浅析软接头绝缘硫化

祁登权，屈贵军，刘志会

（重庆泰山电缆有限公司，重庆　401120）

浅析软接头绝缘硫化

祁登权，屈贵军，刘志会

（重庆泰山电缆有限公司，重庆401120）

摘要：近年来，海底电缆软接头的研发和制作成为各海缆厂家研究的重要课题。虽然220kV及以下的交流海底电缆的软接头已经研发成功，且应用于舟山、福建、广东江门等地，但是高电压直流海缆软接头技术仍是一片空白。在研制直流海底电缆软接头过程中，如何解决软接头绝缘二次硫化锥型处有气隙、气孔以及绝缘界面出空间电荷聚集、场强分布影响等现象。因此设计工装模具、然后通过大量的试制，分析现象的产生、改进等一系列工作，最终攻破硫化技术难题。

关键词：绝缘硫化；气隙；电荷集聚；场强；攻破硫化技术难题

0　前言

海底电缆软接头技术一直是国内外公认的比较尖端的技术难题，生产工序比较繁琐，每道工序都需要精心操作。从生产工序来看，两者的制作工艺完全一样。材料方面，主要区别于不同的绝缘材料，而直流海底电缆软接头的硫化参数与交流海缆略有差异，例如：硫化温度、时间和氮气气压的控制。硫化时间和氮气压力的控制是软接头制作成功的关键所在。

1　硫化工艺流程

（1）软接头绝缘线芯准备；（2）硫化模具安装；（3）校准温控显示；（4）线芯预热；（5）通入氮气、冷却循环水；（6）检查硫化模具气密性；（7）升温、加压；（8）恒温、恒压；（9）降温、降压自然冷却；（10）开模检查硫化效果11.确认硫化合格。

2　硫化原理和模具设计

（1）硫化原理：通过过氧化物的高温分解而引发的一系列自由基反应，进而使PE发生交联。过氧化物受热分解形成自由基，其交联反应的过程如下：

（2）硫化模具上下有辅助加热块，通常情况下上各两块或三块。加热块的温度通过热电偶连接温度箱来控制，温控箱可显示硫化模具腔体内的温度和表面温度。

（3）加热块是硫化模具必不可少的的辅助设备，其温是度通过热电偶连接温控显示仪来控制，各厂家加热块的设计形状也不同，产生的效果也不一样。

3　软接头硫化过程分析

绝缘硫化是聚乙烯分子链变化的一个过程，随着温度和时间的变化而变化。硫化分为四个阶段：第一预热，将挤塑好的软接头绝缘线芯安装在模具内，低温预热线芯，预热温度80℃左右，同时使橡皮垫达到一定的热膨胀，拧紧模具两端扎紧橡皮的铁箍，通入0.5MPa氮气检查模具的气密性；第二升温、升压阶段。检查密封无任何问题后开始通入冷却循环水，间隔升温升压，每个半小时升温和升压一次，温度为20℃，气压0.2MPa；第三恒温恒压阶段，此时的硫化温度为最高温度，一般情况下为230℃左右，氮气气压不超过1.5MPa。硫化时间根据线芯的绝缘厚度来决定；第四降温、降压冷却阶段，关掉电源冷却，每隔半小时释放少量的气压，直到手可触摸冷模具却为止；第五检查确认硫化效果，打开模具检查硫化线芯是否有气孔、杂质、颗粒、烧焦、凸凹不平、严重偏心等现象。

硫化过程注意事项：

（1）线芯预热阶段温度、气压不宜过高。因为线芯表面温度较低，低温预热可使温度慢慢的向线芯内部渗透，避免温度过高会造成表面烧焦而线芯内部未硫化现象。另外低温预热可使橡皮垫得到一定的热膨胀，从而确保模具气密性得到保障；

（2）升温升压需间隔调节，不宜将温度和气压直接升到硫化最高温度和最大气压。由于在加热加压的过程中腔体内温度和压力逐渐上升，且会慢慢的到达硫化时恒温恒压状态；

（3）降温降压冷却，检查硫化效果，确认硫化是否合格。然后再开始处理绝缘表面。

（4）外屏蔽恢复，外屏蔽恢复采用挤包式恢复，通过专用设计模具进行外屏蔽注塑，

（5）脱气，除去绝缘内部中的甲烷和其他易燃小分子杂质。

4　绝缘硫化需解决的问题

绝缘硫化中经常会出现诸多意想不到的问题，比如硫化密封漏气、绝缘硫化有严重偏心、气泡、烧焦、表面有杂质、凸凹不平、绝缘锥型处的气隙或气孔等现象。针对这些现象需要进行大量的绝缘线芯硫化试制，每次试制后分析问题原因所在。通过改进工装设备和调整工艺参数，从而逐一解决问题，提高硫化效果，总结硫化成功经验。

4.1形成气孔的原因

（1）挤塑时绝缘材料潮湿；（2）硫化温度过高；（3）冷却时模具打开过早；（4）密封漏气；（5）氮气不纯

4.2粘接处有气隙原因

（1）硫化温度过低，粘结处未完全熔融；（2）硫化时间短；（3）粘接处未处理干净。

4.3硫化后绝缘严重偏心原因

（1）绝缘注塑时线芯未放水平；（2）注塑压力过大；（3）注塑时预热温度过高，绝缘锥型界面处软化流动。

5　结论

软接头绝缘线芯硫化是一个复杂化的过程，通过模具设计、反复大量样品试制以及分析硫化过程中出现的诸多问题，进一步的改进工装模具和调整工艺参数。解决了软接头绝缘偏心、锥型处部分位置有气隙、气孔、气泡等现象，改善了绝缘界面处绝缘空间电荷的集聚分布，从而改变场强分布的影响。另外，在软接头绝缘的硫化过程中，橡胶密封垫的密封性，硫化温度高低、时间长短、气压大小等控制是软接头绝缘硫化成功的关键因素。

参考文献：

[1]甘兴忠.电线电缆绝缘交联聚乙烯交联工艺的分析和对比，2008（02）.

[2]额定电压500kV及以下直流输电用挤包电力电缆系统技术规范TICW-2012.