（广东吉熙安电缆附件有限公司 528200）
摘要：随着我国现代工业的高速发展、生活水平的逐步提高和技术的快速进步，电气系统中新增和改造的高压电缆越来越多，高压电缆附件的研发和生产也逐渐成熟起来。由于高压电缆附件在电缆和其他设备（包括电缆）的连接中起到特别重要的作用，因此它的好坏直接影响到输电系统的安全性和可靠性。在本文中，我将会就自己对高压电缆附件的认识和了解来分析和讨论高压电缆附件的具体情况。
关键词：高压；电缆附件；应用
引言
随着我国现代工业的高速发展、生活水平的快速提高和城市发展的日新月异，电力的需求快速上升。在城市中，受到空间局限和市容美观的影响，以前的架空线路传输逐渐被高压交联电缆所取代。面对各种条件下高压交联电缆的连接需求，八十年代末期，我国逐步开始进行高压电缆附件的研发和生产工作；二十多年过去，我国已经完全具备自主生产500kV及以下的高压电缆附件的实力。到目前为止，中国生产的高质量高压电缆附件已经销往全球五大洲，为全世界的电力输送起到了重要的作用。在本文当中，我将会立足于本职工作，就自己的认识和了解来阐述高压交联电缆附件的具体情况。
一、高压电缆附件的功能
高压电缆附件是指连接66kV及以上电力电缆与输配电线路及相关配电装置的产品，一般包括电缆线路中电缆间的中间连接及电缆与设备终端的连接。它主要依据电缆结构的特性进行设计制造，既能恢复电缆的性能，又能保证电缆长度的延长及终端的连接。
二、高压电缆附件的分类
高压交联电缆附件根据连接设备的类型主要分为以下三种：
第一种是电缆终端，包括户内终端和户外终端，以后者为主。该种产品的主要作用是均匀电缆末端的电场分布，实现电应力的有效控制，主要装配在电缆线路的首端，用以完成架空线路与电缆之间的连接。
第二种是中间接头，包括直通接头和绝缘接头，以后者为主。该种产品的主要作用是使电缆线路通畅，电缆保持密封，并保证电缆接头处的绝缘登记，使其安全可靠地运行。主要装配在电缆线路的中间位置，用以完成电缆与电缆之间的连接。
第三种是设备终端，包括插拔式GIS终端和变压器终端等。以前者为主。该种产品的主要作用是也是均匀电缆末端的电场分布，实现电应力的有效控制，主要装配在电缆线路的末端，插入到SF6开关柜或油浸变压器内部以完成电缆与开关柜或变压器之间的连接。
三、高压电缆附件的制造材料
目前制造预制式高压电缆附件的材料主要是三元乙丙橡胶（EPDM）和硅橡胶（SIR），两种材料有各自不同的特点。三元乙丙橡胶不含有极性基团，因此具有优异的电绝缘性能，其体积电阻率高，击穿电压高，尤其是耐电晕放电性能、耐电弧放电性能优异。硅橡胶因其独特的分子结构，在耐热性、内低温性和化学稳定性方面性能突出。两者的比较如下[1]：
（1）机械性能。SIR硬度低，回弹性好，力学性能较好，伸长率大；EPDM硬度高，力学性能优于SIR，尤其是在弹性模量方面，远远高出SIR，这就使得EPDM能在径向压力方面更具有明显优势。
（2）耐温性。SIR比EPDM具有更好的耐温性，高温下，SIR可在150℃下永远使用而无性能变化，可在200℃下连续使用超过10000h；在350℃下也可短暂使用；而EPDM的工作温度为80～90℃左右。低温下，SIR在-60℃～-70℃时仍然能保持非常好的弹性；EPDM的在-30℃下就会失去弹性，其耐寒度只有-20℃～-30℃。
（3）耐侯性。SIR分子键能大，受紫外线的影响很小，即使长时间接受紫外线照射，其物理性能变化也很小；EPDM分子键能小，受紫外线的影响很大，长时间接受紫外线照射，其物理性能会发生很大的降低。
（4）电性能。SIR具有很好的电性能，且在很宽的温度和频率范围内保持稳定，同时SIR对电晕放电和电弧放电具有很好的抵抗性。EPDM的电性能总体上优于SIR，尤其是体积电阻率和击穿强度，
（5）耐水性。SIR和EPEM都具有很好的耐水性，在水中能始终保持良好的物性和稳定性。另外，SIR还具有极好憎水性，能使洒落其表面的水雾形成水珠，污层难于湿润，不易形成连续的导电层，从而改善表面的绝缘。
四、高压电缆附件的结构特点
目前国内的高压输电工程，电缆都是采用交联电缆，电缆附件都是采用预制式电缆附件，区别只是在安装方式上有点不同。预制式电缆终端的种类很多，以下对国内外主要类型及其结构特点进行评析[2]。
4.1 硅橡胶全预制干式户外终端
这种新型的户外终端极大的利用了硅橡胶的弹性，将应力锥、伞裙和绝缘层全部在工厂内集成为一个整体预制件，内部既无环氧套管又无填充物，极大地减少了电缆终端的配件种类和数量，提高了电缆终端的内部质量，简化了电缆终端的安装工序，通常只需要处理完电缆绝缘层后将整个电缆终端预制件套入电缆的绝缘层上。
图1 硅橡胶全预制干式终端示意图
4.2 瓷套型户外终端
传统的高压预制式电缆终端是瓷套型充油终端，其特点是内外绝缘分别处理：内绝缘采用应力锥控制电场，外绝缘采用瓷套管控制爬距，如图2所示。套管与应力锥之间一般填充硅油或聚异丁烯绝缘油。出厂时，制造厂提供的是橡胶预制应力锥、瓷套、绝缘油等零配件，在现场安装时再组装成瓷套终端。
