一种新型电缆终端连接端子设计与实现

刘侃

摘要：电缆终端连接端子集防水、应力控制、绝缘等功能于一体，是输电电缆设备中最为重要的模块之一。为有效降低电缆终端连接端子再正常工作状态下频繁出现的发热现象，降低处理电缆终端连接端子停电处理协调难度大、经济损失大等问题，文章设计了一种新型电缆终端连接端子。该端子包括连接端子、电缆连接头等模块，通过凹凸状的连接端子连接面设计配合连接面通孔，有效降低了电缆连接端子连接片间存在的接触不良和发热量大等问题，是电缆线路设备架设以及电缆线路运维工作的一大突破。

关键词：电缆终端;连接端子设计;铜铝过渡

0引言

电缆长期处于室外工作状态，所面临的环境具有一定的特殊性，如因天气原因时常处于暴晒、淋雨等自然环境中等。近年来，我国输电线路建设、改造工程中使用电缆替代一般架空线路逐渐普及[1]。相对而言，电缆设备复杂程度更高，所使用的不同零部件种类更多，发生故障的可能性相对较大。在电缆线路运维环节实践经验总结后发现，电缆终端连接端子一般较容易出现发热现象，在高负荷时期发热现象出现更加频繁。一般进行电缆终端连接端子发热问题处理时，通常需要进行线路停电，此时将会面临较大的停电协调问题、经济损失问题以及倒负荷操作安全威胁问题等。显然，针对电缆终端连接端子发热现象的处理应该受到较高程度的重视。

1一般电缆终端连接端子结构及其问题

当前我国电缆施工架设多使用一种两平面贴合接触，并利用一外加螺丝进行固定的电缆终端连接端子，如图1所示为某品牌某型号150㎜2普通连接端子实物图。

从该电缆终端连接端子结构中不难发现：①该连接端子线夹连片为平面对接，尽管表面通过加工已经做的尽可能光滑，然而将两端子进行连接以后也无法保证两接触面为完全接触，其实际接触面积将会与理论接触面积之间差生一较大差值，同时在部分零件存在接触面毛刺或细微形变情况下，这一差值将会增大，即实际接触面积将会明显小于理论设计接触面积，这种接触面积差值的存在将会很大程度上加大端子接触电阻，一旦面临线路负载较大情况，将会明显在连接处形成发热现象[2];②两连接端子在长期连接状态下，受风、雨水等的影响会产生一定的磨损、锈蚀以及变形，随着时间的推移这一问题将会日渐严重，存在较高的接触不良风险;③由于电缆终端连接端子需要不定期进行更换，因投运年限不同、产品投产出厂批次等的不同，端子的材料、结构以及型号等通常无法保证与未更换端子之间的一致性，使用一般连接端子的电缆终端发热问题一直难以进行有效控制，成为困扰电缆线路运维工作的一大难题[3];④由于连接端子表面未进行绝缘涂层处理，多数传统电缆终端连接端子在长期使用过程中会发生空气放电效应，一定程度上增加了电网能耗;⑤纯平的接触面以及单孔开孔设计，不利于连接端子之间的稳定嵌接，一旦裸丝发生腐蚀、松动，则连接端子之间的连接将会出现缝隙，甚至有断接风向[4]。

2新型电缆终端连接端子设计

2.1宏观思路

设计一种新型电缆终端连接端子，该新型电缆终端连接端子需要包括一般连接端子结构中的连接端子和电缆连接头，从而实现与现有一般電缆终端连接端子的无缝交割;该连接端子需要解决一般电缆终端连接端子易腐蚀、易滑动、易变形、易引发发热现象等问题;该连接端子需要尽可能降低生产和使用成本，材料方面最好能够使用合金材料代替铜材料;非接触面可以进行一定的改造加工，使连接端子一定程度上降低空气放电效应。

2.2细节设计与实现

为实现2.1中新型电缆终端连接端子的宏观设计思路与设计目标，本文采用的技术方案主要是将传统的扁平式接触片设计为带有卡口的凹凸状接触面，凹凸状接触面的设计优势主要集中在：

