並溝線夾

可靠供電是供電企業供電能力的一項重要指標，反映了對用户電力需求的滿足程度，同時也是考核電能質量的一個重要內容。線路器材的可靠性是影響供電可靠性的一個重要因素，而其中運行於城鄉電網中數目巨大的各類並溝線夾，其性能的優劣將直接影響到可靠供電。並溝線夾可靠性不高，供電企業就需要增加巡視次數，縮短維護週期，增加運行成本。若並溝線夾引發故障或事故，可導致大範圍停電並威脅到城鄉居民的人身安全。

並溝線夾均為非承力型，主要有螺栓式並溝線夾、H型(或C型)並溝線夾和楔型並溝線夾等3種，其中螺栓式並溝線夾又分為等徑並溝線夾和異徑並溝線夾兩種 ^[1]  。

並溝線夾型號尺寸如圖1：

根據國標GB2314《電力金具通用技術條件》和電力行標DL/T 765.1《架空配電線路金具技術條件》的規定，非承力型並溝線夾對導線的握力不得小於導線計算拉斷力的10%，導電能力不得低於被接觸導線的電阻，同時為了保證穩定性和可靠性，對通流後的電阻變化指標作了明確的要求，滿足這些要求，可以保證線路在正常運行或過載甚至發生短路時，並溝線夾不先於導線發生故障，確保線路的安全和可靠。

導體與導體間的電流傳導可從導體的機械接觸面積和電流傳導途徑兩方面進行分析。 導體的機械接觸面積:從微觀上看，導體表面是由無數個高低不平的峯谷構成的，導體表面越光潔，峯谷之間的高度差就越小。當受外力作用使兩個導體接觸時，其接觸主要以峯一峯相觸的形式存在。所以，實際上的機械接觸面積遠小於線夾設計的標稱接觸面積，真正的機械接觸面積約為標稱接觸面的7%。

導體間電流傳導途徑：一是在外壓力作用下，兩個導體的鋁一鋁界面上活性三氧化二鋁(Al₂O₃)層受擠壓或摩擦而使其局部破裂，使鋁電子在表面峯一峯間自由流動，形成一定的導電能力。壓力越大，接觸的峯一峯點就越多，接觸電阻就越小。線夾安裝施工工藝中，要求在導體表面塗抹含銅、銀離子的導電脂，防止氧化層破裂點的再氧化。二是活性Al₂O₃本身具有的導電能力，使未破損的區域也具有一定的導電能力。同時在外電源的作用下，導電脂中的銅、銀離子進一步滲入活性Al₂O₃層內，使導電界面在帶電運行後導電能力比初始值略有增加，增加幅度一般為0.5%-9%。三是由於鋁的塑性較好，當兩個界面受壓接觸後，線夾內壁中的部分鋁將產生塑性變形，進入導線外層的絞制空隙中，使有效接觸面積增大，分子間的相互滲透更加活躍，隨着氧化層中鋁原子數量進一步增多，電界面上的導電性能得以改善 ^[2]  。

螺栓式並溝線夾採用板-板式結構、鋁合金材料製造，依靠螺栓的緊固壓力將被接續導線固定在上下帶有槽形的夾板中完成連接，再通過平墊片和彈簧墊圈傳遞，向接續導線提供比較均勻和恆定的壓力作用，安裝後可拆卸，往往使用在線路耐張端的跳線或導地線搭接處，為保證線夾對導線有足夠而均勻的壓力，並溝線夾一般採用兩螺栓或三螺栓結構，同時安裝中要求緊固各螺栓時用力均勻。有時為保證運行可靠性，線路施工時採用兩隻或3只線夾等距並接的方式。螺栓式並溝線夾對導線的握力約為導線計算拉斷力的10%-20%。

螺栓式等徑並溝線夾一般只對同直徑的導線進行接續，允許的導線跨徑一般包含兩個相鄰規格，如JB-4並溝線夾適用的導線截面為185mm²和240mm²兩種，所以在結構上採用對稱設計。

