電纜新產品的開發(fā)就是新材料的開發(fā)。電纜的結構本身是傳統(tǒng)的經典的,它很難改變,沒辦法創(chuàng)新:結構是圓形的,就是大圓套小圓,每層圓一個個套起來,越同心越好。你想去改變不可能,能改變的是什么呢?那就是電纜材料,研發(fā)出新的材料才能得到新的產品,滿足市場新的需求,提高產品價值。
1.定義和歷史
什么是高壓電纜材料?
首先談一下電纜的電壓等級,根據(jù)IEC標準和中國的國家標準對電纜產品標準的劃分,結合我國生產和使用情況,低壓是(1-3)kV,低壓電纜的電氣性能不用考慮,只要把它的機械性能、工藝性能設計好了,它的電氣性能就自然滿足;中壓是(6-35)kV,主要用于配電;高壓是(66-110)kV;超高壓是(220-500)kV;特高壓是(750-1000)kV,高壓超高壓特高壓主要用于輸電。電纜非專業(yè)人員,不太準確的習慣將6kV-1000kV電纜統(tǒng)稱為高壓電纜。不同的電壓等級的電纜,所采用的結構,材料,制造工藝及敷設環(huán)境均有很大的不同,不能錯用。
電纜材料通常分導體、絕緣和護層三大類材料,本文講的高壓電纜材料主要是高壓超高壓特高壓電纜的絕緣料。
我國在上世紀70年代開始生產中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜,其絕緣料和屏蔽料均進口,國產材料是空白。1986年以前,國內電網不敢采用高壓交聯(lián)電纜,也無廠家生產。電網只采用OF電纜。
我國*根高壓交聯(lián)電纜是廣州供電局使用的,當時廣州供電局需要110kV電纜,在國內采購不到OF電纜的情況下,采購了日本的高壓XLPE電纜,因此開創(chuàng)了中國使用高壓交聯(lián)電纜的歷史。上世紀90年代中期,國內大國企開始試制高壓交聯(lián)電纜,絕緣料和屏蔽料均采用進口,試制出來之后拿到工程中使用,出現(xiàn)了問題。
從中國的電纜發(fā)展史來看,電纜工程超前制造,制造超前材料,電纜廠制造的時候又沒有絕緣材料,結果是絕緣料嚴重滯后,不能滿足電纜制造和電纜工程的需求。
進入本世紀,國家電網招標采購電纜,這是按照國家招投標法規(guī)定進行的。首先高壓電纜全部招標采購使用國產電纜。約5年前,超高的220kV電纜系統(tǒng),全部采購國產。zui近幾年,北京、上海500kV電纜工程,也開始采用國產電纜。特別是近期的柔直電纜工程使用的全部是國產電纜,為我國電纜企業(yè)開發(fā)新產品帶來極大的驅動力,但是以上電纜的材料還是全部使用進口的,就目前來講還是滯后于產業(yè)發(fā)展。
萬馬高分子,20年前采用BUSS生產線,將中壓交聯(lián)電纜絕緣料質量提升到了一個新臺階。約5年前,萬馬又采用BUSS單螺桿機過濾提純PE基料,采用DCP后滲透工藝技術,研發(fā)出高壓電纜絕緣料,為絕緣料的發(fā)展作出了突破性的貢獻。
盡管有進步,但還是缺乏電纜PE基料的超凈反應合成裝置。
2.現(xiàn)實的需求
國家電網2012-2014年招標采購,大量使用國產220kV電纜和(35-110)kV電纜,其使用量,推算到全國的使用量也是可觀的。
很多公司的工程也在使用國產高壓、超高壓電纜,在南通要上交流1000kV過江輸電工程,由于1000kV交流電纜沒有公司能夠生產出來,采用GIL電纜。目前,浙江舟山正在建設AC500kV海底電纜工程,已經決定全部采用國產電纜。在廣州500kV架空環(huán)網入地,解決臺風造成的架空網短路問題,其他沿海大城市也有天氣災害應對,未來架空網會有下降到地下的需求。
能源互聯(lián)網,近期要與周邊國家聯(lián)網,主要采用500kV直流海底電纜,僅一個工程一回線路就需要±500kV海底電纜約730km,需要直流絕緣料6500t,在國外這種材料約6萬元一噸,國內研發(fā)出來3萬元一噸,絕緣材料投資下降百分之五十,未來需要多回這樣的線路。
歐洲有一個叫做Tennet的電力輸送商,它計劃在北海建立大型電網系統(tǒng),離岸人工島,周邊大量的海上風電場。這些海上風電場發(fā)出的電能將采用直流海底電纜輸送給北海周邊國家,如荷蘭、英國、比利時、挪威、丹麥和德國。人工島的位置要求,水深不能太深,必須有足夠的風。蘇格蘭與丹麥之間的淺灘--多格灘是不錯的選擇。深海的風電成本降到近海成本,這樣均要大量使用直流海底電纜。
中國近海風電場也需要柔性直流海底電纜系統(tǒng)接入電網。
3.未來的發(fā)展
電網大量使用高壓交聯(lián)電纜,要支持采用國產高壓電纜絕緣料。未來的發(fā)展需要電纜zui終用戶點贊支持,同時也是為了用戶自身利益。
首先從戰(zhàn)略上看保證材料來源安全,不影響工期;然后是降低工程投資成本;zui后是盡社會責任,讓政府和相關企業(yè)滿意。
對于高壓電纜材料的發(fā)展*個就是要超潔凈,要進一步減少化學雜質、物理雜質,要進一步開發(fā)超高壓電纜絕緣料,甚至特高壓電纜絕緣料。要發(fā)展高可靠性的海底電纜絕緣料。
加快研發(fā)高載流量柔直電纜絕緣料。目前只有一家公司供應柔直電纜絕緣料,工作溫度為70℃,與運行溫度90℃絕緣料比較,使用此柔直電流絕緣料制造的電纜,其輸送容量較低。
國內柔直電纜絕緣料是空白的,世界上高載流量的90℃料也無商品供貨。目前要急需開發(fā)的是直流電纜絕緣料,包括±500kV、±800kV都需要。為了提高電纜系統(tǒng)的可靠性,高電阻率低溫度系數(shù)柔直電纜絕緣料也急需開發(fā)。
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