一种便携式接地线连接头的研制

蔡祖建，林华盛，焦康

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

接地线是将已停电设备临时短路接地的一种安全工具。对高压设备进行停电检修或进行其他工作时，其作用是防止设备突然送电或邻近高压设备产生感应电压对人体产生危害，同时释放断电设备的剩余电荷，以此保护检修人员的人身安全[1]。接地线在使用时其接头必须可靠地挂接在铝金属导线上，因此接地线接头在使用安装时要有一定的初始夹紧力，以保证在受到外力作用时不能够脱落，同时接头应具有低阻值。

针对传统接地线接头自身结构及使用时所存在的问题，本项目中对传统接地线接头进行了改良：改良了接地线高压端接头与导线的接触方式；增加了防脱落机构以及安装操作装置。根据电气和荷载校核，证明该接地线改造方案是可行的，满足《安规》规定要求，且具有以下方面的优势：增大接地线高压端接头与导线接触面积；增加换向操作功能，使接头能适应不同的操作位置；增加防脱保护功能；该改造方式便于现场作业携带和挂接地线[2]。

1 便携式接地线接头的技术方案及工作原理

传统的接地线接头结构通常为螺旋压紧式和舌型压紧式。操作人员在使用螺旋压紧式接地线夹时须手持接地操作杆，持续垂直用力旋转接地操作杆使接地夹不断压缩，最终完成接地线安装操作。但在实际操作中存在“人身及设备安全风险”的问题。而舌型压紧式接地线夹在使用时只需要操作人员利用接地操作杆把接地线夹挂在金属导线上，通过弹簧舌片，利用弹簧压力将待接地导线夹紧在接地线夹里，使接地线与导线可靠连接。然而，该接地线夹因其自身结构原因，在悬垂竖直导线上挂装或遇到大风时，连接不稳固，容易使导线从线夹滑脱，加大了检修人员的作业风险，不能很好地满足检修作业需要[3]。以上两种形式的接地线夹都是利用接地操作杆将线夹挂接在待接地导线上的，均存在一定程度的弊端。

通过分析传统接地线接头自身结构及使用时所存在的问题，本项目所研制改良的便携式接地线连接头具有以下特点：

①为使接地线连接头快速准确地夹持住导线，将接地线连接头夹口前端设计成带有导向作用的喇叭口状，使得待接地导线可顺着夹口的导向轻松快速进入夹口处。

②在接地线连接头的固定夹口与活动夹口的连接处安装弹性扭簧使活动夹口闭合后可牢牢地夹持住待接地导线。

③在活动夹口下端处设计一个闭锁顶杆，通过旋拧接地操作杆使闭锁顶杆顶住活动夹口，防止因外力导致接地线连接头从导线上脱落。

④通过齿轮传动机构，接地线连接头夹口与接地操作杆可在横向和纵向两个方向转换，方便工作人员操作。

⑤将接地线连接头的夹口加宽以加大与待接地导线的接触面积，同时选用低电阻率的材料，降低接地回路的接触电阻，确保整个接地线的电气接触良好。

2 便携式接地线连接头的结构设计

便携式接地线连接头主要是由固定夹口、活动夹口、齿轮换向机构、横向操作杆接头、纵向操作杆接头、闭锁顶杆等部件组成。首先固定夹口与活动夹口由于扭簧的作用在初始状态时始终是自动闭合着，同时夹口端设置有较大的导向角，在安装时待接地导线可顺着导向角快速进入夹口内。固定夹口、活动夹口与待接地导线的接触面设计成圆弧槽，并且夹口圆弧槽面加宽，带有圆弧槽面的夹口包住导线，可增大与导线的接触面。导线进入圆弧槽后，夹口由于扭簧的弹性收缩使得夹口快速闭合夹持住导线。然后转动接地线操作杆使闭锁顶杆顶住活动夹口，使活动夹口闭合更紧，避免因外力导致夹口松动，使接地线连接头从导线上脱落，同时也起到了二次保护[4]。

其次，便携式接地线连接头在横向和纵向各有一个与操作杆连接的接头，可在两个不同方向进行切换，横向与纵向的切换是通过齿轮换向进行的，检修人员在进行接地操作时，可根据具体情况选择是横向还是纵向操作。便携式接地线连接头整体结构示意图如图1所示。

图1 便携式接地线连接头整体结构示意图

3 便携式接地线接头的选材

接地线连接头在使用过程中要有很好的导电性，还要求轻便以便于操作，同时还要有一定的机械强度。因此在选择材料时就要求兼顾轻便、导电性及机械强度等特性。根据现在市面上常用的金属材料，可供选择的材质及机械性能（见表1）。

表1 常用材料机械性能比较

由表1可知，40Cr、7A04、TC4三种材料的机械强度都较高，对于钢材40Cr及钛合金TC4的机械性能σb及σs很接近，钢材40Cr的比重比钛合金TC4高1.8倍，因此钢材40Cr不可取。如选用钛合金TC4，虽然力学性能σb及σs较铝合金7A04增加了1倍左右，但性价比相对较低，且铝合金7A04的工艺性及加工性要比钛合金好。

常用材料的电阻率及密度如表2所示。

表2 常用材料电阻率及密度

由表2可以看出，铜虽然电阻率最小，可是密度也是最大。钢的电阻率最大，同时密度也大。而铝材料的电阻率略大于铜，但是材料密度远小于铜。所以我们经过性能及性价比对比，最终确定采用铝合金7A04来加工便携式接地线连接头外部主体结构。

4 便携式接地线接头的具体实施过程

为了使输电线路检修作业顺利安全地完成，便携式接地线接头不仅设置了二次锁紧保护，还设置了不同方向方便检修人员进行操作的机构，可有力保证检修工作的开展。便携式接地线接头的具体实施过程如图2所示。

图2 便携式接地线接头的实施过程

首先，固定夹口①与活动夹口②由于扭簧③的作用在初始状态时始终是自动闭合着，同时夹口端设置有较大的导向角。当待接地导线顺着固定夹口①与活动夹口②的导向角度滑入圆弧槽内，活动夹口②在弹性扭簧③的回弹力作用下，自动恢复到闭合状态夹持住导线。

其次，对活动夹口进行锁紧。当操作人员进行横向锁紧导线时，首先锁紧齿轮换向调节螺母⑥，接地线操作杆安装于横向操作杆连接头⑧处。接着，旋转接地线操作杆，闭锁顶杆⑦通过齿轮换向座④直线运动向前旋进，直到顶住活动夹口②下方，此时活动夹口②闭合更紧，可避免因外力导致夹口松动，使接地线连接头从导线上脱落，同时也起到了夹紧导线的二次保护作用[5]。

由于位置限制需要操作人员进行纵向锁紧导线时，可松开齿轮换向调节螺母⑥，接地线操作杆安装于纵向操作杆连接头⑤处，接着，如上相同操作，达到锁紧活动夹口。

便携式接地线接头操作的拆除过程与安装过程相反，操作便捷。

5 结语

研制出的便携式接地线接头已经在多条500kV线路检修中使用，实践证明，此便携式接地线接头能有效、快速的进行接地线安装操作，同时还具有闭锁防脱机构及换向操作机构，提高了输电线路检修作业的效率及其安全性，具有较高的推广价值。