我國目前10kV及以上電壓等級(jí)的交聯(lián)電力電纜附件使用的主要品種有兩大類.第一大類是冷縮電纜附件，第二大類是預(yù)制式電纜附件。

冷縮電纜附件95%以上采用硅橡膠材料制造。預(yù)制電纜附件約80%采用硅橡膠材料制造。

一、冷縮電纜附件

冷收縮式電纜附件是利用硅橡膠材料的高彈性，將高溫硫化硅橡膠采取注射模壓硫化成型，加工成為各種不同結(jié)構(gòu)的管狀部件，再用特種機(jī)械對(duì)各種不同結(jié)構(gòu)的管狀部件進(jìn)行擴(kuò)張、當(dāng)部件內(nèi)徑擴(kuò)張到3倍左右時(shí)，將特制的塑料支撐管物置入管狀部件中，使硅橡膠管狀部件保持?jǐn)U張狀態(tài)，這些擴(kuò)張狀態(tài)部件即成為冷縮電纜附件的部件。

現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，將這些擴(kuò)張狀態(tài)的部件套入經(jīng)過處理后的電纜末端或接頭處，抽出內(nèi)部的支撐管（條），硅橡膠部件自動(dòng)收縮緊壓在電纜絕緣上面。即構(gòu)成為電纜附件。因?yàn)槭窃诔叵驴抗柘鹉z的彈性回縮力，而不是像熱收縮電纜附件要用火加熱收縮，故俗稱冷收縮電纜附件。

冷縮電纜附件對(duì)硅橡膠有一個(gè)重要的要求，擴(kuò)張存放兩年以后，仍然可以復(fù)位，仍然可以收縮并緊壓在電纜絕緣上面。

二、預(yù)制式電纜附件

預(yù)制式電纜附件是將高溫硫化硅橡膠采取注射模壓硫化成型，加工成為各種不同結(jié)構(gòu)的管狀部件（不進(jìn)行擴(kuò)張)。

現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，將模壓硫化成型的小于電纜絕緣直徑的管狀部件直接套入經(jīng)過處理后的電纜末端或接頭處的電纜絕緣上面，因硅橡膠部件內(nèi)徑小于電纜絕緣，故其可以直接緊壓在電纜絕緣上面，構(gòu)成預(yù)制式電纜附件。

也可以這樣說:由于硅橡膠材料新品種的不斷推出、硅橡膠材料物理性能的逐步提高，由于硅橡膠尤其是液體高溫硫化硅橡膠材料的加工工藝性的進(jìn)步，為電力電纜附件行業(yè)開發(fā)新型產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品合格率創(chuàng)造了條件。

三、高壓電纜終端簡(jiǎn)介

110-220kV交聯(lián)聚乙烯

是絕緣電纜終端的經(jīng)典產(chǎn)品，是瓷套式（或復(fù)合套管式）電纜終端，該電纜終端的特點(diǎn)是具有超強(qiáng)的絕緣性能；良好的耐候性能；運(yùn)行歷史悠久。

3.1套管型高壓交聯(lián)電纜終端的結(jié)構(gòu)特征

①將特定形狀的預(yù)制橡膠電應(yīng)力控制錐套在電纜的絕緣上與電纜外屏蔽搭接；

②利用橡膠電應(yīng)力控制錐內(nèi)部的帶特定曲線的半導(dǎo)電橡膠材料及絕緣橡膠材料的組合改善電纜末端的電場(chǎng)分布；

③依靠預(yù)制橡膠應(yīng)力錐材料的彈性對(duì)電纜絕緣與電纜外屏蔽切斷面交界部位施加基本恒定的界面壓力來控制電纜末端的電場(chǎng)強(qiáng)度。

3.2、高壓交聯(lián)電纜終端核心部件
預(yù)制電應(yīng)力控制錐形狀特征：

橡膠電應(yīng)力控制錐是控制電纜末端電場(chǎng)分布的有效方法：

在電纜外屏蔽切斷口處套裝一個(gè)特定形狀的由絕緣橡膠及導(dǎo)電橡膠組合成型的預(yù)制型電應(yīng)力控制錐?？梢杂行Э刂齐娎|末端的電場(chǎng)分布，防止電纜終端放電。

