發(fā)樹枝放電或局部放電導(dǎo)致加速老化或故障頻發(fā)。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(zhì)量低下，亟待研發(fā)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(zhì)量。

3 問題的解決方法

本插拔器研發(fā)總體思路是在不改變原有設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，充分利用設(shè)備結(jié)構(gòu)特征（內(nèi)腔室底座按裝預(yù)留螺孔），結(jié)合實際工作現(xiàn)場空間位置和距離，研發(fā)一款體積小、重量較輕、易于攜帶、安裝簡易、操作靈活、平穩(wěn)、受力均衡且具備插入、拔離兩種功能，同時能夠保障應(yīng)力錐無損傷的產(chǎn)品。基于項目研發(fā)總體思路，考慮半固封式電纜插拔頭單獨行進而設(shè)備相對固定的特征，結(jié)合設(shè)備原有預(yù)置螺孔，初步設(shè)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(jù)設(shè)備預(yù)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(yīng)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(shè)置電纜固定裝置及渦輪蝸桿裝置，蝸桿兩端設(shè)置內(nèi)四方或內(nèi)六角孔，如此初步設(shè)計大樣完成。操作時首先將裝置固定于設(shè)備位置處，然后將電纜插拔頭相應(yīng)位置固定于裝置上，利用內(nèi)六角工具嵌入蝸桿內(nèi)六角內(nèi)即可驅(qū)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(shè)計制作及應(yīng)用

4.1 插拔器初步設(shè)計

本插拔器設(shè)計以體積小，重量輕為設(shè)計目的，反復(fù)論證設(shè)計，最大限度減小插拔器的尺寸。設(shè)計電纜終端插拔位移以渦輪蝸桿實現(xiàn)聯(lián)動功能，操作中只需要驅(qū)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(shè)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(nèi)絲管，5是電纜固定卡，6是開口固定卡軸，7是內(nèi)絲管固定軸承，8是蝸桿內(nèi)六角，9是蝸輪，10是內(nèi)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(shè)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(xiàn)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(shù)保障，也進一步規(guī)范了電纜安裝過程中相應(yīng)的工藝要求，有效地提升了電纜終端安裝質(zhì)量及工藝。先后申請發(fā)明專利1項，實用新型專利1項，外觀設(shè)計專利1項，獲得獎項3項。

4.3 裝置測試及應(yīng)用

本插拔器在日常工作中進行開展應(yīng)用，提高了工作效率，使電纜與半固封式電氣設(shè)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(shè)備接觸可靠和穩(wěn)定。圖3為將該工器具安裝固定、驅(qū)動位移的現(xiàn)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(yù)留螺孔中，驅(qū)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(qū)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(yīng)用操作時，能有效消散機械應(yīng)力和分散電場應(yīng)力分布且同時具備插入、拔出功能；在插拔過程中，其驅(qū)動效果平穩(wěn)、易控。現(xiàn)場實際測試應(yīng)用圖3所示。

5 結(jié)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(xiàn)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(shù)保障，也進一步規(guī)范了電纜安裝過程中相應(yīng)的工藝要求，有效地提升了電纜終端安裝質(zhì)量及工藝。與此同時，該工具的研制及應(yīng)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(xiàn)場安全風(fēng)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(nèi)進行測試應(yīng)用，測試效果得到專業(yè)人員的充分肯定；此外，該工具在負荷轉(zhuǎn)移、試驗檢測等過程中可實現(xiàn)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(shè)備之間的可靠連接，對電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障。

參考文獻：

[1]GB 50150-2006.電氣設(shè)備交接試驗標準[S].

[2]DL/T 1476-2015.電力安全工器具預(yù)防性試驗規(guī)程[S].

[3]馬永翔.高電壓技術(shù)[M].北京大學(xué)出版社，2009.

[4]Q/GDW168-2008.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S].