螺栓式異徑並溝線夾允許對一定直徑範圍的導線進行跨徑組合連續，在結構上採用非對稱設計，且將壓板設計成左右可調型，以保證在接觸時兩異徑導線均可獲得較穩定的壓力，但人為因素對螺栓的緊固程度影響較大。

楔型並溝線材料一般為鍛鋁，由弓形本體和楔塊兩部分組成;安裝或拆卸均使用槍形專用工具，但不可重複使用。楔塊兩側邊的斜度與本體的斜度相同，可使導線在被接觸段內均勻受力又可建立材料間的自鎖；弓形本體提供了為維持穩定壓力所需的彈力。弓形本體內槽的曲率半徑和楔塊外槽的半徑均略大於最大適用導線的半徑。在安裝時，將被接續的兩根平直導線放入本體兩側的對應位置，用人力將楔塊推至標誌線位，再擊發槍形專用工具，使之產生瞬間推力將楔塊壓入工作位。對楔塊的壓力主要由專用子彈中的藥量決定，減少了人為因素對安裝質量的影響，所以楔型並溝線夾安裝的一致性較好。楔型並溝線夾可接續等徑和異徑的兩根導線。楔型並溝線夾對導線握力約為導線計算拉斷力的20%-45% 。

H型並溝線夾屬於壓縮式結構，純鋁或鋁合金材料，安裝後無法拆卸。該線夾因線夾斷面類似於字母H而得名。藉助專用液壓鉗，可將線夾與被接續的兩根導線壓成一整體。壓接後接觸部位呈橢圓柱形，外形比較緊湊。與楔型並溝線夾類似，其壓縮過程受液壓鉗輸出壓力控制，人為影響較小。H型並溝線夾可接續等徑和異徑的兩根導線，同槽中的導線跨徑一般為3- 4個規格。H型並溝線夾與導線接續時，因環向受力，線夾內壁的鋁產生塑性變形，嵌入導線外層的絞制空隙中，有效接觸面較大，H型並溝線夾對導線的握力約為導線計算拉斷力的40%-65% ^[3]  。

從金屬材料的特性中我們知道，在受力情況下，導線不可避免會產生一定的蠕變，在局部壓力較大的並溝線夾內部更加嚴重，使導線略微變細，直徑減小，如果沒有適當的補償功能，並溝線夾對導線的握力就會下降，產生應力鬆弛。當材料確定後，導線蠕變與時間、壓力、拉力和環境温度有關，對導線的壓力或拉力越大，環境温度越高，導線蠕變就越嚴重，而且變化曲線呈指數狀，並隨時間的增長而不斷增大。

要保持並溝線夾對導線握力的穩定，施工安裝時，就需有足夠的外力使之對導線產生合適的壓力，以防止並溝線夾與導線產生鬆動或相對滑移；更須保證當外力消失後，並溝線夾應能對導線提供較恆定的壓力，以補償因電流、温度、風速、腐蝕等變化引起的導線蠕變影響。

螺栓式並溝線夾安裝時，對螺栓或螺母施加的扭矩往往因人而異，一般也沒有使用專用的計量器具對扭矩進行復核，導致同一線夾的不同螺栓或不同人員安裝的線夾間所產生的對導線的壓力不一致。壓力過大，使導線蠕變過大；壓力過小，使線夾與導線在運行初期就缺少足夠的壓力和握力。彈簧墊圈的質量也嚴重影響了線夾的機械穩定性。若選用不良的彈簧墊圈，受外力作用後，彈簧墊圈塑性變形較大，將導致安裝後的線夾在導線發生蠕變時得不到應有的壓力補償。

H型並溝線夾採用專用液壓工具進行安裝，對導線的壓力比較均勻和恆定。其與導線接續屬一次性液壓定型，使線夾部分內壁材料嵌入導線外層空隙，因線夾與導線外股屬同一鋁基材料，既可減少應力鬆弛又可補償導線蠕變。

機械穩定性最好的應屬於楔型並溝線夾。由於採用弓形結構和楔塊，當導線因各種原因發生蠕變時，弓形結構和楔塊都能對蠕變進行補償，而安裝時的初始壓力由專用子彈提供，合理控制藥量即可實現控制壓力的目標 ^[1]  。