漲接式高壓試驗線夾的研制

摘 要：近些年，隨著國內城市的大規模建設、企業的高速發展、農村城鎮化改造和新農村建設，用電負荷呈現出“幾何級”的增長態勢，對供電可靠性的要求也越來越高。這些都需要建設一個強有力的配電網作為支撐。在配電網中，由于環網柜結構設計的特殊性，現有的試驗線夾無法順利與被試品安全連接。鑒于此，研制了一種漲接式高壓試驗線夾，以期能夠提高高壓試驗工作的效率與安全性。

關鍵詞：電力系統;新型試驗線夾;研發;制作

中圖分類號：TM83" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）04-0040-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.04.009

0" " 引言

隨著環網柜、電力電纜在城市配電網中的大量應用，采用對接、T型連接的電力電纜成為延伸供電距離和擴大覆蓋面積的主要方式。相關統計數據顯示，在搶修工作中，涉及電力電纜的工作占比可達70%以上[1]。由于現有的鱷魚試驗線夾在對位于T型插拔頭腔體內的電纜銅鼻頭進行連接操作時費時費力，且在進行環網柜耐壓試驗時，試驗夾頭的一個導電端部必須與絕緣體直接接觸，因此，需要研制一款新型的試驗用線夾，以解決試驗項目部在實際工作中遇到的問題。

1" " 現有試驗線夾的問題

在實際工作中，現有試驗線夾主要有以下問題：第一，位于進、出線電力電纜連接部位的T型插拔頭腔體內的電纜頭十分不利于試驗線夾的“夾緊”操作，試驗線夾不能順利將被試品夾緊。第二，在對環網柜進行耐壓試驗時，現有線夾的一部分導體必須與絕緣體的外部相互接觸，爬電現象不可避免。對于全絕緣、全密封設計理念下的配電網設備結構，如環網柜、T型插拔頭，現有試驗線夾就不能做到完全適用。

2" " 研制漲接式高壓試驗線夾的可行性分析

本小組設定的課題目標為創新設計制作一種便于人員操作的高壓試驗專用線夾，在研制試驗線夾之前，需先對該課題的可行性進行分析[2]。第一，技術方面。現實生活中一些在用的實物、鉗子類工器具的操作方式，可以為本課題提供有益的借鑒。比如，圓珠筆、水筆的可伸縮式操作結構，手持操作的尖嘴鉗、卡簧鉗等。第二，原料方面。具備良好的導電性和一定剛性、韌性的黃銅一直是高壓試驗線夾的首選材料，也是本課題的首選材料;線夾的手把部分采用具備一定絕緣強度的絕緣材料。

3" " 漲接式高壓試驗線夾的基本構成

3.1" " 結構方式

如圖1所示，新型線夾由黃銅連桿A、B、C和?4 mm插口、絕緣把手組成，分為上下排布的黃銅連桿A、B和黃銅連桿C、?4 mm插口，黃銅連桿A、B為分段式的可彎折結構，之間通過銷軸連接，黃銅連桿A的尾部制作成細長橢圓形孔。黃銅連桿A、C前端寬度收窄并設有倒鉤，為直接接觸被試品的部分。黃銅連桿C為整段平直的長條形結構，尾部設有?4 mm插口，為高壓試驗導線的標準連接端口。黃銅連桿A、B、C為便于限位V型扭力彈簧，都制作成凹槽形狀。它們之間都通過銷軸固定位置，并保證聯動關系。

動作原理：新型線夾平時為松弛狀態，前后端開口張大，V型扭力彈簧也為松弛狀態。使用時，捏緊操作把手，在連桿結構關系的作用下，兩個V型扭力彈簧受力收縮，線夾的前后端也同步閉合，待線夾的前端伸入被試品的孔洞后，松開操作把手，在彈簧力的作用下其端部漲持在被試品的圓孔處，如圖2所示。

倒鉤作用：

1）使線夾貫穿孔洞漲持住被試品，起到限位作用，可以防止漲持后試驗線夾意外脫落;

2）當線夾無法貫穿被試品孔洞時，只要倒鉤與孔洞之間的摩擦力足夠大（如螺紋孔洞），也能夠起到牢固固定的作用。

3.2" " 所用材料

新型試驗線夾的制作材料選用黃銅H65、不銹鋼304、冷縮硅膠橡膠等[3]。黃銅H65是一種廣泛用于制造各類零件、飾品和機械部件的銅合金，它具有良好的機械性能、加工性能和耐腐蝕性，非常適合作為制作高壓試驗線夾構成的主材。不銹鋼304具有良好的耐腐蝕性和加工性能，耐高溫且經濟實用，適用于制作銷軸。冷縮硅膠橡膠具有優良的絕緣性能和高彈性，安裝后能始終保持對電纜本體合適的徑向壓力，使內界面結合緊密，是制作絕緣把手的良好材料。扭力彈簧可選擇一直在使用的鱷魚線夾中的V型扭力彈簧，外形尺寸可參考鱷魚線夾的配置情況，材料有碳鋼絲、不銹鋼絲等，它是一款成熟產品，市場有售賣。