四、高壓整體預(yù)制式中間接頭簡(jiǎn)介

高壓電纜中間接頭主要有三種結(jié)構(gòu)：組合裝配式、繞包式、整體預(yù)制式。

繞包式目前已基本淘汰、組合裝配式用量逐年減少、整體預(yù)制式中間接頭是目前的主流品種、國家電網(wǎng)最近3年均將整體預(yù)制式中間接頭列為招標(biāo)的首選結(jié)構(gòu)。

（整體預(yù)制電纜中間接頭外形照片）

低粘度的高溫硫化硅橡膠是制造高壓中間接頭的首選，可以有效排除導(dǎo)電錐及導(dǎo)電管與絕緣膠之間的氣隙，有效避免導(dǎo)電錐及導(dǎo)電管與絕緣膠之間缺陷的產(chǎn)生，可以提高產(chǎn)品的電氣性能。

五、橡膠電應(yīng)力控制錐的制造及技術(shù)要求簡(jiǎn)介

①先用導(dǎo)電橡膠加工一個(gè)帶特定形狀的制品，一般稱之為導(dǎo)電錐。

②再將導(dǎo)電錐套在不修鋼模具芯棒上面，注入絕緣橡膠，加溫硫化成型，成為的橡膠電應(yīng)力控制錐。

③橡膠應(yīng)力控制錐的電氣性能指標(biāo)，以110kV電纜終端用應(yīng)力錐為例：110kV電纜終端用應(yīng)力錐的基本電氣參數(shù)要求是：工頻電壓160kV下30分鐘不放電，背景局放5pc條件下、96kV超出背景的無局部放電；只有通過了上述兩項(xiàng)試驗(yàn)的橡膠應(yīng)力控制錐才能實(shí)現(xiàn)控制電纜末端電場(chǎng)的作用。

④制造橡膠電應(yīng)力控制錐的難度在于絕緣橡膠與導(dǎo)電橡膠之間的交界面的質(zhì)量控制。如果該交界面（線）之間出現(xiàn)氣隙、氣泡、凹痕等缺陷，該電應(yīng)力控制錐將無法通過電氣性能試驗(yàn)，我們?cè)诙嗄甑膶?shí)踐中發(fā)現(xiàn)只要應(yīng)力錐絕緣橡膠與導(dǎo)電橡膠之間存在缺陷，96kV工頻電壓下局部放電必定超過5pc。

⑤國網(wǎng)電力科學(xué)研究院

清華大學(xué)電力系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備安全控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室都對(duì)高壓電纜附件硅橡膠應(yīng)力錐試品進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，模擬了氣泡和氣隙裂紋兩種缺陷,在工頻電壓下測(cè)量其電樹枝起始電壓,并通過數(shù)字顯微觀測(cè)系統(tǒng)記錄電樹枝形態(tài),研究缺陷對(duì)硅橡膠電樹枝起始特性的影響.結(jié)果表明,試品存在氣泡缺陷及氣隙裂紋缺陷時(shí),電樹枝起始電壓均有下降。

⑥天津供電公司通過對(duì)運(yùn)行中交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜系統(tǒng)出現(xiàn)缺陷的現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)樣品分析：指出附件與電纜結(jié)合面配合處理不當(dāng)，形成氣隙是引起電纜系統(tǒng)故障的主要原因之一。

