温度对硅橡胶绝缘材料结构设计的影响

硅橡胶材料的温度特性与聚乙烯材料有较大差异。聚乙烯材料的击穿场强从25°C到90°C下降了约72%，而硅橡胶材料的击穿场强仅仅下降了4%。就耐电强度的温度稳定性来说，硅橡胶材料较电缆本体采用的聚乙烯绝缘材料更加优秀。

另外，在上述温度变化条件下，硅橡胶的起树电压下降了30%，而聚乙烯的起树电压在温度从40°C变化到90°C时仅仅下降了约10%，随着温度继续升高到聚乙烯熔点以上时，聚乙烯材料中不定型的结构熔解为液态，阻碍了电树枝的发生发展，提高了聚乙烯的起树电压。而硅橡胶材料在电缆许用温度范围内始终处于高弹态，并未发生相的转变，硅橡胶材料的起树电压在试验温度范围内持续下降。硅橡胶材料的耐电树枝性能不及聚乙烯，温升极大地加剧了硅橡胶电树枝的老化破坏进程。

上述试验结果及分析表明，在硅橡胶材料的绝缘结构设计过程中，需要考虑温度升高引起绝缘性能下降的问题，为温升留出足够的安全裕度。尤其是本文所使用的高温硫化(HTV)硅橡胶，区别于室温硫化(RTV)硅橡胶，后者通常用于外绝缘表而涂覆以提高憎水性，而HTV硅橡胶往往作为内绝缘材料来使用，对其机电性能要求更为苛刻。

由介电温谱的测试结果可知，硅橡胶材料的工频损耗以及体积电导率都与温度近似为指数关系，随着温度的升高，材料的介质损耗急剧增大，产生了大量的焦耳热，使得材料温度进一步上升。温度升高后，硅橡胶材料的击穿场强略微下降，但是起树电压下降幅度较大。由于制造工艺不成熟或现场安装不当，电缆附件中微小缺陷(杂质、气隙、凸起等)无法完全避免，实际投运后温度升高，易引发电树枝老化。电树枝通道的出现加重了局部场强的畸变，加速了绝缘材料的老化降解，最终导致绝缘材料的击穿。温度升高后，硅橡胶抗电树枝老化特性较差，而在当前硅橡胶绝缘材料的应用过程中，由于缺乏对其电树枝老化特性的充分认识，在绝缘设计时只注重其良好的热稳定性而忽略了电树枝老化特性，导致现场运行的预制式硅橡胶超高压电缆附件容易出现绝缘故障。