電力系統發電設備安全控制和仿真國家重點實驗室都對高壓電纜附件硅橡膠應力錐試品進行了模擬試驗,模擬了氣泡和氣隙裂紋兩種缺陷,在工頻電壓下測量其電樹枝起始電壓,并通過數字顯微觀測系統記錄電樹枝形態,研究缺陷對硅橡膠電樹枝起始特性的影響.結果表明,試品存在氣泡缺陷及氣隙裂紋缺陷時,電樹枝起始電壓均有下降。通過對運行中交聯聚乙烯絕緣電纜系統出現缺陷的現場多個樣品分析:指出附件與電纜結合面配合處理不當,形成氣隙是引起電纜系統故障的主要原因之一。液體硅橡膠加工高壓電纜附件核心部件可以提高產品質量早期人們都是采用乙丙橡膠加工電應力控制錐及中間接頭,乙丙橡膠的優點是材料的絕緣性能高。缺點一是材料比較硬,安裝困難。二是加工產品過程中的工藝性能不好,絕緣橡膠與導電橡膠之間的交界面質量控制比較困難,由于材料的流動性不好,交界過渡面不整齊、且會形成凸臺或凹陷、套裝在電纜絕緣上面就會形成氣隙狀態。三是存在嚴重的質量隱患:有報道指出220kV三元乙丙橡膠絕緣型中間接頭在運行過程中產生橡膠絕緣件突然開裂引起放電擊穿的故障。
電纜附件是電纜線路必不可少的組成部分,沒有附件則電纜是無法工作的。完成輸電任務的是由電纜及附件組成的電纜線路整體。可以說電纜附件是電纜功能的一種延續。對于電纜本體的各項要求,如導體截面及表面特性、半導電層、金屬屏蔽層、絕緣層及護層等各部分的要求也適用于對電纜附件,尤其是中間接頭,即中間接頭的各個部分應對應于電纜所有的各個部分。終端也基本一樣,只是外絕緣有所特殊。除此之外,附件還有比電纜本體更多的要求,因為它的結構更復雜,弱點也更多。技術上難度也更大。從電場分布及其改善措施來考慮,改善電場分布的主要技術就是解決附件上出現的應力集中問題的處理技術。主要方法有:幾何結構法,增加等效半徑,即應力錐結構;電氣參數法,增加周圍媒質介電常數和和表面電容,即應力管結構;幾何結構與電氣參數結合法。從提高絕緣耐電強度來考慮。主要技術有: 消除可能出現氣隙和雜質的部位,特別是兩種絕緣材料界面處雜質和氣隙,用耐電強度高的材料代替耐電強度低的材料,如用硅脂填充氣隙。增加兩種絕緣材料界面的壓力以提高耐電強度。用半導電屏蔽把氣隙屏蔽到工作場強之外,同時也改善了表面電場的分布。
高壓電纜附件,包括電纜終端和中間接頭的應用也越來越廣泛。高壓電纜目前大多為交聯聚乙烯絕緣電纜,其配套的附件多為預制式,具有安裝簡便、產品結構緊湊、體積小、電氣性能好、耐氣候、抗老化、防腐蝕、抗漏電痕好等優點。目前,電纜預制件使用的材料有乙丙橡膠(EPR)和硅橡膠兩大類,分別具有不同的特點。橡膠作為高壓電纜附件的絕緣材料已有很長歷史。屬于非極性材料,故具有優異的電絕緣性能,尤其是耐電暈和游離放電特性突出,但由于硬度大,造成現場安裝難度比較大。硅橡膠和三元乙丙橡膠相比,雖然機械性能稍差;但拉斷伸長率和回彈性高、硬度較低。硅橡膠整體預制式接頭正是利用上述特性制成的。什么是整體預制式工藝?整體預制式接頭是在工廠內注射成型,再經擴徑、襯以塑料螺旋支撐管;現場安裝時,將預擴張件套在經過處理的電纜末端或接頭處,抽出內部支撐的塑料螺旋條,壓緊在電纜絕緣上即可。隨著材料科學的發展,硅橡膠的機械性能也在提升。埃肯有機硅正是針對撕裂和回彈性的要求,開發高回彈撕裂性能優異的電纜附件用硅膠。