六、液體硅橡膠加工高壓電纜附件核心部件可以提高產(chǎn)品質(zhì)量

1、早期人們都是采用乙丙橡膠加工電應(yīng)力控制錐及中間接頭，乙丙橡膠的優(yōu)點(diǎn)是材料的絕緣性能高。缺點(diǎn)一是材料比較硬，安裝困難。二是加工產(chǎn)品過程中的工藝性能不好，絕緣橡膠與導(dǎo)電橡膠之間的交界面質(zhì)量控制比較困難，由于材料的流動(dòng)性不好，交界過渡面不整齊、且會(huì)形成凸臺(tái)或凹陷、套裝在電纜絕緣上面就會(huì)形成氣隙狀態(tài)。三是存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患：有報(bào)道指出220kV三元乙丙橡膠絕緣型中間接頭在運(yùn)行過程中產(chǎn)生橡膠絕緣件突然開裂引起放電擊穿的故障。另外220kV三元乙丙橡膠絕緣型中間接頭安裝過程中在正常預(yù)擴(kuò)張時(shí)也會(huì)產(chǎn)生開裂情況。原因是乙丙橡膠的斷裂伸長(zhǎng)率較低,直接降低了中間接頭機(jī)械強(qiáng)度。

2、近10多年以來由于新型硅橡膠材料的出現(xiàn)，電纜附件制造企業(yè)紛紛采用硅橡膠制造電纜終端用電應(yīng)力控制錐和整體預(yù)制式中間接頭。固體高溫硫化硅橡膠的加工性能比乙丙橡膠就有了很大的提高。

近幾年液體高溫硫化硅橡膠的出現(xiàn)更是為我們制造高性能的電纜終端用電應(yīng)力控制錐和整體預(yù)制式中間接頭提供了基礎(chǔ)條件。

3、由于液體高溫硫化硅橡膠既具有優(yōu)良的絕緣性能、又具有良好的加工性能，它的流動(dòng)性能非常好，采取這種材料加工電纜終端用電應(yīng)力控制錐和整體預(yù)制式中間接頭，絕緣硅橡膠可以順利的流到模具內(nèi)腔的每一個(gè)細(xì)小的狹窄區(qū)域?？梢院蛯?dǎo)電錐（導(dǎo)電管）之間保持精準(zhǔn)的R曲面過渡、形成整齊的交界面，并與導(dǎo)電錐（導(dǎo)電管）之間粘接緊密、結(jié)合良好，絕緣硅橡膠與導(dǎo)電硅橡膠之間粘合越緊密其界面殘余氣隙就越小，應(yīng)力控制錐和中間接頭與電纜絕緣套裝以后兩者之間的界面電氣性能越好。

4、液體硅橡膠電應(yīng)力控制錐和中間接頭與EPR（三元乙丙橡膠）加工的產(chǎn)品相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①電纜附件產(chǎn)品安裝時(shí)，電纜絕緣表面處理以后總有一定的凹凸不平，

乙丙橡膠產(chǎn)品套裝后與電纜絕緣界面的縫隙不易彌補(bǔ)，會(huì)降低性能。

液體硅橡膠產(chǎn)品材料柔軟，套裝以后可以填補(bǔ)界面的縫隙，可以彌補(bǔ)因接觸不完全而產(chǎn)生的電氣缺陷。

②EPR電纜附件與電纜外徑的徑差為5mm左右，而硅橡膠電纜附件可以允許的徑差可以達(dá)到10mm以上。徑差大有如下優(yōu)點(diǎn)：

a、可以彌補(bǔ)因接觸不完全產(chǎn)生的電氣缺陷。

B、可以彌補(bǔ)因溫度變化產(chǎn)生的電纜絕緣外徑的變化。C、可以彌補(bǔ)電纜彎曲造成的間隙。

③橡膠電纜附件在使用時(shí)，由于變形會(huì)產(chǎn)生一種應(yīng)力松弛現(xiàn)象，硅橡膠比EPR具有可以承受10倍的應(yīng)力松弛能力。

EPR30年以后降低20%，硅橡膠即使采用了近兩倍的徑差，30年以后的應(yīng)力松弛基本無變化。

5、我們將采取液體高溫硫化硅橡膠加工的電應(yīng)力控制錐套裝在專門的測(cè)試設(shè)備上面進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可以提高產(chǎn)品的局部放電起始電壓。

6、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院電氣設(shè)備檢測(cè)中心電纜質(zhì)檢站，近幾年對(duì)全國硅橡膠材料制造的電力電纜附件產(chǎn)品進(jìn)行了多次實(shí)際測(cè)試：認(rèn)為現(xiàn)有硅橡膠絕緣料和導(dǎo)電料有進(jìn)口和國產(chǎn)之分，有固體膠和液體膠之分，其性能差別很大?？偟恼f來進(jìn)口好于國產(chǎn)，液體膠好于固體膠。

