摘要：电缆附件是电缆线路中必不可少的组成部分，线路的安全需要保证电缆附件产品的可靠性，除了电缆附件产品的材料性能，结构要求外，电缆附件中绝缘材料与半导材料连接处的粘接性（非活动界面特性）对保证电缆附件安全运行尤其重要。在实验室中对不同的界面粘接性进行研究，采集不同的数据，通过模拟电场分析从而得出不同界面粘接性对电气性能的不同影响。
关键词：电缆附件；硅橡胶；半导材料；粘接性；电场分析
引言
随着输电电缆的发展，电缆附件在其中扮演的角色越来越重要，电缆附件的安全稳定运行尤为重要，电缆附件的界面主要包括电缆附件与电缆绝缘层、半导层的界面；电缆附件内部半导屏蔽与增强绝缘粘接界面。半导屏蔽与增强绝缘粘接界面常常存在由于材料性质不完全相同、工艺控制不良、施工等因素导致的出现界面脱离、及剥离现象，对线路的安全运行造成危害。本文通过在一定温度下制作不同界面粗糙度的硅橡胶与半导硅橡胶界面结合体进行研究，研究其对电气性能的影响。
1 试验方法及样片信息
1.1试验材料与试验方法
图1 哑铃型样片
本次试验用橡胶样片是运用常见的硅橡胶，经过模压硫化成型制作而成，制作过程中控制相同的温度、时间与压强三要素，单一变量是样片中半导硅橡胶的表面粗糙度不一致，通过控制变量法来研究不同粗糙度下所形成的不同粘接界面的粘接性能。
为了研究不同的电缆附件增强绝缘与半导材料界面粘接性对电气性能影响，先从机械性能进行试验研究，首先用相应的表面粗糙度的半导硅橡胶材料，选取最为常用的硅橡胶材料在相同的温度下进行硫化成样片，样片如图1。
将样片逐个进行拉伸试验，采集其最大力、拉伸强度、最大力点的形变、最大力伸长率断裂伸长率。
1.2样片信息
样片分为五大组，每组有两片相同的样片，可分为:A、B、C、D、E。样片的外形是哑铃型状，两端为绝缘硅橡胶组成，中间部分为半导硅橡胶，不同粗糙度的半导硅橡胶分别与绝缘硅橡胶进行连接。
1.3检测设备
检测设备为自动橡胶试验拉力机，用以检测样片的各种拉伸的机械性能，检测设备上下端各自有一个夹子，可以夹住样片的两端，通过施加拉力于样片可以有效的检测出样片从原始状态拉伸至断裂状态所承受的拉伸的机械力，因此可以对比不同样片的受力情况。
2 试验及数据分析
通过检测设备的检测，不同粗糙度与之对比的数据如图2拉伸强度（Mpa）、图3断裂伸长率（%）。
拉伸强度可以直观的看出样片所能承受的最大机械力，从拉伸强度可分析出：粗糙度不同的样片中的拉伸强度有减少的趋势，C、D为明显的分界线。
断裂伸长率是衡量硅橡胶性能的一大指标，表示样片拉伸时位移值与原长的比值，可衡量样片的脆断性。随着粗糙度的变化，样片的断裂伸长率在等级C之前有上升的趋势，从等级C开始有减少的趋势。
纵向分析样片的拉伸强度与断裂伸长率，两者有一定的正相关性：可归纳为样片拉伸强度与断裂伸长率与表面粗糙度具有正相关性，即绝缘硅橡胶与半导硅橡胶界面越粗糙则拉伸强度与断裂伸长率性能相对越好。
图2 拉伸强度（Mpa） 图3 断裂伸长率（%）
3 模拟电场分析
为了更好的找出绝缘材料与半导材料界面粘接性能不同对电缆附件电气性能的影响，进行了一些电场的模拟分析，模型为高压屏蔽处作为对象进行分析，图（a）为理想的界面无任何脱离、气泡现象，图（b）为存在气体间隙的模型。
结合仿真计算的情况，左右两图为相同电压在不同界面情况下的电场分布，从仿真结果来看，高压屏蔽与增强绝缘的界面处由于粘接力不足存在有活动界面，远远超出无界面状态下的电场强度，说明电场分布与材料的界面粘接力的下降而呈现增大的趋势，甚至超出远远超出材料所能承受的最大场强，出现击穿现象。
4 结论
综上所述，电缆附件的绝缘材料与半导材料界面粘接效果对其局部的电场强度影响较大，不同界面下的电场分布会严重影响产品的电气性能，因此，电缆附件不同材料之间的界面的好坏是与界面粘接力有着直接的联系，所以如何控制不同材料之间的界面粘接力是电缆附件生产工艺控制的关键技术，也是影响电缆附件电气性能的主要因素，所以局部粘接不良就会影响到电场的不均匀，极有可能发生局部放电现象，对电缆附件的运行是一种极大的不利因素。
（a） （b）
电场分析对比
从样片试验情况可以看出，表面粗糙度不同会直接影响界面粘接效果，由于粗糙度较大会增加了粘接表面的接触面积，粘接性能比粗糙度较小的粘接效果好，但也不能忽视由于粗糙度过大会导致界面存在存在排气不畅形成气泡的不良影响。
参考文献
[1]王化山、曹杰.浅谈电力电缆附件的选择[J].安徽：中国电力教育，2009.
[2]段明明, 等.复合绝缘子护套与芯棒界面粘接性及界面质量检测方法研究[J].研究与分析, 2016, 133～134.
论文作者:李智文,黄文辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/17
标签：样片论文; 界面论文; 粘接论文; 硅橡胶论文; 电场论文; 电缆附件论文; 材料论文; 《基层建设》2019年第12期论文;