硅橡胶的特性及其在交联电力电缆附件中的应用

 硅橡胶的基本特性

硅橡胶是一种以Si-O键为主链的高分性体，其分子结构赋予其多项性能，远超传统橡胶材料：

1、温度适应性

硅橡胶的耐温范围极宽，可在-100℃至350℃（部分文献标注为-73℃至300℃或-50℃至250℃）内保持弹性与稳定性。其玻璃化温度低至-100℃，高温下仍能维持柔韧性和力学性能，使其适用于航空航天、电力设备等严苛环境。

2、优异的电绝缘性能

硅橡胶具有高电阻率（约10^15-10^17 Ω·cm），且在宽温度、频率范围内保持稳定，耐电晕、耐电弧性突出。这一特性使其成为高压电缆附件的理想绝缘材料。

3、化学与耐候稳定性

对酸、碱、盐溶液及有机溶剂具有强抵抗力，同时Si-O键结构可抵御臭氧、紫外线及氧化降解，长期户外暴露后物理性能变化微小。例如，在高压蒸汽（0.64 MPa）下仍能保持功能完整性。

4、机械与界面性能

具备高弹性恢复率（15%伸长率下硬度仅为15 Shore A）、低压缩变形，以及优异的憎水性和透气性。其憎水性可自动迁移表面污秽，减少湿闪风险。

5、生物相容性与安全性

无毒、无味，符合医疗级标准，但该特性在电力领域的核心价值在于其材料稳定性，可避免有害物质释放。

交联电力电缆附件的功能要求

交联电力电缆附件（如终端头、中间接头）是电缆线路的关键节点，需满足以下核心要求：

1、电场控制：解决电缆屏蔽层断开导致的电场畸变问题，防止局部放电。

2、密封防潮：抵御水分、化学介质侵入，避免绝缘性能下降。

3、机械适配性：与电缆热膨胀系数匹配，长期承受机械应力。

4、长期可靠性：设计寿命通常超过30年，需耐受雷电冲击、操作过电压等工况。

硅橡胶在交联电力电缆附件中的具体应用

1、冷缩电缆附件

材料占比：冷缩附件中硅橡胶使用率达95%以上，通过注射模压成型为管状部件，安装时通过支撑管抽离实现自收缩紧压。

优势：无需加热，操作便捷；扩张存放两年后仍可复位，适应电缆外径变化。

2、预制式附件

应力控制锥：采用硅橡胶预制件改善电场分布，如高压交联电缆终端的电应力控制锥。

复合套管：替代传统瓷套，实现轻量化（重量减轻50%以上）、防爆性及抗湿闪性能提升。

3、液体硅橡胶（LSR）技术

界面优化：低粘度LSR可填充导电锥与绝缘层间的气隙，消除电气缺陷。

无合模缝终端：用于110kV及以上电压等级，避免安装胶粘剂隐患，延长使用寿命。

4、特殊功能设计

憎水迁移性：硅橡胶终端表面雨水冲刷灰尘，提升湿闪距离。

应力松弛能力：可承受10倍应力松弛，补偿电缆热胀冷缩形变。

硅橡胶与传统材料的性能对比

硅橡胶应用的挑战与发展趋势

1、技术难点

抗撕裂性：硅橡胶抗撕裂强度较低，需避免安装过程中的划伤。

长期稳定性：需更多工程验证其在直流电场下的极化效应。

2、改性方向

纳米改性：如长园电力通过纳米粒子调控电导率，提升直流电缆附件性能。

高强度配方：日本已开发出抗拉强度35 MPa、伸长率15%的专用硅橡胶，用于400 kV接头。

3、应用拓展

高压直流电缆：配合新能源工程需求，开发耐Maxwell-Wagner极化的改性硅橡胶。

智能化附件：结合硅橡胶的传感特性（如温敏电阻效应），实现状态监测。