七.新型液體硅橡膠為開發(fā)新型電力電纜附件提供基礎(chǔ)條件

1、前述瓷套式電纜終端存在兩個(gè)缺點(diǎn)，一是瓷瓶有破裂的隱患、二是存在漏油的可能性。采取硅橡膠復(fù)合外套電纜終端可以解決瓷套式電纜終端存在的破裂隱患，但是漏油的隱患依然存在。為徹底解決110kV電纜終端的漏油問題，我們研制了一種全硅橡膠預(yù)制型電纜終端—110kV液體高溫硫化硅橡膠整體預(yù)制大小傘裙交替無合?？p電纜終端.

2、110kV液體高溫硫化硅橡膠整體預(yù)制大小傘裙交替無合?？p電纜終端的特點(diǎn)

①、按常規(guī)制造方法加工的硅橡膠和整體預(yù)制電纜終端產(chǎn)品外表面都有

兩條縱向合?？p。這是由于生產(chǎn)過程中使用哈夫結(jié)構(gòu)的模具所不可避免的.一般來說10-35kV預(yù)制電纜終端外表面有兩條縱向合?？p并不影響產(chǎn)品質(zhì)量。但是對(duì)66-110kV的硅橡膠電力產(chǎn)品卻有一定的影響,尤其在潮濕及污穢的條件下縱向合?？p處易產(chǎn)生放電痕跡。

②、為提高硅橡膠整體預(yù)制干式電纜終端的產(chǎn)品質(zhì)量，我公司創(chuàng)新研制了110kV最新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，采取低粘度高強(qiáng)度液體高溫硫化硅橡膠加工的，

整體預(yù)制大小傘裙交替無縱向合模縫的電纜終端。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)先進(jìn)、制造精良、安裝方便，得到了用戶的歡迎。

產(chǎn)品通過中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定。專家評(píng)定為：達(dá)到世界先進(jìn)技術(shù)水平。

③、低粘度高強(qiáng)度液體硅橡膠整體預(yù)制大小裙交替無縱向合縫電纜終端特點(diǎn)

a、產(chǎn)品為整體預(yù)制結(jié)構(gòu),不需現(xiàn)場(chǎng)粘接，消除了安裝過程涂抹粘合劑可能存在的質(zhì)量隱患,提高安裝質(zhì)量，保證了產(chǎn)品長(zhǎng)期運(yùn)行質(zhì)量。

b、硅橡膠整體預(yù)制件外部無縱向合?？p，消除了橡膠產(chǎn)品制造過程中合?？p處可能產(chǎn)生缺陷的影響，提高了產(chǎn)品的預(yù)期運(yùn)行壽命。

硅橡膠終端外表面電場(chǎng)強(qiáng)度最高區(qū)域采取大小傘裙交替遮蓋，降低了終端外表面電場(chǎng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

終端的傘裙選擇為大小傘裙,這種傘型由于傘裙間距大，可以避免雨水流淌及冰棱形成的閃絡(luò)。液體高溫硫化硅橡膠具有優(yōu)良的憎水性能、抗污閃性能、抗漏電起痕性能。提高了電纜終端的抗污穢、耐老化性能、實(shí)現(xiàn)了電場(chǎng)分析設(shè)計(jì)與材料及工藝的良好結(jié)合.

