竹形开关的缆头联接

徐玉超　任宏宇

摘 要：本文介绍了一种新型分接开关——竹形开关中采用的特殊锥螺纹缆头联接结构，并分析了这种结构的工作原理及结构特点。

关键词：竹形开关；特殊锥螺纹；缆头联接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.208

1 引言

竹形开关，是我公司最新研发的一种变压器用新型无励磁分接开关，它具备很多创新性结构，这些研究成果均已申报国家发明专利。缆头联接，指在分接开关中用以与变压器线圈抽头连接的电缆线和其对应的定触头间的联接。我公司研发的这种具有特殊锥螺纹的缆头联接结构，舍弃了原有结构的不足，具有结构简单，功能可靠等优点。本文将对该特殊锥螺纹缆头联接的结构和特点进行分析，并通过实例应用验证其可行性和先进性。

2 现有缆头联接的不足

目前，在变压器无励磁分接开关中，缆头联接采取焊接方式联接已被大多数厂家应用多年，但其显然存在以下不足之处：

（1）由于高電压强电流的分接开关定触头又大又硬，电缆线又粗又长，二者焊接成一体后很难装入分接开关直径不是很大的管状外壳，且装入后，还要再从其侧壁小孔中拽出电缆线，其为高难度的组装工艺。（2）由于电缆线缠绕皱纹纸后，还要缠绕白布带，此时直径远大于绝缘体的小孔，所以缠绕工作只能在定触头组装完成后，在分接开关外面靠人为手工笨拙劳作，时间长，效率低，不规范。（3）由于焊接前联接端必须经酸洗工艺，而镀银后很难彻底清除残余酸液，久而久之表面生成黑色氧化物，这种氧化物成分复杂，有害绝缘，成为变压器油品的污染源，这对变压器的安全可靠运行造成了极大的安全隐患。

3 竹形开关缆头联接的结构及特点

3.1 竹形开关缆头联接结构

缆头联接结构为：电缆线始端与铜接头冷压为一体，铜接头制有圆锥外螺纹，定触头的圆锥内螺纹与电缆线始端的相同锥度的圆锥外螺纹采用超常的改性气密锥螺纹联接，二者旋合锥螺纹的锥角设计为∠α，同时其锥螺纹的牙型角平分线垂直于螺纹圆锥母线，锥螺纹的牙型角设计为∠β，经过多次厂内试验验证，最终确定∠α=6.8°，∠β=50°。

3.2 结构原理

文中提到的“超常的”改性气密锥螺纹，是以理论研究为基础，设计了多种不同规格的锥螺纹，经过多次厂内试验分析论证，最终选定最佳的锥螺纹参数，这种锥螺纹比普通的锥螺纹具有更大的接触面积，更强的自锁能力。经实验测试，这种螺纹接触其过流电阻值较等截面同材质焊接联接的过流电阻值高2.6倍左右，其原因为：圆柱螺纹制造的精度再高，其旋紧后只是牙型的单牙侧的一面接触，而双牙侧的另一面不接触，且拧得越紧反而另一面离开的缝隙越大，因其只单牙侧接触，当然导电面积只是双牙侧接触的一半。而采用该结构，由于锥度的存在，配合的锥螺纹的牙型角相同，显然可以使其牙型角双牙侧接触，而且拧得越紧，接触压力越大，接触越好，其过流电阻值将双倍缩小；然而在实际中，焊接的质量并不稳定，其内部虚焊的状态经常存在，可靠性低。因此把圆柱螺纹联接升级为圆锥螺纹联接；然后进一步升级，改进牙型角∠β的接触性能，令∠β=50°，这将增加等长度时锥螺纹双牙侧的接触面积。

众所周知，按照IEC 60214-2（2004）《分接开关 第2部分：应用导则》中规定，分接开关的触头接触电阻必须小于某一规定值，而此锥螺纹处的接触电阻恰恰是分接开关触头接触电阻的一部分，接触电阻是由收缩电阻和表面膜电阻构成，即：

当电缆头旋入定触头的锥螺纹孔内时，其牙型表面接触在一起，这种机械接触面积只是视在面积中很小的一部分，客观上或多或少存在着波纹起伏。所以，接触表面只是若干小的突起部分相互接触，在每一接触点处都存在着一个收缩电阻，所以整个接触面的收缩电阻为各接触点收缩电阻的并联值，所以同样长度的螺纹，这种锥螺纹的接触面积更大，从而降低了此处接触电阻，进而降低触头温升值，增加热稳定和动稳定的可靠性。另外，在周围环境充满变压器油的条件中，良好的特殊性锥螺纹使旋合的锥螺纹之间既不可能浸入变压器油，也不可能存在气体，所以相同材质的铜材的内外锥螺纹间接触良好的导电性更具有可靠的时效性。

3.3 采用特殊锥螺纹缆头联接的优点

（1）定触头和电缆线是两个零件，可以先装定触头，再装电缆线，此工艺过程简单，便于操作。（2）可以用旋转机床设备机加操控取代人力手工操作。这样，不但作业规范，而且便于质量控制，经过生产实践的检验，生产效率至少提高20倍。（3）电缆线螺纹的配合采取防渗漏结构。在变压器油箱中，这种结构螺纹间不存在氧化反应，并且无需电镀，所以表面更不会生成黑色复杂成分的化合物，故可以做到对变压器油的零污染。

4 应用实例

本公司设计的竹形开关缆头联接用特殊锥螺纹结构图如图1，应用该技术生产的开关，厂内实测接触电阻均小于50微欧，后经国家变压器质量监督检验中心检测，《检验报告》No：CTQC/ZJ-15.005其中各项指标均合格，所以这种特殊锥螺纹缆头联接结构在实际应用中切实可行，目前，竹形开关已批量生产。

5 结论

综上所述，这种特殊锥螺纹缆头联接结构在分接开关中的应用具有充分的理论和实践依据，且这种结构方便加工，易于组装，制造成本低，可以避免焊接联接的诸多不足，因此已经得到良好应用。

参考文献：

[1]张德明.变压器分接开关状态监测与故障诊断.北京[M]：中国电力出版社，2008.

[2]任世灵.一种新型三相管型分接开关[J].变压器，2003，40（10）：20-22.

作者简介：徐玉超（1987-），男，辽宁朝阳人，工程师，研究方向：变压器分接开关设计。