时间：2025-08-08    访问量：3599

近年来，随着交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆的大规模应用，与其配套的各类电缆附件也同步普及。但统计数据显示，由附件失效导致的故障已占到电缆运行总故障的七成以上。其中，电缆接头硅橡胶（SR）绝缘与电缆本体XLPE绝缘之间形成的复合界面，是最易发生放电击穿的高危区域。

除温度、水分、电场和外力破坏等常规因素外，该界面的长期可靠性还受到界面硅脂的强烈影响：硅橡胶在吸收硅脂后会发生明显的老化，进而降低绝缘性能。研究表明，沿面放电是造成XLPE电缆附件失效的首要机理；只要在界面上施加足够压力并均匀涂覆硅脂，即可显著提升沿面放电起始电压。当界面压强≥0.1 MPa 时，附件的电气强度能够满足运行要求。

为了维持这一压力，工程上通常让附件在安装后保持径向扩张状态，这会导致其结构尺寸发生永久性变化。已有学者借助弹性力学建立了附件扩张过程中的位移-变形方程。然而，对于“硅橡胶吸油老化”这一物理-化学耦合过程及其对SR/XLPE界面性能的定量影响，目前仍缺乏系统性研究。

鲁德瑞联合济南大学化工学院，这一物理-化学耦合过程做了相对较多的实验。研究表明：

在硅脂环境下，硅橡胶(SR)与交联聚乙烯(XLPE)电缆接头界面压力演变呈现多因素耦合特性。硅橡胶扩张程度直接影响其质量变化率与弹性模量衰减，当扩张率提升10%时，硅橡胶因三维网络结构松弛导致弹性模量下降可达35%。这种非线性力学响应源于硅脂分子渗入SR分子链间隙，削弱Si-O键的弹性恢复能力，其质量吸收曲线符合Fick第二扩散定律。界面压力随时间衰减的现象与硅脂迁移动力学密切相关，实验数据显示涂抹硅脂24小时后界面压力衰减率达初始值的18%-22%，这主要由于硅脂持续向SR内部渗透形成润滑层，使接触面实际承压面积减少。扩张程度对界面压力具有双向调控作用：扩张率每增加5%，初始界面压力提升约12kPa，但伴随更剧烈的硅脂吸收会加速压力衰减，其根本原因在于扩张态SR的孔隙率增大促进硅脂扩散速率提升3-7倍。摩擦系数μ对界面压力的影响相对微弱，μ从0.2增至0.4仅导致压力降低1.2-1.8kPa，这表明机械咬合作用在硅脂润滑环境下贡献有限。值得注意的是，硅脂的介电性能稳定性对界面压力衰减具有间接影响，当硅脂体积电阻率低于1×10Ω·cm时，可能因局部放电加剧SR材料老化，进一步加速弹性模量损失。这些发现为电缆附件安装工艺优化提供理论依据，例如通过控制SR扩张率在8%-12%区间，既可保证初始密封压力，又能将压力衰减率控制在运维允许范围内。