一種新型電纜耐張裝置的研究

陸旻煒 劉經(jīng)陽 黃宇珩

摘 要：從電氣時代開始，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣就開始不斷融入人們的生活，以至于人們的日常生活生產(chǎn)的正常秩序都需要靠其來維持。當(dāng)電纜被固定在電線桿上后，受熱脹冷縮和負(fù)荷電流變化影響，季節(jié)更替帶來的溫差和用電量造成電纜的熱伸縮，容易造成運(yùn)行電纜位移、滑落甚至損壞電纜及附件，從而造成電力系統(tǒng)癱瘓，而這一現(xiàn)象在季節(jié)溫差較大的地區(qū)則顯得很危險。部分城市也出現(xiàn)過路口電纜下垂至接近路面，對交通與行人的安全造成隱患。文章旨在研發(fā)一種防止電纜下垂的裝置，盡可能減少季節(jié)溫差造成電纜松緊度的變化對電纜支撐端的影響，進(jìn)一步提高電纜支撐端的可靠性和耐用性。

關(guān)鍵詞：電纜防下垂;電纜熱脹冷縮

中圖分類號：TM07文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）03-009-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.004

目前，我國電纜采用的輸電線大多為螺旋鋁包鋼線，其具有極強(qiáng)的耐張強(qiáng)度，無集中應(yīng)力，對電纜起到保護(hù)和輔助減振的作用。其優(yōu)點(diǎn)是對絞線應(yīng)力分布均勻，不損傷絞線，提高了絞線抗振能力且安裝簡單，可重復(fù)使用。但是，其缺少對電纜熱伸縮的應(yīng)對處理，在熱伸縮影響下會造成電纜與線夾間的應(yīng)力發(fā)生變化，有減少線夾壽命、損壞電纜的風(fēng)險[1] 。我國電纜用來固定拉線桿塔拉線的是耐張線夾。耐張線夾用于開端、鉸鏈點(diǎn)和末端的連接，但其有效周期較短，出現(xiàn)的常見情況為：電纜下垂、影響人們出行、對行人安全有潛在隱患。

如孫金玲設(shè)計的電纜固定裝置，其波紋式保護(hù)管有效保證了線纜被鎖定在通槽中，以保證電纜保護(hù)管的固定牢靠。但是其未對電纜蠕動做出防范，若兩邊受力不均，則波紋管中的應(yīng)力將使裝置面臨滑動失效、固定架破裂等風(fēng)險[2]。

綜上所述，現(xiàn)有的電纜耐張裝置還沒有達(dá)到能夠較長時間防止電纜下垂的作用，在部分地區(qū)有著較大的安全隱患。因此，設(shè)計一種高強(qiáng)度、高可靠的新型電纜耐張裝置，對解決城市電纜下垂問題有著實(shí)際的重要意義。文章旨在提供一種新型耐張裝置設(shè)計，為防止城市電纜下垂提供一種優(yōu)化方式，達(dá)到提高城市交通出行安全系數(shù)的目的。

1 新型電纜耐張裝置設(shè)計內(nèi)容

該設(shè)計對現(xiàn)今的電纜防下垂裝置進(jìn)行了改良，將其傳統(tǒng)的利用拉伸彈簧繃緊電纜的耐張裝置，改良為用扭轉(zhuǎn)彈簧繃緊電纜的耐張裝置，并在其基礎(chǔ)上加裝了能使其二次繃緊的裝置以延長使用周期。

該設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能，可以簡單分為三個部分：

扭轉(zhuǎn)彈簧繃緊裝置：由兩個連桿與扭轉(zhuǎn)彈簧組成，用于初步對電纜進(jìn)行繃緊，防止電纜下垂。

壓力檢測裝置：用于檢測水平連桿的承受壓力，當(dāng)電纜下垂，水平連桿壓力變大至一定限額時，觸發(fā)電纜繃緊裝置2。

旋轉(zhuǎn)繃緊裝置：由旋轉(zhuǎn)裝置與細(xì)鐵絲組成，可對，電纜進(jìn)行二次繃緊[3-4]。

結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2 基于機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的行李架系統(tǒng)工作流程

