鄧雪

摘要：要想使電纜附件運(yùn)行的可靠性及安全性得到有效保證，便有必要控制高壓電纜附件的界面壓力。而實(shí)踐工作發(fā)現(xiàn)，影響高壓電纜附件界面壓力的因素較多。因此，本文在分析高壓電纜附件的界面壓力影響因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出相對(duì)應(yīng)的預(yù)防控制措施，以期提高高壓電纜附件運(yùn)行的可靠性及安全性。

關(guān)鍵詞：高壓電纜附件;界面壓力;影響因素

近年來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國(guó)電力輸配電工程事業(yè)發(fā)展迅速。而基于電力輸電線路層面來(lái)看，電纜附件在其中起到了很重要的作用。在確保電纜附件質(zhì)量及安全性的基礎(chǔ)上，可以確保電力系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。但是，實(shí)踐工作發(fā)現(xiàn)存在較多的因素會(huì)對(duì)高壓電纜附件的界面壓力造成影響?？紤]到電纜附件運(yùn)行的可靠性及安全性，因此本文圍繞“關(guān)于高壓電纜附件的界面壓力相關(guān)因素”進(jìn)行分析研究具備一定的價(jià)值意義。

1.????? 粗糙度影響因素及預(yù)防控制對(duì)策分析

1.1?? 粗糙度因素

材料的表面存在粗糙高低不平的情況，在兩類材料以直接的方式相接觸的情況下，易形成“半實(shí)半空接觸”的模式。同時(shí)，所存在的空隙，易導(dǎo)致界面呈現(xiàn)局部放電情況，使得電氣強(qiáng)度降低。在界面慢慢加壓之后，界面接觸面會(huì)變大，空隙缺陷會(huì)變少，界面電氣強(qiáng)度會(huì)慢慢提升。相關(guān)學(xué)者經(jīng)對(duì)“乙丙橡膠 / 硅橡膠夾層界面的擊穿強(qiáng)度與面壓之間的關(guān)系”進(jìn)行了研究，研究結(jié)果顯示：界面電氣強(qiáng)度會(huì)隨著面壓呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)?；诶硐霠顟B(tài)條件下，在外界壓力增加至一定值得情況下，界面接觸完好，沒(méi)有氣隙缺陷情況存在，這個(gè)時(shí)候界面電氣強(qiáng)度會(huì)趨近材料本體擊穿場(chǎng)強(qiáng)[1]。反之，如果界面壓力很低，在材料表面粗糙度越高的情況下，界面擊穿強(qiáng)度會(huì)降低，接近空氣擊穿強(qiáng)度。如下圖1所示，為界面電氣強(qiáng)度與界面壓力、材料表面光滑度的關(guān)系圖。

1.2?? 預(yù)防控制對(duì)策

結(jié)合上述因素分析，所以基于一定界面壓力條件下，考慮到界面介電特性的提升，需基于電纜附件安裝期間，針對(duì)電纜表面采取細(xì)砂打磨，使其光滑度得到有效提升。與此同時(shí)相關(guān)研究顯示，可采取≥400目砂紙打磨電纜絕緣表面。并且，因絕對(duì)光滑平整的材料表面難以有效實(shí)現(xiàn)，考慮到電纜附件界面擊穿強(qiáng)度的提升，通常需基于材料表面將硅脂涂覆上，使界面空隙能夠有效密封 / 填充。此外，考慮到電纜附件運(yùn)行的可靠性，基于電纜附件設(shè)計(jì)期間，需將切線 / 沿面場(chǎng)強(qiáng)控制在<1kV/mm，典型值控制在0/4-0.7kV/mm。

2.????? 溫度影響因素及預(yù)防控制對(duì)策分析

2.1?? 溫度影響因素

基于電纜運(yùn)行期間，隨著溫度的上升，會(huì)導(dǎo)致電纜絕緣性能減弱。以國(guó)際 AEIC 電纜應(yīng)急運(yùn)行規(guī)范為依據(jù)，針對(duì) XLPE 絕緣電纜，基于負(fù)荷循環(huán)狀態(tài)條件下運(yùn)行過(guò)程中，允許短期時(shí)間，比如在15分鐘運(yùn)行溫度上升達(dá)到130℃。若 XLPE 材料熔點(diǎn)大概為108℃，而橡膠材料熔點(diǎn)>200℃，那么電纜附件終端或者接頭運(yùn)行溫度將比電纜熔點(diǎn)更高。相關(guān)學(xué)者對(duì)XLPE 于乙丙橡膠材料基于不同溫度條件下的彈性模量進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示在溫度上升的情況下，乙丙橡膠彈性模量不會(huì)發(fā)生變化，但是 XLPE 彈性模量會(huì)逐步降低;在溫度>105℃的情況下，XLPE 彈性模量會(huì)比乙丙橡膠彈性模量更低[2]。