八、電力電纜附件對(duì)硅橡膠材料的要求及探討

1、電力電纜附件是一個(gè)比較特殊的產(chǎn)品，該產(chǎn)品內(nèi)部要承受電纜在運(yùn)行過程中外屏蔽斷口處產(chǎn)生的高電場(chǎng)、要承受電纜線芯通過大電流時(shí)產(chǎn)生的高溫（一般正常運(yùn)行溫度90℃，短時(shí)短路溫度250℃）。

2、電力電纜終端一般安裝在室外。安裝以后產(chǎn)品就暴露在大氣中，夏天要承受陽光、冬天要承受冰雪；產(chǎn)品要承受可能產(chǎn)生的雷電沖擊高電壓（110kV電纜終端要求承受550kV沖擊電壓）；還要承受系統(tǒng)設(shè)備可能產(chǎn)生的操作過電壓。

3、電纜附件產(chǎn)品的預(yù)期使用壽命一般要求大于30年（也有要求40年）。

目前我國電力電纜系統(tǒng)的故障率高出國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家約10倍⑦，

電力電纜及附件在運(yùn)行中期（5-25年）故障原因主要是電纜本體絕緣樹枝狀老化及電纜附件呼吸效應(yīng)進(jìn)潮發(fā)生沿面放電。運(yùn)行后期（25年以后）主要是高壓電纜本體絕緣樹枝老化、電熱老化，電纜附件主要是材料老化。

硅橡膠材料用于電力電纜附件30年（40年）以后的性能是否穩(wěn)定值得我們關(guān)注。

4、冷縮電纜附件對(duì)硅橡膠的特殊要求

我國10-35kV電力電纜附件使用量很大,目前使用量最大的又是冷縮電纜附件,預(yù)制式產(chǎn)品由于安裝不方便使用量很少。

冷縮電纜附件對(duì)硅橡膠有一個(gè)重要的要求：擴(kuò)張存放兩年以后仍然可以復(fù)位，仍然可以收縮緊壓在電纜絕緣上面,這個(gè)特殊要求是對(duì)我們研制硅橡膠技術(shù)人員的一個(gè)挑戰(zhàn)。

5、在高電場(chǎng)作用下，硅橡膠絕緣體、應(yīng)力控制體的相關(guān)電氣性能變化還有待進(jìn)行深入研究。近年我們看到了一個(gè)好的現(xiàn)象，國家電網(wǎng)武漢高壓研究院、清華大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)加強(qiáng)了硅橡膠基本材料在各種條件下相關(guān)電性能的研究。

如國家電網(wǎng)電力科學(xué)研究院陳錚錚等指出硅橡膠若存在氣泡缺陷及氣隙裂紋缺陷時(shí),電樹枝起始電壓均有下降；清華大學(xué)電機(jī)系，電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備安全控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)聶瓊指出在50hz～130khz這一較寬頻率范圍的交流電壓作用下隨著頻率的升高，起樹枝電壓呈現(xiàn)出明顯的階段性下降特點(diǎn)。硅橡膠電樹枝起始后，經(jīng)過一定時(shí)間的生長(zhǎng)主要發(fā)展為３種形態(tài)：樹枝狀電樹、松枝狀電樹和叢狀電樹；華北電力大學(xué)梁英等指出極化電壓、極化溫度和極化時(shí)間等均對(duì)硅橡膠的TSC特性有一定影響；西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀博等指出老化對(duì)于材料憎水性能的影響較明顯，目照、雨淋、積污和沖刷等因素的差異形成的老化程度不同.

總的來講：我國關(guān)于硅橡膠應(yīng)用于電纜電纜附件方面的理論研究比較少。硅橡膠材料應(yīng)用于電力方面的研究主要集中在外絕緣方向，針對(duì)內(nèi)絕緣應(yīng)用的空間電荷特性已經(jīng)得到了關(guān)注，但對(duì)于電樹枝老化特性，現(xiàn)場(chǎng)雖已發(fā)現(xiàn)，但相關(guān)的國內(nèi)外研究卻鮮見報(bào)道，導(dǎo)致對(duì)硅橡膠的電樹枝老化成因及電樹枝老化破壞機(jī)理缺乏認(rèn)識(shí)。

我們期待有更多的科研機(jī)構(gòu)來研究新型低粘度高強(qiáng)度液體高溫硫化硅橡膠的電氣性能變化規(guī)律。期待有更先進(jìn)的硅橡膠材料的出現(xiàn)，以便于進(jìn)一步提高我國高壓電力電纜附件產(chǎn)品的質(zhì)量。