①将电缆终端连接端子间接触面设计为凹凸状，利用凹凸状卡口实现增加接触面水平与垂直方向摩擦力等效果，减少风力、重力作用下产生的连接端子间松动和不紧固问题，同时该接触面保留通孔以便进行通风降温;

②凹凸状连接面的设计思路，能够在不增大电缆终端连接端子整体体积的前提下，增大连接端子间的设计面积，保证了连接端子之间的实际接触面积，有效降低了连接端子在存在毛刺、形变时实际接触面积与设计接触面积之间差距较大的问题，起到了降低接触电阻的作用;

③凹凸状连接面设计，能够增大连接端子连接时的摩擦力，有效避免传统平面线夹安装时极易发生的滑动、移位问题，避免接触面积降低。

④凹凸状连接面设计，更有利于拆卸、安装，两接触面间的自然摩擦力能够使连接端子安装时效率大大提升。

综上，本文得到了一种新型电缆终端连接端子，其结构如图2所示。

2.3新型电缆终端连接端子安装与使用

该新型电缆终端连接端子的使用方法与一般连接端子有一定差异性，主要集中在：

①需要统一型号的两个新型连接端子配套使用，连接端子结构设计特点导致与一般连接端子无法匹配;

②在实际安装时，将两个新型连接端子的锯齿连接面对齐并通过结构中的卡口进行连接面嵌接;

③嵌接动作完成以后通过推挤，将两连接端子上的通孔进行对齐;

④将配套裸丝穿过个数为n的连接端子通孔，并一一使用螺母固定，最终完成两新型连接端子的配套安装，形成稳定的电缆终端电气连接部件。

2.4新型电缆终端连接端子性能优势分析

该新型电缆终端连接端子性能优势及结构特点主要集中在：

①锯齿状的凹凸接触表面，锯齿在连接面为自左向右依次规则设置，该结构的设计优势详见2.2;

②该新型电缆终端连接端子的通孔可以为多个，进而有效保证了连接端子工作状态下的散热效果和连接的稳固性;

③该端子再非接触面上均涂有一种绝缘材料涂层，尽可能降低该连接端子实际工作状态下的空气放电效应，降低电能损失;

④本次设计的新型电缆终端连接端子为铝合金材质，能够有效降低一般铜制连接端子的电缆重量和生产安装成本，同时能够有效降低长期户外工作状态下的设备磨损，进一步优化连接端子发热问题并降低后期维护频率、维护成本。

3结语

综上所述，本文针对传统电缆终端连接端子的结构及问题进行分析，认为传统连接端子纯平的接触面、单孔开孔结构、未进行绝缘处理以及设备加工用料等问题是造成当前我国电缆线路运维工作中，连接端子过热问题频发的根源。为此，本文设计了一种包含连接端子、电缆连接头等必要结构的新型电缆终端连接端子，该连接端子设计优势在于：该新型连接端子接触面采用凹凸状设计，提高了连接端子间结构稳固性、增大了同等设计体积调教下增加连接端子接触面积、降低了设计接触面积与实际接触面积之间的差值等，进而有效降低了零部件长期工作时由于形变、腐蚀等问题带来的多余热量;在非接触面进行绝缘涂层处理，有效降低了长期工作状态下的空气放电现象;利用多开孔设计，有效增加了接触部位的散热。此外，该新型电缆终端连接端子利用铝合金材料代替铜材料，有效降低了零部件接入成本。

参考文献：

[1] 赵明，张谊，张立志，等.关于一起电缆户外终端位置接线端子缺陷的讨论分析[J].电线电缆，2019（03）：39-42+46.

[2] 姜芸，周韫捷.分布式局部放电在线监测技术在上海500kV交联聚乙烯电力电缆线路中的应用[J].高电压技术，2015，41（04）：1249-1256.

[3] 占小猛，崔江红，谢世超，等.550kV GIS电缆终端连接结构设计及应用[J].科学技术创新，2020（27）：148-149.

[4] 刘作鹏，文鹏，陈海雷，等.输电电缆引线端子过热故障分析[J].东北电力技术，2019，40（03）：54-56.

[5] 广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司佛山供电局.一种电缆终端连接端子：中国，201821342428.4[P].2019-01-04.https：//www.vipzhuanli.com/patent/201821342428.4/