涡轮蜗杆式电缆终端插拔器研制与应用

冶海平 戴强 李永胜 黄思磊 央青卓玛

摘 要：文章对于目前开关柜插拔式电缆头的安装与拆卸方法进行了研究分析，针对目前采用的装拆方法的讨论分析，提出一种基于涡轮蜗杆和丝杠原理进行安装与拆卸的新方法，该方法不仅能提高工作效率，还能有效避免常规装拆电缆终端过程中易造成绝缘锥刮蹭损伤及导电锥变形等情况；推广应用该工器具进行电缆终端装拆时工作安全可靠、方便灵活。

关键词：电缆终端；插拔器；涡轮蜗杆

中图分类号：TM855 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）12-0179-02

Abstract： In this paper， the installation and disassembly methods of switchgear plug type cable head are studied and analyzed， and a new method of installation and disassembly based on the principle of turbine worm and lead screw is put forward according to the discussion and analysis of the present installation and disassembly method. This method can not only improve the working efficiency， but also avoid the damage of the insulation cone and the deformation of the conductive cone in the process of installing and disassembling the cable terminal. It is safe， reliable， convenient and flexible to popularize and apply the device to install and disassemble the cable terminal.

Keywords： cable terminal； plug-in； turbine worm

1 概述

本研究为了改进现有的插拔式电缆装拆方法容易造成电缆应力锥应力集中、绝缘椎体损伤等问题，研究设计一种电缆终端插拔器，以气丝杆及涡轮蜗杆原理依据，利用开关柜体预留螺孔设计两个固定丝杆，将丝杆固定在开关柜绝缘腔室两侧，丝杆上设计涡轮蜗杆驱动装置及电缆插拔头固定装置，驱动蜗杆使电缆头上下移动从而实现电缆头在开关柜体绝缘腔中的插拔功能，有效避免以往电缆终端插拔过程中易造成绝缘锥刮蹭损伤及导电锥变形等情况，通过使用专用工器具能有效提高工作效率。保证半固封式电缆终端插拔工作安全可靠、省时省力。

2 研究背景

近年来随着电网的进一步发展，具有较小占地面积特征的组合电器、环网柜、开闭所等设备逐年增加，而与之配套的出线电缆也相应成倍增加。设备与电缆间均采用预置内腔室插拔固定的形式进行电气连接，即电缆终端形式为半固封式，从其用途上大体可分为运行电缆终端、试验电缆终端和封堵终端三类。由于技术上采用电场应力锥与固封机械应力锥二者合一的形式，其整体应力锥各部位材质、部位部件装配、稳固程度以及内腔室的安装等工艺要求非常严格，加之应力锥部位既是分散电缆切向電场分布、又是消散应力锥推进内腔室中机械应力的核心位置，因此确保应力锥的工艺水平、安装到位对设备及电缆的可靠运行至关重要！由于负荷增长、试验检测及故障处理等均需要将半固封式电缆插拔头进行插拔处理，也即要将应力锥进行多次地插拔，故而插拔工艺及质量必须保障，否则影响其运行性能甚至引发故障。

目前半固封式电缆终端插拔均采用悬链杠杆插入和人力拖拽两种方式进行。其一采用简易的悬链杠杆工具进行插入操作，操作时将悬链的悬挂端固定在充气柜预留螺孔中进行悬挂固定，而后利用杠杆一端嵌入插拔头底座另外一端施压，将插拔头推入预置内腔室中旋紧固定螺栓即可完成插入操作；其二采用人力在解除底座螺栓的情况下前后、左右摇晃电缆插拔头局部反复拖拽最终完成拔离操作。此两种操作形式特别是后者在整个操作过程中无法达到有序、连贯、平稳和受力均匀，从而极易造成应力锥表面损伤、局部尺寸变化、机械应力集中等现象，而这种损伤无法被监测，在长期累积下，影响其内部电场应力锥局部场强分布分散效能降低，引发树枝放电或局部放电导致加速老化或故障频发。基于目前半固封式电缆插拔头插拔形式、所用器具落后，严重影响安全可靠运行，造成工作效率和质量低下，亟待研发一种能够确保半固封式电缆终端插拔的专用工器具——插拔器，以解决半固封式电缆终端安全可靠运行以及提高插拔工艺、质量。

