一種新型電纜終端連接端子設計與實現

劉侃

摘要：電纜終端連接端子集防水、應力控制、絕緣等功能于一體，是輸電電纜設備中最為重要的模塊之一。為有效降低電纜終端連接端子再正常工作狀態下頻繁出現的發熱現象，降低處理電纜終端連接端子停電處理協調難度大、經濟損失大等問題，文章設計了一種新型電纜終端連接端子。該端子包括連接端子、電纜連接頭等模塊，通過凹凸狀的連接端子連接面設計配合連接面通孔，有效降低了電纜連接端子連接片間存在的接觸不良和發熱量大等問題，是電纜線路設備架設以及電纜線路運維工作的一大突破。

關鍵詞：電纜終端;連接端子設計;銅鋁過渡

0引言

電纜長期處于室外工作狀態，所面臨的環境具有一定的特殊性，如因天氣原因時常處于暴曬、淋雨等自然環境中等。近年來，我國輸電線路建設、改造工程中使用電纜替代一般架空線路逐漸普及[1]。相對而言，電纜設備復雜程度更高，所使用的不同零部件種類更多，發生故障的可能性相對較大。在電纜線路運維環節實踐經驗總結后發現，電纜終端連接端子一般較容易出現發熱現象，在高負荷時期發熱現象出現更加頻繁。一般進行電纜終端連接端子發熱問題處理時，通常需要進行線路停電，此時將會面臨較大的停電協調問題、經濟損失問題以及倒負荷操作安全威脅問題等。顯然，針對電纜終端連接端子發熱現象的處理應該受到較高程度的重視。

1一般電纜終端連接端子結構及其問題

當前我國電纜施工架設多使用一種兩平面貼合接觸，并利用一外加螺絲進行固定的電纜終端連接端子，如圖1所示為某品牌某型號150㎜2普通連接端子實物圖。

從該電纜終端連接端子結構中不難發現：①該連接端子線夾連片為平面對接，盡管表面通過加工已經做的盡可能光滑，然而將兩端子進行連接以后也無法保證兩接觸面為完全接觸，其實際接觸面積將會與理論接觸面積之間差生一較大差值，同時在部分零件存在接觸面毛刺或細微形變情況下，這一差值將會增大，即實際接觸面積將會明顯小于理論設計接觸面積，這種接觸面積差值的存在將會很大程度上加大端子接觸電阻，一旦面臨線路負載較大情況，將會明顯在連接處形成發熱現象[2];②兩連接端子在長期連接狀態下，受風、雨水等的影響會產生一定的磨損、銹蝕以及變形，隨著時間的推移這一問題將會日漸嚴重，存在較高的接觸不良風險;③由于電纜終端連接端子需要不定期進行更換，因投運年限不同、產品投產出廠批次等的不同，端子的材料、結構以及型號等通常無法保證與未更換端子之間的一致性，使用一般連接端子的電纜終端發熱問題一直難以進行有效控制，成為困擾電纜線路運維工作的一大難題[3];④由于連接端子表面未進行絕緣涂層處理，多數傳統電纜終端連接端子在長期使用過程中會發生空氣放電效應，一定程度上增加了電網能耗;⑤純平的接觸面以及單孔開孔設計，不利于連接端子之間的穩定嵌接，一旦裸絲發生腐蝕、松動，則連接端子之間的連接將會出現縫隙，甚至有斷接風向[4]。

2新型電纜終端連接端子設計

2.1宏觀思路

設計一種新型電纜終端連接端子，該新型電纜終端連接端子需要包括一般連接端子結構中的連接端子和電纜連接頭，從而實現與現有一般電纜終端連接端子的無縫交割;該連接端子需要解決一般電纜終端連接端子易腐蝕、易滑動、易變形、易引發發熱現象等問題;該連接端子需要盡可能降低生產和使用成本，材料方面最好能夠使用合金材料代替銅材料;非接觸面可以進行一定的改造加工，使連接端子一定程度上降低空氣放電效應。