瓷套型充油终端内部的绝缘油在长期运行中容易出现进潮和漏油，最终导致终端出现运行故障。上世纪九十年代末，国内有厂家开发了一种瓷套型干式终端。这种干式终端在工厂内先装配成整体，通过真空注射系统将双组份的填充物真空混合注射到应力锥与瓷套管之间，到现场安装时只需要像硅橡胶全预制干式终端一样，直接套装在电缆上即可，其内部的填充物在运行中是一种果冻状态，运行中不存在进潮和漏油的隐患。
图2 瓷套式户外终端示意图（左：充油型，右：干式型）
4.3 复合套型户外终端
瓷套型充油终端虽然应用时间长，但瓷套管既笨重又易碎，出现事故时还容易伤害到周边的人员和设备，制造厂于是采用硅橡胶复合套管代替瓷套管作为户外终端的外绝缘。复合套管重量轻，有优良的防爆性，保证了周围的人员和设备的安全。因此，它的出现受到普遍地关注，特别是使用在人口或设备密集的地点。
和瓷套型充油终端相类似，采用特殊的填充物，将复合套型充油终端转变为复合套型干式终端，既能保证复合套管的优势，又能解决充油终端的进潮和漏油隐患，这对于输电系统的安全可靠运行提供了更加优异的保证。如图3所示。
图3 复合式外绝缘电缆终端（左：充油型，右：干式型）
4.4 插拔式终端
插拔式终端用在GIS开关柜和变压器上，结构比较相似，内绝缘采用应力锥控制电场，外绝缘采用环氧树脂套管，尺寸比户外终端的瓷套管小得多。但是变压器油与SF6气体的电容率（介电常数）不同，因而整个终端的电场分布也不完全相同，而且变压器油的击穿强度也较SF6气体低，因此需要精确设计环氧套管的高压屏蔽罩的形状来调整电场分布，尽可能保证变压器终端与GIS终端采用相同的结构和配件。
图4 插拔式终端示意图
五、高压电缆附件的影响因素
高压电缆附件虽然也叫“附件”，表面上看似乎是附属配件，并不重要，但从电缆线路来说，高压电缆附件绝对不是一个次要的部件，甚至它比电缆更加重要；而且由于处于关键部位，又不能流水线生产，使电缆附件比电缆处于更不利的地位，也可以说，电缆附件是电缆线路中最薄弱的环节，电缆附件的品质决定着整条输电线路的安全性和可靠性。从设计、选材到制造、安装，影响高压电缆附件品质的因素是多方面的[3]：
1、设计
高压电缆附件运行电压高，设计需要考虑各种因素，既要保证电气性能，又要考虑热性能，还要做到密封防潮。电性能方面主要考虑电缆附件的电场分布是否合理，改善电场分布的措施是否恰当，导体连接的接触电阻及其稳定性、产品的绝缘裕度，电缆绝缘回缩对电缆附件的电场分布的影响及防止措施等；热性能主要考虑热量的传导和释放、热胀冷缩对各部件性能的影响等；密封防潮性能则直接影响电气性能和使用寿命，尤其是对于长期运行在潮湿环境中的中间接头。所以中间接头在设计的时候，都应该有一个与主体橡胶件相匹配的金属防潮外壳，必要时在外壳外面浇筑防水密封胶。
3、选材
三元乙丙橡胶和硅橡胶各有优缺点，两种橡胶的供应厂家众多，牌号繁杂，不同的设计需要选择不同的材料来进行生产。选材要考虑材料的力学性能、电气强度、介质损耗和纯净程度等。同时，还须考虑这些性能的稳定性和可靠性，包括材料的化学、物理性能在使用温度下是否稳定，各种材料之间的相容性，各界面性能的稳定性等。
4、制造
高压电缆附件在制造环节，必须保证干净整洁的生产环境，任何杂质都可能会影响产品的稳定性和使用寿命。目前大多数厂家都是在净化车间中制造高压电缆附件，以尽量减少环境的影响。制造环节是非常重要的环节，要考虑各部件是否干净，生产过程中是否变形，半导电件位置是否正确，环境是否整洁，温度、压力和时间是否合适等。
5、检验和试验
整个设计、选材和制造的结果都需要通过检验和试验过程来最终确认，只有严格的检验和试验过程才能保证高压电缆附件的安全可靠。常规的人工检测手段需要检测各配件的外观、尺寸和材质是否满足要求，预制橡胶件的各个部位是否移位或变形等；必要的时候应当采用X光无损探伤检测，以确保预制橡胶件内部无气泡和金属杂质。最后就是高压试验，包括局部放电、工频耐压等，必须在出厂前确保产品满足国际标准和国家标准的要求。
6、安装
预制型电缆附件出厂时，制造厂提供的是预制橡胶件、套管、外壳等零散配件，需要现场安装时再组装成一整套电缆附件，因此，安装性能是高压电缆附件一个非常重要的环节。安装工艺应尽量简单，便于现场施工，工期短；尽量减少对现场环境和工人技术水平的要求，这样安装质量才容易控制，安装质量才能更可靠等。
参考文献：
[1]谢遂志，刘登祥，周鸣峦．橡胶工业手册：第1分册[M]．化学工业出版社，1987：585—594．
[2]朱晓辉，李斌，梁瑞成，田明辉.高压电缆设备终端的分类及其选型原则[J].高压电业，2017（8）.
[3]王佩龙.高压交联电力电缆附件选型的若干问题[J].工程与技术，2014（2）.
论文作者:曾恕金
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/15
标签：终端论文; 高压论文; 电缆论文; 电缆附件论文; 套管论文; 性能论文; 电场论文; 《河南电力》2018年23期论文;