3 问题的解决方法

本插拔器研发总体思路是在不改变原有设备结构的基础上，充分利用设备结构特征（内腔室底座按装预留螺孔），结合实际工作现场空间位置和距离，研发一款体积小、重量较轻、易于携带、安装简易、操作灵活、平稳、受力均衡且具备插入、拔离两种功能，同时能够保障应力锥无损伤的产品。基于项目研发总体思路，考虑半固封式电缆插拔头单独行进而设备相对固定的特征，结合设备原有预置螺孔，初步设计采用丝杠原理，具体是采用两根相同尺寸的丝杆、丝母（近乎与丝杆等距）组成，两个丝杆通体依据设备预置螺孔尺寸进行配置（其上一端各附两个紧固螺母）；丝母相应位置处各嵌入两个轴承（C型胀销限位），两相对轴承间进行固定连接，连接中心设置电缆固定装置及涡轮蜗杆装置，蜗杆两端设置内四方或内六角孔，如此初步设计大样完成。操作时首先将装置固定于设备位置处，然后将电缆插拔头相应位置固定于装置上，利用内六角工具嵌入蜗杆内六角内即可驱动操作，形成丝母连同电缆插拔头的上、下同步移动，最终完成插入、拔离。

4 插拔器设计制作及应用

4.1 插拔器初步设计

本插拔器设计以体积小，重量轻为设计目的，反复论证设计，最大限度减小插拔器的尺寸。设计电缆终端插拔位移以涡轮蜗杆实现联动功能，操作中只需要驱动蜗杆就能完成电缆终端插拔推进或拔出位移，有效避免了两边位移不同步易使电缆终端偏离同心轴造成电缆终端损伤，同时提高了工作效率， 涡轮蜗杆式电缆插拔器设计图如图1所示。（图1中1是丝杆，2是紧固螺，3是紧固备帽，4是内丝管，5是电缆固定卡，6是开口固定卡轴，7是内丝管固定轴承，8是蜗杆内六角，9是蜗轮，10是内丝管固定架连杆，11是电缆固定卡螺母，12是蜗杆，13是蜗杆固定架。）

4.2 插拔器加工及制作

涡轮蜗杆式电缆终端插拔器按设计样图委托厂家进行加工制作，制作成品图2所示，该插拔器的成功研制，改变了电缆接入或拆除过程中无专用工具的现状，为电缆安装施工，特别是电缆头健康运行提供了极高的技术保障，也进一步规范了电缆安装过程中相应的工艺要求，有效地提升了电缆终端安装质量及工艺。先后申请发明专利1项，实用新型专利1项，外观设计专利1项，获得奖项3项。

4.3 装置测试及应用

本插拔器在日常工作中进行开展应用，提高了工作效率，使电缆与半固封式电气设备的推进、拔出方便，简单易操作，同时在推进、出过程中不伤及电缆和造成隐患，并确保终端与电气设备接触可靠和稳定。图3为将该工器具安装固定、驱动位移的现场实际图片，将电缆终端头固定在插拔器上，然后将螺杆固定在充气柜预留螺孔中，驱动蜗轮蜗杆后电缆终端向上位移至合适位置，其终端头完全进入电缆插拔孔，此过程演示了电缆终端头的插入安装过程，若反相驱动，则电缆终端头向下位移，完成电缆终端头拆卸过程，该插拔器在应用操作时，能有效消散机械应力和分散电场应力分布且同时具备插入、拔出功能；在插拔过程中，其驱动效果平稳、易控。现场实际测试应用图3所示。

5 结束语

该工器具的成功研制，改变了电缆接入或拆除过程中无专用工具的现状，为电缆安装施工，特别是电缆头健康运行提供了极高的技术保障，也进一步规范了电缆安装过程中相应的工艺要求，有效地提升了电缆终端安装质量及工艺。与此同时，该工具的研制及应用极大地减轻了工作人员劳动强度，提高了工作效率，有效减轻了现场安全风险管控压力。通过不断改进以及实践，该插拔器在各变电站内进行测试应用，测试效果得到专业人员的充分肯定；此外，该工具在负荷转移、试验检测等过程中可实现电缆终端频繁插拔无损伤、高效率，更为重要的是该工具的研制确保了半固封式电缆终端与电气设备之间的可靠连接，对电气设备安全稳定运行提供了可靠保障。

参考文献：

[1]GB 50150-2006.电气设备交接试验标准[S].

[2]DL/T 1476-2015.电力安全工器具预防性试验规程[S].

[3]马永翔.高电压技术[M].北京大學出版社，2009.

[4]Q/GDW168-2008.输变电设备状态检修试验规程[S].