1、高压电缆终端结构与绝缘介质
1.1 整体结构
高压电缆终端可分为瓷套式、复合套式、整体预制式、GIS终端等，其核心结构类似，在此以瓷套式电缆终端结构为例进行说明。
图1 瓷套式电缆终端典型结构
1—出线金具，2—接线柱，3—屏蔽罩，4—绝缘填充剂，5—瓷套，6—应力锥罩，7—应力锥，8—锥托，9—支撑绝缘子，10—尾管
1.2 应力锥
应力锥是电缆终端的核心部分。电缆本体在终端内剥去金属护套与绝缘屏蔽层后，该处不仅有垂直于电缆长度方向的电场分量，还有沿着电缆长度方向的电场分量且呈现不均匀分布，金属护套边缘处的电场强度相对集中，因此，需要使用应力锥来均匀电场。
图2 应力锥对终端内电场分布的改善[基于电—热场仿真和红外检测的瓷套式电缆终端局部异常发热研究
应力锥主要由高净度半导电材料构成，还会配以一定比例的绝缘材料，以加强粘接性能。电缆终端主要采用两种形式的橡胶应力锥：一种是将橡胶应力锥直接套在电缆的绝缘部分，借助应力锥材料本身的橡胶弹性来保持应力锥和绝缘界面的机械应力和电气强度，长期高温高压的运行环境可能使界面老化而松弛，从而降低终端的电气性能；另外一种则是在应力锥的端部加装弹簧压紧装置，可以避免前一种的缺陷，但结构复杂、制造和安装要求更高，实际中以上两种结构都有使用。应力锥外部为应力锥罩，起绝缘作用，颜色为白色或米色，可以提高耐压水平，由三元乙丙橡胶或硅橡胶等绝缘材料组成。
1.3 绝缘填充剂
填充绝缘剂一般采用硅油或聚异丁烯。填充绝缘剂应与相接触的绝缘材料及结构材料相容，对乙丙橡胶应力锥推荐采用经真空除气的低黏度硅油作为绝缘填充剂，对硅橡胶应力锥推荐采用采用聚异丁烯，亦可采用高粘度硅油作为绝缘填充剂。
聚异丁烯合成绝缘油,该油为无色或微黄色透明液体,其理化介电性能好,在低温下介损不增大,且介电常数几乎不随温度改变。硅油化学性质稳定，有较高的耐热性、耐水性和优良的电绝缘性，能一定程度抑制局部放电的发生发展。
聚异丁烯、硅油的技术要求如下：
表1 硅油性能要求[GBT 32346.3-2015 额定电压220 kV (Um= 252 kV)交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件第3部分海底电缆附件
表2 聚异丁烯性能要求[GBT 11017.3-2014 额定电压110kV（Um=126kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件第3部分：电缆附件
2、常见发热原因及对应现象
典型电缆终端发热红外图像见图A3。常见发热原因有绝缘油老化、绝缘油受潮、固体绝缘劣化等。
2.1 绝缘油老化或品质不过关
绝缘油老化后，绝缘油自身介损tgδ值上升，发热量增加，导致电缆终端相间出现温差。部分混合配置的绝缘油会出现分层现象，老化后性能下降的绝缘油可能集中分布于其中一层，可能会导致同意终端不同位置的温差。绝缘油老化会影响其理化参数，如介损tgδ数值增大、击穿电压下降、酸值增加、体积电阻率偏小。[轧管 1344 线高压电缆终端套管异常发热机理初探]，如果绝缘油本身品质不行，介损常数较大，同样会在电场最强的应力锥位置附近产生发热。
图3 硅油本身介损较大时的红外图像（上、下温差2-4°）[高压电缆瓷套式终端发热原因]
2.2 固体绝缘介质放电
终端套管内部固体绝缘存在缺陷并导致局部放电的产生，从而导致终端局部发热。固体绝缘产生局放的原因有绝缘介质老化、安装不良等。
绝缘介质老化导致固体绝缘介损数值增加，发热量上升。安装不良可能导致应力锥等位置出现安装间隙，导致局部放电的出现，从而造成温升。
2.3 终端受潮、进水
终端受潮时，绝缘油介损增加、发热量增加，应力锥位置电场强度最大，发热最为明显。进水量较多时，绝缘油将出现分层现象，水分沉积于下层。由于水分介损高，将导致终端下部温度上升。绝缘油大量进水时，聚异丁烯已经会由透明状变质成黄色浑浊物。
图4 电缆终端进水典型发热图像[电缆终端异常发热案例分析
2.4 外绝缘污秽过重
终端外绝缘污秽过重时，可能导致表面出现局部爬电，放电产生的能量导致终端局部发热。此时除了终端红外显示出现温升之外，还会出现可听放电声，用紫外设备能够检测到表面放电。
3、发热分析手段
3.1 绝缘油检测
对绝缘油取样，检测油样介损、击穿电压、体积电阻率、微水、油色谱。
1)利用油色谱检查油中放电产物，确定内部是否曾经出现放电。试验方法可参照《GB/T 7252 变压器油中溶解气体分析和判断导则》。判断方法可参考《DL 393-2010-T 输变电设备状态检修试验规程》5.15.2.3，”油中溶解气体分析，各气体含量满足下列注意值要求(uL／L)：可燃气体总量<1500；H2<500：C2H2痕量；CO<100,C02<1000；cH4<200；C2H4<200：C2H6<200”。
2)利用微水确定油样是否受潮。
电缆终端油样的微水限值目前缺乏标准，但可以通过正常油样和目标油样的对比判断是否受潮。
3)利用介损、体积电阻率、击穿电压确定油样是否受潮或劣化。
体积电阻率、击穿电压判断标准可参照1.3节。
介损数值判断可参照《DL 393-2010-T 输变电设备状态检修试验规程》5.15.2.3，“在油温(100+1)℃和场强1MV／m的测试条件下，对于Uo=190kV的电缆，应不大于0.01，对于U0≤127kV的电缆，应不大于0.03”。
3.2 局部放电检测
利用超声、高频局放等方式，对终端进行局部放电检测，依据检测图谱判断终端是否存在内部放电。电缆终端高频局放的测试、判断可依据《Q/GDW11400-2015电力设备高频局部放电带电检测技术现场应用导则》。
3.3开展紫外、污秽度测试
利用紫外确定终端外表面有无放电存在，利用污秽度测试排查外部污秽引发温升的可能性。
污秽度测试按照《Q/GDW 1152.1-2014电力系统污区分级与外绝缘选择第1部分：交流系统》进行，测得等值盐密、等值灰密后，结合终端爬电距离，判断相应污秽度是否会引发外绝缘爬电。
4、小结
1）电缆终端核心是应力锥，其控制内部电场强度作用，材质一般是乙丙橡胶或硅橡胶。
2）电缆终端绝缘油一般是低黏度硅油（配合乙丙橡胶应力锥），聚异丁烯或高黏度硅油（配合硅橡胶应力锥）。
3）终端常见发热原因为绝缘油老化、绝缘油受潮、固体绝缘劣化、表面污秽过重。
4）出现终端发热时，可通过绝缘油试验，排查绝缘油受潮或劣化可能；通过局部放电测试，排查固体绝缘内部放电可能；通过紫外、污秽度测试，排查表面污秽引发温升可能。
