充电桩线缆固定装置的研究及应用

充电桩线缆固定装置的研究及应用

罗亮 张泽群 孙健 韩云飞 盛飞

国网和县 供电公司 安徽马鞍山 市 2382 00

摘要：文章针对电力充电桩线缆过长导致的安全隐患进行研究，拟通过采用科学的方法和手段，研制出一种充电桩线缆固定装置。装置通过线夹头将线缆固定后，通过内置的弹簧伸缩控制单元，在线缆被拉动时，能够自动拉伸和收缩，有效预防线缆过长拖地导致的安全隐患，同时也美化了线缆应用环境。文章从装置线夹单元、收放单元、外壳单元等结构组成部分进行深入研究，通过对装置各功能结构部分的深入解析，从而实现对充电桩线缆固定装置的整体研究。

关键词：充电桩；线缆固定；线缆拉伸

引言：现阶段，绿色环保新能源电动车辆市场应用越来越多，供电公司根据用户需求，在一些公共区域停车站安装了一些电动车辆充电桩。但由于电动车辆充电桩具有高电压、大电流等特点，因此充电桩的安装应用也具有较大的安全隐患。文章通过进一步了解发现，也为了使用方便，充电桩上的线缆均设计较长，方便充电时可拖移操作，平时这些线缆均直接拖放在地上，较为散乱，影响充电区域的整体美观，也容易绊倒过往行人。人员经常性拉动线缆，也容易对线缆接口部分造成松动，长久性拉动就会造成接口损坏。若地面上有较多凸起物或有尖锐的异物，线缆在地面上长时间拖动，线缆外部绝缘层极容易被地面上的凸起物和尖锐的异物刮坏破损，从而引发漏电，导致人员触电伤亡事故的发生。文章通过对《电动汽车充电站及充电桩技术规范》解读，从装置国内外市场应用现状的分析、装置结构组成部分的研究及装置的制作及应用，进而达到对充电桩线缆固定装置研究制作的全过程分析，形成对充电桩使用人员的安全服务保障体系。

一、国内外市场应用分析

文章通过了解发现，充电桩为当前刚刚兴起的一种为车辆供能装置，因此，针对充电桩线缆的固定装置目前市场上尚未发现有应用，但是在加油站的加油桩上曾有类似的线缆固定装置，但由于加油站线缆与充电桩的线缆在设计及功能应用等方面截然不同，因此，文章为了规范充电桩的安全使用流程，通过对《电动汽车充电站及充电桩技术规范》一文解读后，决定自己设计研究一种充电桩线缆固定装置，这在国内市场上尚属首例。

二、装置研究所采用的技术路线

文章通过调查研究后发现，防倒转带手刹风筝线盘所采用的技术手段可以借鉴。通过借鉴自锁轮盘单元的设计，采用轮盘钢珠自锁方式，当线缆到达预设位置时，能够自动锁定，有效预防装置无限制伸缩。通过借鉴手动调节单元的设计，采用手动调节弹簧力的大小，装置使用人员可根据线缆的实际拉力需求，人工预设调节，提高装置在现场应用过程中的可行性。通过借鉴出绳保护单元的设计，当线缆回缩时，保护单元通过弹簧阻力，有效防止线缆与出口处直接性的发生碰撞和摩擦，导致线缆断线损坏。

三、装置结构设计

为此，文章拟通过对装置各结构组成部分进行详细分解设计，进而实现对充电桩线缆固定装置的研究设计。下面通过对装置自锁轮盘单元设计、手动调节单元设计及出绳保护单元设计等三个部分进行阐述。

1、自锁轮盘单元设计研究

文章通过对装置的结构组成部分进行分析发现，钢珠轮盘自锁模块利用钢珠轮盘自锁原理，通过钢珠轮盘设计，将钢珠放置于轮盘轨道内，当钢丝绳拉伸过程中，带动钢珠在轮盘轨道内滑动，当停止拉伸时，钢丝绳与钢珠实现自锁定。

为此，文章做了拉伸缩放测试，采用钢珠轮盘自锁方式，测试线缆，做了10次锁定测试，正向拉伸节点锁定10次，逆向缩放节点锁定10次，并记录统计，发现采用钢珠轮盘自锁方案，正向、逆向节点锁定成功率达100%，无卡顿现象发生，正向拉伸节点可任意锁定，且逆向缩放节点可任意锁定。