為了能比現(xiàn)有市場上的耐張裝置擁有更長的有效時間，該設(shè)計采用了二次檢測繃緊措施。初步的電纜繃緊作用由扭轉(zhuǎn)彈簧繃緊裝置完成，在經(jīng)歷長時間的使用周期后電纜下垂至一定程度，觸發(fā)旋轉(zhuǎn)繃緊裝置進(jìn)行二次繃緊，依此能更長時間的繃緊電纜，保障民生安全。

具體實(shí)施方式如下：

由①②④構(gòu)成的耐張裝置一端鉸接在電線桿上，耐張裝置另一端連接電纜，為電纜提供張力，從而防止電纜松弛下垂，在長時間使用下，耐張裝置內(nèi)部的扭轉(zhuǎn)彈簧的彈力容易下降，因此電纜張力下降，從而電纜就會下垂;當(dāng)電纜張力下降時，電纜下垂，電纜帶動耐張裝置旋轉(zhuǎn);滑塊⑤安裝在耐張裝置下，從而耐張裝置帶動滑塊⑤及與其鉸接的連桿運(yùn)動;機(jī)座⑦內(nèi)設(shè)有壓力傳感器⑥，當(dāng)壓力達(dá)到一定限度時，傳輸信號給旋轉(zhuǎn)裝置③使其轉(zhuǎn)動，與此同時機(jī)座⑦也開始轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)裝置③和旋轉(zhuǎn)機(jī)座⑦的作用下，耐張裝置中的兩連桿夾角變小，從而使扭轉(zhuǎn)彈簧彈力上升再次繃緊電纜，增強(qiáng)裝置的壽命，提高耐用性，如圖1所示。

該系統(tǒng)的完整工作流程如圖2所示。

3 裝置優(yōu)勢

相比其他以加強(qiáng)固定手段防止電纜蠕動的方案，該設(shè)計傾向于在受較大力時，以機(jī)械結(jié)構(gòu)來緩解電纜熱應(yīng)變力，并且該設(shè)計二次繃緊的功能也使其有著更長的使用周期。正是因此，在溫差較大的地區(qū)，本產(chǎn)品將會表現(xiàn)出更長的壽命和更強(qiáng)的抗拉性。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)有大量長距離電力輸送，地域跨度大，晝夜、季節(jié)溫差和用電量帶來的電纜熱伸縮現(xiàn)象客觀且大量存在。其造成的電纜位移、下垂的危害對電力輸送來說顯然是致命的，且長距離電力輸送中的部分線路地理偏僻，維護(hù)成本高。此時，延長電纜耐張裝置的壽命、防止電纜位移，顯得很有必要。

本項目中的耐張裝置結(jié)合機(jī)械耐張和電控耐張兩部分;基于原有耐張裝置上優(yōu)化并加入新的耐張結(jié)構(gòu)以延遲耐張裝置的壽命。該裝置一方面有效延緩了電纜位移時間;另一方面，裝置相比以往略顯復(fù)雜、占地大，不利于安裝及大規(guī)模、大批量使用，建議用在溫差較大、電纜位移較大的地區(qū)。此外，從電纜耐張裝置的必要性來看，此類裝置擁有廣闊的應(yīng)用市場。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐凌毅.一起子導(dǎo)線耐張線夾斷裂故障的啟示[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（10）：138-139.

[2] 孫金玲.一種電纜固定裝置的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（22）：79-80.

[3] 金華八達(dá)集團(tuán)有限公司科技信息分公司.一種交叉電纜防下垂裝置[P].中國：CN209344722U，2019-9-3.

[4] 金華八達(dá)集團(tuán)有限公司科技信息分公司.一種耐用的電纜防下垂裝置[P].中國：CN209516564U，2019-10-18.