關于高壓電纜附件的界面壓力相關因素研究

李金

摘 要：保證電纜相關附近安全運行的關鍵是對電纜絕緣間與電纜附件的界面壓力進行參數控制。本文正是基于這一研究視角，重點針對高壓電纜相關附件的界面壓力影響因素進行分析。本文認為，電纜絕緣界面的粗糙度和電纜附件及電纜附件材料的應力松弛性、電纜絕緣界面溫度等，都會對高壓電纜附件的界面壓力造成相關影響。最終，本文在對上述影響因素分析基礎上，通過對高壓電纜運行溫度、界面光滑度、附件材料性能等控制優化，從而有效避免了相關不良影響，大大提升了高壓電纜附件的運行安全性、穩定性與可靠性。

關鍵詞：高壓電纜附件；界面壓力；因素

在我國電力能源傳輸過程中，高壓電纜附件在其中發揮了重要作用。為了保證電力系統能夠正常、穩定運行，需確保高壓電纜相關附件設計合理；其次，要保證其現場安裝技術工藝合理，此外還要使設備安裝與運行環境溫度、濕度等相關指標滿足設備性能要求。盡管技術人員采取科學的措施保證電力系統穩定運行，但高壓電纜附件內部由于存在電場應力集中現象及復合界面，容易誘發相關電力故障。對此，本文將針對這一情況結合實際，就高壓電纜附件的界面壓力相關影響因素展開論述。

1.粗糙度對高壓電纜附件界面壓力的影響

通常情況下，高壓電纜附件材料表面較為粗糙，線纜凹凸不平。一旦在線纜連接過程中，兩種粗糙度不同的線纜直接進行接觸時，就會導致二者出現半實、半空接觸的情況。當這種線纜之間存在巨大的空隙時，會導致線纜的電氣強度降低及線纜附件界面局部放電。如果對高壓電纜附件界面施加一定的壓力，則界面接觸面積就會不斷擴大，同時會減小空隙缺陷，此時高壓電纜附件的電氣強度會不斷提升[1]。本文通過深入研究發現，界面電氣強度與高壓電纜附件界面壓力之間具有正相關關系，此種現象在乙丙橡膠/硅橡膠夾層材質的電纜附件中表現得尤為明顯。在理想狀態下，如果外界運行壓力不斷增加，則電纜之間接觸良好，不存在氣隙等缺陷，此時高壓電纜附件材料本體擊穿場強會與電纜附件界面壓力強度接近。當高壓電纜附件材料的表面粗糙度增大，其界面實際擊穿強度就會減小，此時這一強度與空氣擊穿強度十分接近。

因此，為了防止高壓電纜附件界面壓力受材料表面粗糙度影響，需提升高壓電纜附件界面的介電特性。具體而言，可在高壓電纜附件安裝過程中，采用細砂全面打磨高壓電纜附件，提升電纜界面的光滑性。

2.溫度對高壓電纜附件界面壓力的影響

在高壓環境下，電纜輸電過程會使其表面的實際運行溫度不斷升高，從而導致高壓電纜附件的界面絕緣性能不斷劣化。按照國際AEIC電纜應急運行相關技術要求，對于XLPE型的絕緣電纜而言，在最大負荷運行環境下，需將其15min內最大溫度增加值控制在130℃之內。因此，為了保證高壓電纜附件材料具有良好的運行性能，需將XLPE材料與橡膠材料高壓電纜的熔點分別控制在108 ℃與200 ℃左右。本文通過對乙丙橡膠材料及XLPE兩種材料在不同溫度下的彈性模量進行研究發現，高壓附件界面溫度與其界面壓力之間存在負相關關系。當高壓電纜附件表面運行溫度不斷升高時，XLPE材料與乙丙橡膠材料的彈性模量一降一升[2]。當二者運行溫度在105℃以上時，乙丙橡膠材料的彈性模量要顯著高于XLPE材料的彈性模量。

因此，針對以上情況，為了有效避免高壓電纜附件界面壓力參數受到溫度影響，本文建議在高壓電纜附件連接過程中，保證其界面最大壓力參數在0.3MPa以下，且使高壓電纜附件表面溫度最大值不超過70℃。

3.應力松弛特性對高壓電纜附件界面壓力的影響

高壓電纜附件材料的松弛特性主要是指高彈性附件材料的材質變化具有時間依賴性。對于橡膠材質的電纜而言，其材質特性在擴張狀態下，其內應力就會隨著時間的不斷變化而變化，因此會產生嚴重的應力松弛現象。實踐研究表明，材料的應力松弛過程隨著溫度不斷升高而逐漸加快。當高壓電纜附件產生應力松弛現象時，就會導致其界面壓力降低[3]。

因此，為了避免應力松弛對高壓電纜附件界面壓力產生嚴重影響，在應力松弛條件下，要在高壓電纜附件安裝初始面壓設計時，將電纜附件與電纜絕緣界面的最小界面壓力參數值控制在0.1MPa以上。

結束語

綜上所述，高壓電纜附件可靠、穩定及安全連接是保證我國高壓輸電線路正常、高效運行的重要基礎。在高壓電纜電力傳輸過程中，附件運行的可靠性會受到電纜絕緣間及電纜附件界面壓力的影響。所以，針對這一情況，本文就附件粗糙度及運行溫度和附近應力松弛特性等進行了分析，從而結合上述三大指標對高壓電纜附件界面壓力的相關不良影響進行研究，最終結合實際提出了具體的應對解決措施。

參考文獻：

[1]王佩龍.高壓電纜附件的電場及界面壓力設計[J].電線電纜，2011， 05：1-4+10.

[2]周遠翔，趙健康，劉睿，陳錚錚，張云霄.高壓/超高壓電力電纜關鍵技術分析及展望[J].高電壓技術，2014，v.40；No.262 09：2593-2612.

[3]王霞，朱有玉，王陳誠，吳鍇，屠德民.空間電荷效應對直流電纜及附件絕緣界面電場分布的影響[J].高電壓技術，2015，v.41；No.273 08：2681-2688.