一种适用于开关柜电缆头的接地装置

段秀凯

(国网山东省电力公司聊城供电公司，山东 聊城 252000)

0 引言

高压接地线是用于线路和变电检修工作中，为防止临近带电设备产生感应电或者误合闸导致检修人员触电所必需的安全工具[1-3]。挂设接地线是保护检修人员的一道安全屏障，也可以说接地线就是检修人员的生命线。接地线的可靠连接，是保障检修人员安全的关键[4]。

在开关柜检修时，尤其是需要检修开关柜内出线侧地刀时，需要在电缆头处挂设接地线，以防止线路侧感应电或者误合闸对检修人员造成伤害。由于传统接地线夹跟电缆头匹配度不高，导致装设的接地线不牢靠，给检修带来了很大的安全隐患。

针对开关柜电缆头挂设接地线时存在的问题，下面设计了一种新型适用于开关柜电缆头的接地装置，该接地装置连接可靠、操作方便、安全性能高，并且可以实现接地线夹夹紧程度的数据量化，实现接地线的安全可靠连接。

1 传统接地线应用现状

传统的高压接地线按照使用环境可以分为室内母排型接地线和室外线路型接地线。室内母线排型接地线导线夹一般是平口螺旋压紧式[5]，如图1 所示，卡头为平面，而开关柜电缆接头为圆柱形，两者接触面较小，导致所挂接地线不牢固，容易左右摇摆，极有可能因为外力因素使接地线脱落，给检修人员和设备造成非常大的安全隐患。室外线路型接地线操作棒较长，而开关柜电缆室内空间较小，挂设后妨碍检修人员对开关柜内的设备进行检修操作，并且室外线路型接地线导线夹一般是双舌式[6]，如图2 所示，适用于导线，如果挂设到相对较粗的电缆头上，也会出现挂设不牢固的问题。

图1 平口螺旋压紧式接地线实物

图2 双舌式接地线实物

现有的接地线，无论是平口螺旋压紧式还是双舌式，导线夹是否可靠夹紧停电设备，都无法通过数据量化。平口螺旋压紧式是由操作人员旋转绝缘杆带动下卡头使导线夹夹住停电设备。由于不同操作人员手臂力量存在差异导致所挂接地线夹夹紧程度也有所区别，是否可靠夹住只能凭经验。双舌式接地线导线夹夹紧导线是靠双舌片弹簧的伸缩力，夹紧程度更无法判断，这都无法保证接地线导线夹可靠夹紧检修设备。

2 新型接地装置研制

2.1 新型接地装置技术方案

为解决上述问题，研发了一种适用于开关柜电缆头的接地装置，其包括接地线夹、绝缘操作杆和接地线。

接地线夹包括弧形舌片、螺栓通孔、左蜗轮、右蜗轮、蜗杆、限位块、固定架、卡头。左蜗轮、右蜗轮安装在固定架上，固定架为长方形框架结构，左蜗轮和右蜗轮分别转动式安装在固定架的两端。左蜗轮、右蜗轮的齿部均为蜗轮周长的四分之一，左蜗轮和右蜗轮的齿部两端各设有限位块，用于限制蜗轮的旋转角度。蜗杆设置在左蜗轮和右蜗轮之间并且相互啮合，蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角，蜗轮蜗杆具有反向自锁性，因而蜗杆只能带动蜗轮转动。

