简谈硅脂膏对10kV高压冷缩式电缆终端头性能的影响

简谈硅脂膏对10kV高压冷缩式电缆终端头性能的影响

于文涛

中车大连机车车辆有限公司    辽宁大连   116022

摘要：冷缩式电缆终端头是由高压聚乙烯绝缘材料、耐高温硅脂膏及金属电极、压接管等组成。在高压电缆终端头中，压接管是最薄弱的环节，冷缩式电缆终端头中，压接管在电缆运行中，不断与外护套接触，并承受各种应力的作用。随着运行时间的增长，压接管外表面会逐渐老化并变硬，在一定的应力作用下，会使压接管和金属电极之间产生应力集中。若硅脂膏选用不当或金属电极表面处理不充分，会产生电应力集中现象，影响冷缩式电缆终端头的运行。本文就硅脂膏对10kV高压冷缩式电缆终端头性能的影响进行分析，为冷缩式电缆终端头的选择和运行维护提供参考。

关键词：硅脂膏；高压冷缩式；电缆终端头；性能影响

硅脂膏作为电缆终端头绝缘的一种特殊材料，是在电缆终端头制作过程中，为了提高其绝缘性能而使用的一种特殊的高分子材料。硅脂膏可以起到隔热、防潮、防氧和防腐等作用，同时又可以提高其绝缘性能，因此在10kV高压冷缩式电缆终端头中得到广泛应用。硅脂膏作为一种特殊的高分子材料，其物理和化学性质不同于普通的有机材料，在其使用过程中，如果选用不当会对电缆终端头的性能造成影响。

1.硅脂膏简介

硅脂膏是一种在常温下呈固态的特种油脂，具有很高的热稳定性和良好的绝缘性能，其主要成分是由无机物、有机化合物等混合而成。硅脂膏是以合成油为基础油，添加了特种添加剂等成分，经特殊工艺加工而成。硅脂膏主要适用于在工作温度范围内使用，其热稳定性很高，在高温下不会分解，不会与金属表面产生化学反应；同时具有较好的绝缘性能和密封性能。硅脂膏主要用于电缆终端头中，其中包括，作为电缆终端头绝缘材料。硅脂膏由无机物组成，具有较高的热稳定性和良好的绝缘性能，是一种优良的电缆附件材料。硅脂膏中含有适量的油分，可以有效地起到润滑作用；同时在一定温度下具有一定的粘度，可以保证润滑效果。硅脂膏具有良好的电气性能、较高的粘度、优良的绝缘性能等特点，在电缆附件和金属电极之间起到润滑剂作用。硅脂膏作为电缆附件材料中常用材料之一，在电缆终端头中起着重要作用，因此选择合适的硅脂膏对电缆终端头性能具有重要影响。

2.电应力的作用

高压电缆运行中，电压会引起电缆导体局部发热，由于电缆导体是金属导体，在电场作用下，金属表面会产生感应电流，产生电压降。当有电流通过时，会在导体表面形成局部放电，产生电弧。电弧能量较大，其热效应也较大。电弧放电的能量超过电缆所能承受的最大工作电流时，电缆就会被烧坏。电缆绝缘材料的击穿是由电应力引起的，它是一种局部放电现象，其原因主要是由于金属表面在电场作用下产生局部放电和金属内部缺陷形成局部放电。在一定的电流密度作用下，电场强度达到一定程度时，电缆导体上将产生局部放电并发出热量。局部放电在导体表面形成电弧后就会烧坏电缆绝缘材料。局部放电还可能造成绝缘材料的击穿，导致绝缘击穿事故。因此当电缆运行时，在电压作用下就会有大量的电流通过导体表面而产生电应力。

3.硅脂膏对冷缩式电缆终端头性能的影响

硅脂膏主要由橡胶油和石蜡组成，在高温下固化，其主要作用是保护橡胶油，并提供一定的机械性能。硅脂膏具有耐高温、防潮、耐酸碱等特性，可起到绝缘作用，但也有一定的弊端：一是成本高；二是在低温下有脆裂现象；三是与金属接触的部分易被氧化。因此在选择硅脂膏时，应综合考虑电缆产品的应用环境、运行电压等因素。在选择硅脂膏时，首先应选择与电缆材质相同的硅脂膏。如铝塑复合电缆、交联聚乙烯电缆等材料，采用硅橡胶制作的冷缩式终端头，具有优异的绝缘性能和机械性能，且价格较低。其次，应考虑硅脂膏的使用寿命。硅脂膏长期运行后，其表面会逐渐老化并变硬。若选用质量较差的硅脂膏，在长期运行后，会使金属电极与压接管之间产生应力集中现象，导致冷缩式终端头击穿。因此，选择质量优良的硅脂膏是确保冷缩式终端头性能安全可靠的重要保证。

4.应力集中的成因

电应力集中现象是电缆绝缘材料与金属电极之间存在的电接触不良，当电缆绝缘材料老化，金属电极表面的氧化层被破坏，在电场作用下，氧化层中的杂质与金属表面的原子结合在一起形成晶体，使电极表面的硬度大大增加，使电缆绝缘材料与金属电极之间产生严重的电接触不良。由于金属电极与压接管之间存在很大的缝隙，如果没有绝缘保护层，在电场作用下，电极与压接管之间会产生很大的电应力集中。这种电应力集中会对电缆绝缘产生不利影响，电缆运行中很容易产生击穿事故。在生产过程中，硅脂膏也存在着影响因素。硅脂膏是一种粘度较大的有机润滑材料，用于电缆终端头中压接管和金属电极之间绝缘层的润滑，在运行过程中容易出现老化现象。

5.现场应用实例

由于10kV电缆线路在我国电网中占有很大的比例，在10kV电缆线路中，高压电缆终端头是最薄弱的环节，在长期运行中，常因绝缘受潮、电缆附件安装和安装质量差等原因引起故障，影响电力系统安全稳定运行。为解决高压冷缩式终端头使用寿命短、运行维护困难等问题，本文以10kV高压电缆线路中某变电站为例，对应用硅脂膏前后的冷缩式终端头性能进行对比。变电站所处地区气候条件恶劣，冬季寒冷，夏季炎热。工程位于市区边缘，周围环境复杂，交通便利。变电站10kV电缆线路位于城区边缘的城区内，沿城市道路敷设，道路改造工程量大，施工时间长。电缆线路途经多条高速公路、国道及市区主干道、地下通道等城市主要交通干线和重要道路交叉口。

结束语：

综上所述，目前国内所使用的硅脂膏主要有有机硅和无机硅两种类型。有机硅属于有机化合物，其特点是在电缆终端头中应用广泛；无机硅属于无机化合物，其特点是耐温性能好。目前市场上销售的硅脂膏主要有有机硅和无机硅两种类型，这两种类型的硅脂膏各有优缺点，具体选用哪种类型的硅脂膏需要根据实际情况进行选择。对于10kV高压冷缩式电缆终端头中的金属电极表面处理问题，应根据具体情况确定处理方式，如采用电火花加工处理，或者采用高温烘烤处理等。选择合适的硅脂膏及金属电极表面处理方式，对于提高冷缩式电缆终端头运行安全稳定具有重要意义。

参考文献：

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[3]张全德.高压电缆中间头和终端头的制作工艺浅析[J].硅谷,2015,8(04):268-269.