图1：钢珠轮盘自锁模块设计平面图

2、手动调节单元设计研究

文章通过对装置的结构组成部分进行分析发现，手动卡扣式调节模块利用手动卡扣式调节模式，通过调节卡扣螺线对接点，预先设置调节好拉力大小后，通过拉动线缆，带动节点螺丝帽，卡扣至四螺纹口处，即可调节拉力大小。

为此，文章将拉力值预设定在3kg、5kg、7kg、8kg、10kg节点处，再手动拉动线缆，带动节点螺丝帽，调节操作，并记录统计，发现采用手动卡扣式调节模式，在经过20次的3kg－10kg拉力调节测试，测试通过率达100%，完全达到小组设定的拉力大小需达8kg的目标值。

图2：手动卡扣式调节模块设计平面图

3、出绳保护单元设计研究

文章通过对装置的结构组成部分进行分析发现，弹簧压缩型保护模块利用弹簧压缩型保护设计模式，模块通过在线缆出口处增加弹簧片来削减线缆收缩过程中产生的回弹压力，弹簧片压力承受力大小需大于线缆拉力大小，从而避免钢丝绳线缆在拉伸过程中因回弹力太大，导致碰撞接口出现裂碎，钢丝强被拉断等现象发生。

为此，文章针对模块做了相应的可靠性测试试验，具体如下：

（1）抗拉强度的计算公式为;σ=Fb/So。其中：Fb为拉断时所承受的最大拉力，So为原始截面积（mm²）。

（2）小组成员计算支撑型保护模块单元、弹簧压缩型保护单元的承受拉力值如下：

支撑型保护模块单元:可视为半径为3 cm的圆，及截面积为30²×π=2826mm²

弹簧压缩型保护单元:可视为半径为2 cm的圆，及截面积为20²×π=1256mm²

（3）小组成员通过计算，得出支撑型保护模块单元模块和弹簧压缩型保护单元模块，能够承受的最大抗拉强度值如下：

小组成员通过使用拉力传感测量装置做了五次测试，对支撑型保护模块单元模块和弹簧压缩型保护单元模块进行最大抗拉强度测试，记录其拉断时所承受的最大拉力，统计数据如下：

得出结论：支撑型保护模块单元的抗拉强度测试数据在3425pa～3526pa之间，较为不稳定，而弹簧压缩型保护单元的抗拉强度测试数据在7965pa～9355pa之间，远远大于钢丝绳能够承受大小为≧8kg的拉力受力值，较为稳定。

图3：弹簧压缩型保护模块设计平面图

四、装置的应用

文章通过对装置的研究及应用，所带来的经济效益明显，安全管理效益显著，社会效益深远。

4.1经济效益

文章针对充电桩线缆破损导致的人员人身安全为出发点，安全第一，生命至上，人的生命是无价的，因此充电桩线缆固定装置所带来的间接经济效益是无法估算的。

4.2管理效益

该装置不仅让充电桩线缆变得干净整洁，美化了现场环境，杜绝了线缆零散拖地现象的发生，防止人员绊倒摔伤。装置固定后，降低了线缆破损率，有效预防人员触电事件的发生，提高了供电企业的安全生产管理水平。

4.3社会效益

由于充电桩多为社会群体服务，因此本次QC成果的研制及应用，有效保障了社会人群的人身安全，大大提高了供电企业的服务质量，成果后期可推广应用到加油站等其它行业领域，为企业、为社会创造无形的社会效益。

结束语　文章通过借鉴防倒转带手刹风筝线盘的结构设计，采用人性化的设计模式，操作流程简单，且省时省力，解决了以往操作过程中卡顿现象的发生。同时通过减压保护，有效预防充电桩线缆被硬性拉断，保障了充电桩使用人员的人身安全。文章将充电桩线缆通过固定装置整合锁定后，线缆不再零散地拖放在地面上，保证了线缆的整洁美观，同时有效防止线缆与地面长时间摩擦划伤，进而导致漏电触电事件的发生，提高了工作效率，维护了社会秩序的稳定。

作者简介：

罗亮，1979年09月，男，汉族，研究生，中级工程师，就职于国网和县供电公司；

张泽群，1990年10月，男，汉族，本科，副高级工程师，就职于国网和县供电公司；

孙健，1990年03月，男，汉族，本科，副高级工程师，就职于国网和县供电公司；

韩云飞，1974年03月，男，汉族，本科，中级工程师，就职于国网和县供电公司；

盛飞，1977年10月，男，汉族，本科，中级工程师，就职于国网和县供电公司；