左蜗轮和右蜗轮的上端均设有弧形舌片，两个弧形舌片随着蜗轮的旋转而打开或者闭合，当两个弧形舌片闭合时接近“O”形，以确保不同直径的电缆头都能够牢固夹紧。两个弧形舌片的其中一个弧形舌片上设有与接地线连接的螺栓通孔。蜗杆的下端对称设有两个水平的卡头。绝缘操作杆包括卡接套、头杆、上联轴器、扭矩传感器、下联轴器、尾杆、防滑绝缘手柄。卡接套设置在头杆的上方，卡接套的侧壁上对称设置两个“J”形卡槽，并且两个卡槽的钩部方向相反，该卡槽用于与蜗杆下端的卡头配合卡接。头杆通过上联轴器与扭矩传感器一端的上传动轴连接，扭矩传感器另一端的下传动轴通过下联轴器与尾杆连接，尾杆的下端设置有防滑绝缘手柄。接地线为铜丝绞线，其外表包裹有绝缘层，接地线一端设有与弧形舌片上的螺栓通孔相连接的线夹侧铜鼻，接地线另一端设有用于固定在开关柜内接地铜排或者其他接地极上的接地侧铜鼻。图3 为新型接地装置结构。图4 为新型接地装置接地线夹的固定架及蜗轮的安装结构。图5 为新型接地装置绝缘操作杆的卡接套结构。

图3 新型接地装置结构

图4 新型接地装置接地线夹的固定架及蜗轮的安装结构

图5 新型接地装置绝缘操作杆的卡接套结构

2.2 新型接地装置使用方法

将接地线一端的线夹侧铜鼻通过螺栓与弧形舌片的螺栓通孔紧固连接，接地另一端的接地侧铜鼻与开关柜内的接地铜排或其他接地极固定连接；逆时针旋转蜗杆，左蜗轮和右蜗轮在蜗杆的带动下向上运动，使两个弧形舌片处于最大开口状态；操作人员双手握于绝缘操作杆下端的防滑绝缘手柄处，将蜗杆下端深入卡接套，随后顺时针稍微旋转绝缘操作杆，使卡头与卡槽配合卡接；绝缘操作杆慢慢挑起接地线夹，使两个弧形舌片包住开关柜电缆头，随后顺时针旋转绝缘操作杆，使开口线夹慢慢闭合，“包紧”电缆头，观察扭矩传感器实时显示的扭矩值，当扭矩值达到预定旋紧数值后，停止旋转；稍微带动绝缘操作杆，使卡头与卡槽脱离，从而卸下绝缘操作杆。

拆卸接地线时，再将绝缘操作杆与接地线夹卡接，逆时针带动蜗杆旋转使两个弧形舌片张开，即可完成拆卸。

2.3 新型接地装置优点

新型接地装置的优点如下：

(1) 结构简单、操作方便，接地线夹设计为弧形舌，当两个弧形舌片旋转至闭合时，两个弧形舌片组成接近“O”形，增大了夹口与电缆头的接触面积，可更大范围地包住电缆头，有效防止由于接触面较小而导致所挂接地线不牢固的问题。

(2) 接地线夹利用蜗轮蜗杆反向自锁原理，当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，蜗轮蜗杆机构具有反向自锁性，即只能蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。除非蜗杆旋转，否则旋紧的接地线夹无法松动，这样可有效避免由于外界因素导致接地线夹松动使接地不可靠的情况。

(3) 绝缘操作杆采用可拆卸式，当接地线夹夹紧后，可把绝缘操作杆卸下，这样给开关柜电缆室的检修工作留下了操作空间，一定程度上提高了检修效率，减少了设备停电时间。

(4) 绝缘操作杆设置有扭矩传感器，使线夹与电缆头的夹紧程度得以量化。操作人员转动绝缘操作杆使线夹夹住电缆头时，观察绝缘操作杆上扭矩传感器的实时扭矩值，当旋转至一定扭矩值时，表明线夹已夹紧电缆头，可有效避免由于操作人员手臂力量不足或经验主义导致接地线夹未完全夹紧电缆头使接地不可靠的情况。

3 结束语

以上介绍了一种适用于开关柜电缆头接地装置的研制方案，该方案所设计的接地装置结构简单、操作方便、安全可靠，减少了停电时间，提高了工作效率，目前已在山东聊城地区开展试用，具备推广到电力系统开关柜检修工作中的条件。