一種新型電纜終端連接端子設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

劉侃

摘要：電纜終端連接端子集防水、應(yīng)力控制、絕緣等功能于一體，是輸電電纜設(shè)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(tài)下頻繁出現(xiàn)的發(fā)熱現(xiàn)象，降低處理電纜終端連接端子停電處理協(xié)調(diào)難度大、經(jīng)濟(jì)損失大等問題，文章設(shè)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?fàn)畹倪B接端子連接面設(shè)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(fā)熱量大等問題，是電纜線路設(shè)備架設(shè)以及電纜線路運(yùn)維工作的一大突破。

關(guān)鍵詞：電纜終端;連接端子設(shè)計;銅鋁過渡

0引言

電纜長期處于室外工作狀態(tài)，所面臨的環(huán)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(huán)境中等。近年來，我國輸電線路建設(shè)、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(shè)備復(fù)雜程度更高，所使用的不同零部件種類更多，發(fā)生故障的可能性相對較大。在電纜線路運(yùn)維環(huán)節(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，電纜終端連接端子一般較容易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，在高負(fù)荷時期發(fā)熱現(xiàn)象出現(xiàn)更加頻繁。一般進(jìn)行電纜終端連接端子發(fā)熱問題處理時，通常需要進(jìn)行線路停電，此時將會面臨較大的停電協(xié)調(diào)問題、經(jīng)濟(jì)損失問題以及倒負(fù)荷操作安全威脅問題等。顯然，針對電纜終端連接端子發(fā)熱現(xiàn)象的處理應(yīng)該受到較高程度的重視。

1一般電纜終端連接端子結(jié)構(gòu)及其問題

當(dāng)前我國電纜施工架設(shè)多使用一種兩平面貼合接觸，并利用一外加螺絲進(jìn)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(shí)物圖。

從該電纜終端連接端子結(jié)構(gòu)中不難發(fā)現(xiàn)：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(jīng)做的盡可能光滑，然而將兩端子進(jìn)行連接以后也無法保證兩接觸面為完全接觸，其實(shí)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(xì)微形變情況下，這一差值將會增大，即實(shí)際接觸面積將會明顯小于理論設(shè)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(fù)載較大情況，將會明顯在連接處形成發(fā)熱現(xiàn)象[2];②兩連接端子在長期連接狀態(tài)下，受風(fēng)、雨水等的影響會產(chǎn)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(yán)重，存在較高的接觸不良風(fēng)險;③由于電纜終端連接端子需要不定期進(jìn)行更換，因投運(yùn)年限不同、產(chǎn)品投產(chǎn)出廠批次等的不同，端子的材料、結(jié)構(gòu)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(fā)熱問題一直難以進(jìn)行有效控制，成為困擾電纜線路運(yùn)維工作的一大難題[3];④由于連接端子表面未進(jìn)行絕緣涂層處理，多數(shù)傳統(tǒng)電纜終端連接端子在長期使用過程中會發(fā)生空氣放電效應(yīng)，一定程度上增加了電網(wǎng)能耗;⑤純平的接觸面以及單孔開孔設(shè)計，不利于連接端子之間的穩(wěn)定嵌接，一旦裸絲發(fā)生腐蝕、松動，則連接端子之間的連接將會出現(xiàn)縫隙，甚至有斷接風(fēng)向[4]。

2新型電纜終端連接端子設(shè)計

2.1宏觀思路

設(shè)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(jié)構(gòu)中的連接端子和電纜連接頭，從而實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)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(fā)發(fā)熱現(xiàn)象等問題;該連接端子需要盡可能降低生產(chǎn)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(jìn)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(yīng)。

2.2細(xì)節(jié)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)2.1中新型電纜終端連接端子的宏觀設(shè)計思路與設(shè)計目標(biāo)，本文采用的技術(shù)方案主要是將傳統(tǒng)的扁平式接觸片設(shè)計為帶有卡口的凹凸?fàn)罱佑|面，凹凸?fàn)罱佑|面的設(shè)計優(yōu)勢主要集中在：

①將電纜終端連接端子間接觸面設(shè)計為凹凸?fàn)?，利用凹凸?fàn)羁趯?shí)現(xiàn)增加接觸面水平與垂直方向摩擦力等效果，減少風(fēng)力、重力作用下產(chǎn)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(jìn)行通風(fēng)降溫;

②凹凸?fàn)钸B接面的設(shè)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(shè)計面積，保證了連接端子之間的實(shí)際接觸面積，有效降低了連接端子在存在毛刺、形變時實(shí)際接觸面積與設(shè)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?fàn)钸B接面設(shè)計，能夠增大連接端子連接時的摩擦力，有效避免傳統(tǒng)平面線夾安裝時極易發(fā)生的滑動、移位問題，避免接觸面積降低。

④凹凸?fàn)钸B接面設(shè)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(jié)構(gòu)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(tǒng)一型號的兩個新型連接端子配套使用，連接端子結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)導(dǎo)致與一般連接端子無法匹配;

②在實(shí)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(jié)構(gòu)中的卡口進(jìn)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(jìn)行對齊;

④將配套裸絲穿過個數(shù)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(wěn)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(yōu)勢分析

該新型電纜終端連接端子性能優(yōu)勢及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(guī)則設(shè)置，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)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(jìn)而有效保證了連接端子工作狀態(tài)下的散熱效果和連接的穩(wěn)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(shí)際工作狀態(tài)下的空氣放電效應(yīng)，降低電能損失;

④本次設(shè)計的新型電纜終端連接端子為鋁合金材質(zhì)，能夠有效降低一般銅制連接端子的電纜重量和生產(chǎn)安裝成本，同時能夠有效降低長期戶外工作狀態(tài)下的設(shè)備磨損，進(jìn)一步優(yōu)化連接端子發(fā)熱問題并降低后期維護(hù)頻率、維護(hù)成本。

3結(jié)語

綜上所述，本文針對傳統(tǒng)電纜終端連接端子的結(jié)構(gòu)及問題進(jìn)行分析，認(rèn)為傳統(tǒng)連接端子純平的接觸面、單孔開孔結(jié)構(gòu)、未進(jìn)行絕緣處理以及設(shè)備加工用料等問題是造成當(dāng)前我國電纜線路運(yùn)維工作中，連接端子過熱問題頻發(fā)的根源。為此，本文設(shè)計了一種包含連接端子、電纜連接頭等必要結(jié)構(gòu)的新型電纜終端連接端子，該連接端子設(shè)計優(yōu)勢在于：該新型連接端子接觸面采用凹凸?fàn)钤O(shè)計，提高了連接端子間結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性、增大了同等設(shè)計體積調(diào)教下增加連接端子接觸面積、降低了設(shè)計接觸面積與實(shí)際接觸面積之間的差值等，進(jìn)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(jìn)行絕緣涂層處理，有效降低了長期工作狀態(tài)下的空氣放電現(xiàn)象;利用多開孔設(shè)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。

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