2.2?? 預(yù)防控制對(duì)策

針對(duì)冷縮或者預(yù)制型電纜附件，通常和電纜過(guò)盈配合，使一定的界面壓力得到有效實(shí)現(xiàn)。如果運(yùn)行溫度比電纜熔點(diǎn)更高，因 XLPE 彈性模量比乙丙橡膠的彈性模量更低，這個(gè)時(shí)候乙丙橡膠的硬度會(huì)高于 XLPE 材料，電纜絕緣會(huì)變成容易變形的彈性體?；陔娎|附件絕緣過(guò)盈界面壓力影響下，會(huì)使得電纜 XLPE 絕緣壓縮變形;在溫度下降之后，形變呈現(xiàn)固化現(xiàn)象，出現(xiàn)“竹節(jié)”的情況，使電纜絕緣受到損壞。

考慮到上述的“竹節(jié)”情況的發(fā)生得到有效預(yù)防控制，需將高壓電纜附件界面壓力控制在≤0.3MPa。與此同時(shí)，由于溫度越高，界面壓力損失率會(huì)越大;所以，需合理控制溫度，將電纜工作溫度設(shè)置在<70℃。

3.????? 應(yīng)力松弛影響因素及預(yù)防控制對(duì)策分析

3.1?? 應(yīng)力松弛影響因素

附件所采取的高彈性硅橡膠，或乙丙橡膠等相關(guān)材料，處在高彈態(tài)的條件下，呈現(xiàn)出的力學(xué)特性會(huì)影響電纜附件和電纜絕緣之間的界面壓力。然而，該高彈性材料的發(fā)展存在時(shí)間依賴性，也就是“松弛特性”。如果橡膠材料長(zhǎng)時(shí)間處在擴(kuò)張的狀態(tài)條件下，其內(nèi)應(yīng)力會(huì)在時(shí)間的延長(zhǎng)下，呈現(xiàn)由分子運(yùn)動(dòng)致使鏈段隨外力方向調(diào)整而漸漸減弱的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象即為“應(yīng)力松弛現(xiàn)象”，并且應(yīng)力松弛會(huì)隨著溫度的上升而逐漸變快。

3.2?? 預(yù)防控制對(duì)策

國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者對(duì)“附件硅膠絕緣安裝之后的擴(kuò)張率”進(jìn)行了研究，以時(shí)溫等效原理為依據(jù)，將附件絕緣基于40℃、70℃、90℃條件下的力學(xué)松弛特性（面壓下降率）反推出來(lái)[3]。結(jié)果顯示：隨著溫度的上升，應(yīng)力松弛會(huì)使得界面壓力降低變快。時(shí)溫等效原理可以將附件絕緣長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的使用壽命預(yù)測(cè)出來(lái)，同時(shí)可以對(duì)電纜附件安裝初始面壓的設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)性作用。

結(jié)合上述研究，考慮到電纜附件能夠安全可靠地運(yùn)行，需合理控制附件和電纜絕緣界面的最小界面壓力（應(yīng)力松弛后），將其控制在≥0.1MPa。

4.????? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高壓電纜附件界面壓力的影響因素較多，主要包括：材料粗糙度因素、溫度因素及應(yīng)力松弛因素。需合理控制材料表面光滑度，將電纜工作溫度設(shè)置在合理可控范圍內(nèi)，并對(duì)附件和電纜絕緣界面的最小界面壓力合理控制，以此使高壓電纜附件界面壓力避免受到諸多不良因素影響，進(jìn)一步提升電纜附件運(yùn)行的可靠性及安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]??? 黃亮.高壓電纜附件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要問(wèn)題探究[J].低碳世界，2019，9（07）：119-120.

[2]??? 王霞，余棟，段勝杰，張宇巍，張文輝，吳鍇，屠德民.高壓電纜附件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題探討[J].高電壓技術(shù)，2018，44（08）：2710-2716.

[3]??? 謝強(qiáng)，王曉游，傅明利，惠寶軍，劉通.高壓電纜接頭過(guò)盈配合及硅橡膠附件力學(xué)性能計(jì)算[J].高電壓技術(shù)，2018，44（02）：498-506.