2.2細節設計與實現

為實現2.1中新型電纜終端連接端子的宏觀設計思路與設計目標，本文采用的技術方案主要是將傳統的扁平式接觸片設計為帶有卡口的凹凸狀接觸面，凹凸狀接觸面的設計優勢主要集中在：

①將電纜終端連接端子間接觸面設計為凹凸狀，利用凹凸狀卡口實現增加接觸面水平與垂直方向摩擦力等效果，減少風力、重力作用下產生的連接端子間松動和不緊固問題，同時該接觸面保留通孔以便進行通風降溫;

②凹凸狀連接面的設計思路，能夠在不增大電纜終端連接端子整體體積的前提下，增大連接端子間的設計面積，保證了連接端子之間的實際接觸面積，有效降低了連接端子在存在毛刺、形變時實際接觸面積與設計接觸面積之間差距較大的問題，起到了降低接觸電阻的作用;

③凹凸狀連接面設計，能夠增大連接端子連接時的摩擦力，有效避免傳統平面線夾安裝時極易發生的滑動、移位問題，避免接觸面積降低。

④凹凸狀連接面設計，更有利于拆卸、安裝，兩接觸面間的自然摩擦力能夠使連接端子安裝時效率大大提升。

綜上，本文得到了一種新型電纜終端連接端子，其結構如圖2所示。

2.3新型電纜終端連接端子安裝與使用

該新型電纜終端連接端子的使用方法與一般連接端子有一定差異性，主要集中在：

①需要統一型號的兩個新型連接端子配套使用，連接端子結構設計特點導致與一般連接端子無法匹配;

②在實際安裝時，將兩個新型連接端子的鋸齒連接面對齊并通過結構中的卡口進行連接面嵌接;

③嵌接動作完成以后通過推擠，將兩連接端子上的通孔進行對齊;

④將配套裸絲穿過個數為n的連接端子通孔，并一一使用螺母固定，最終完成兩新型連接端子的配套安裝，形成穩定的電纜終端電氣連接部件。

2.4新型電纜終端連接端子性能優勢分析

該新型電纜終端連接端子性能優勢及結構特點主要集中在：

①鋸齒狀的凹凸接觸表面，鋸齒在連接面為自左向右依次規則設置，該結構的設計優勢詳見2.2;

②該新型電纜終端連接端子的通孔可以為多個，進而有效保證了連接端子工作狀態下的散熱效果和連接的穩固性;

③該端子再非接觸面上均涂有一種絕緣材料涂層，盡可能降低該連接端子實際工作狀態下的空氣放電效應，降低電能損失;

④本次設計的新型電纜終端連接端子為鋁合金材質，能夠有效降低一般銅制連接端子的電纜重量和生產安裝成本，同時能夠有效降低長期戶外工作狀態下的設備磨損，進一步優化連接端子發熱問題并降低后期維護頻率、維護成本。

3結語

綜上所述，本文針對傳統電纜終端連接端子的結構及問題進行分析，認為傳統連接端子純平的接觸面、單孔開孔結構、未進行絕緣處理以及設備加工用料等問題是造成當前我國電纜線路運維工作中，連接端子過熱問題頻發的根源。為此，本文設計了一種包含連接端子、電纜連接頭等必要結構的新型電纜終端連接端子，該連接端子設計優勢在于：該新型連接端子接觸面采用凹凸狀設計，提高了連接端子間結構穩固性、增大了同等設計體積調教下增加連接端子接觸面積、降低了設計接觸面積與實際接觸面積之間的差值等，進而有效降低了零部件長期工作時由于形變、腐蝕等問題帶來的多余熱量;在非接觸面進行絕緣涂層處理，有效降低了長期工作狀態下的空氣放電現象;利用多開孔設計，有效增加了接觸部位的散熱。此外，該新型電纜終端連接端子利用鋁合金材料代替銅材料，有效降低了零部件接入成本。

參考文獻：

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