4" " 漲接式高壓試驗線夾的方案實施過程

4.1" " 確定新型試驗線夾結構的大致尺寸需求

在研發過程中，首先需要確定配網設備中需要與高壓試驗設備直接連接的導體部分的結構和尺寸。為了完成這一任務，需要完成以下工作：第一，調查配網中T型插拔頭的品牌及應用情況，并測量其堵頭部位實際尺寸，誤差應不大于±0.5 mm。隨著制造技術瓶頸的突破，國內市場上T型插拔頭的品牌眾多。通過梳理項目部在用T型插拔頭的品牌，得出結論：新型試驗線夾的前端長度尺寸不得小于62 mm，把手部位縱向高度不宜大于50 mm（給大拇指預留20 mm的高度），以確保線夾順利伸入T型插拔頭的堵頭內部。第二，進一步了解在進行高壓試驗工作時，氣體、固體絕緣環網柜與外部設備連接處的構造和尺寸，氣體、固體絕緣環網柜通過絕緣穿板套管與外部設備連接，可拆裝的螺紋連桿以?=12 mm為主。第三，通過測量在用的電纜銅鼻頭連接孔尺寸可知，以?=12～18 mm的使用量最多。通過上述操作可以確定新型試驗線夾結構的大致尺寸需求：新型試驗線夾的前端長度尺寸gt;62 mm，把手部位縱向高度lt;50 mm;后端長度尺寸需要滿足有利于三根手指順利配合操作;應能夠順利進出?=10～20 mm的孔狀體，尾部應留有?4 mm的試驗專用導線插口，前頂端部位設有防止線夾脫落的“倒齒”。

4.2" " 設計繪制3D圖

在確定新型試驗線夾的尺寸之后，設計繪制出符合設計意圖的3D結構圖。為此，本小組查找了相關資料，結合操作功能的具體需求，設計并繪制了相關原理圖，確定了大致的結構要求。然后，在電腦中進行3D動畫模擬，不斷修改并使之符合人體正確操作要求。最后，對動畫效果進行驗證，檢查各部件尺寸設計是否合理、動作過程配合是否順利。通過驗證確定，動畫效果過程符合設計功能要求。具體的3D圖如圖3所示。

4.3" " 選擇主體、把手絕緣材料

在材料的選擇上，本小組進行了篩選和對比，最終確定了性能高、成本低的原材料。在選擇主體材料時，對黃銅、紫銅的導電性能及其剛性進行了對比。通過對比可知，紫銅偏軟，從導電性和剛性來看，黃銅是更合適的選材。新型線夾的各部件需經五金加工廠按圖制作、組裝調試。在選擇把手絕緣材料時，參考工具市場上常見的工具絕緣材料之后，確定可采用橡膠、硅膠作為絕緣把手的制作材料。

4.4" " 組裝及試驗驗證

根據設計完成的原理圖和結構圖進行實物制作。在樣件制作完成之后，對新型試驗線夾進行檢查、組裝和調試，確保其使用功能能夠達到設計要求。

4.5" " 現場驗證

本小組選擇了兩個高壓試驗工作現場對新型試驗線夾的使用效果進行驗證。第一次試驗是將其用于環網柜組，在某10 kV出線電纜的試驗工作中進行了實測驗證。新型線夾漲持在T型插拔頭內銅鼻頭的操作過程干凈利落、效率高，無試驗線夾意外脫落的擔憂，且也可用于環網柜組內的其他功能柜的高壓試驗工作。第二次試驗是將其用于電纜分支箱。新型線夾可伸入對接套管的連接孔洞內部，無須貫穿，同時避免了原線夾夾持在對接絕緣套管外壁的現象，沒有改變對接絕緣套管的絕緣爬距。

最后，收集整理各方反饋信息，對設計方案進行進一步優化。為避免加壓工作時，出現尖端放電現象，前端上、下兩個翻邊及黃銅連桿A、C前端折邊處的圓弧應做相應的調整，特別是翻邊處的倒鉤;黃銅連桿C尾部連接?4 mm插口處，預留尺寸過長。

5" " 漲接式高壓試驗線夾的使用優勢和經濟、社會效益分析

漲接式高壓試驗線夾的使用優勢和經濟、社會效益分析如表1所示。

6" " 結束語

綜上所述，本小組設計研發的漲接式高壓試驗線夾具有操作簡單、安全性高的優點，同時也有良好的經濟效益和社會效益。現有試驗線夾——鱷魚夾在工作中存在的問題，在應用該新型試驗線夾之后能夠得到有效改善，可見該新型試驗線夾具有很好的推廣應用前景。本小組將在實際工作中更廣泛地開展QC活動，針對實際使用需求不斷改進、不斷創新。

[參考文獻]

[1] 孫慶峰，嚴飛，張杰，等.銅鋁過渡線夾開裂原因[J].理化檢驗（物理分冊），2023，59（3）：50-52.

[2] 李芬.一種鱷魚夾及其試驗線夾改進裝置研究[J].電子質量，2022（3）：51-54.

[3] 楊思元，劉程.輸電線路耐張線夾壓接工藝檢測系統試驗研究[J].中國金屬通報，2021（10）：175-176.

收稿日期：2023-10-26

作者簡介：焦振華（1979—），男，河北樂亭人，高級工程師，研究方向：結構設計。