楊黎明：電網輸配電的發展對電力電纜產品的價值要求

: 電力網; 2020-06-16; 來源：EPTC; 瀏覽：

　　本文描述了在國網加大特高壓基建投資和國家新基建投巨資的時代背景下，電纜行業的巨大市場潛力和市場價值。輸配電網絡的發展，要求電纜產品的使用價值在其一生的服役中無擊穿現象發生，只有高質量高可靠性的產品才能實現這個價值。自主創新特別是原創性的產品，解決電網的需求，才能獲得高利潤。電纜企業必須制造高質量產品，并且加強開發新產品，才可能分享更多的市場。

　　教授級高級工程師，IEEE高級會員。曾任武漢高壓研究所電纜及附件研究室主任、電纜技術研究中心主任、武漢高壓研究院電纜技術研究所所長;2008年8月至2013年8月擔任國網電力科學研究院副總工程師;2013年9月至2015年8月擔任國網電力科學研究院首席電纜專家。現負責國家電網重大科技專項，柔性直流電纜絕緣料及電纜系統研發，同時系電力行業電力電纜標準化技術委員會特聘專家。曾主持重大科研項目獲得國家科技進步二等獎，是國務院授予的享受政府津貼專家和湖北省人民政府授予的有突出貢獻的中青年專家。

　　新基建帶動電纜產品需求

　　國家電網恢復去年擬壓縮的基建投資，以帶動上下游企業的復工生產，盡到央企的社會責任。國家層面，中央和地方總投資近40萬億元，投向新型基礎設施建設(新基建)，新基建七大領域，特高壓也在其中。

　　這兩大因素將會帶動電工設備供應的增長，也必將帶動電線電纜產品的生產供應。特高壓優化配置新能源，防止大氣污染，為未來經濟發展配置電力，具有產業鏈長、帶動性強、經濟效益和社會效益顯著的特點。2020年國網安排投資1811億元，這不僅需要電線電纜行業提供大量的架空線，而且將這些電量配置到用戶，在受端都是城市電網，輸電和配電的線路都要采用電力電纜。

　　交流電力電纜電壓等級分類，根據IEC標準，結合我國電網系統電壓的實際情況，電纜的電壓等級劃分如下，它比架空線低一個電壓等級。

　　低壓，3kV及以下，主要是1kV(電網實際上是220V/380V);

　　中壓，10kV，20kV，35kV;

　　高壓，66kV，110kV;

　　超高壓，220kV，330kV，500kV;

　　特高壓，750kV，1000kV。

　　通常高壓及以上電纜運行在輸電網絡里，中壓和低壓電纜運行在配電網絡里。從低壓往特高壓排列，電纜需求量呈金字塔排列，金字塔頂端為特高壓電纜，現全球無產品供應，但電網有需求，需求量最大的，即金字塔底部為低壓電纜，國標里為1kV及以下，實際上就是220V/380V電纜。中壓電纜里10kV電纜需求量也將增加。高壓電纜中的110kV(東北部分地區有66kV電纜)和超高壓電纜中的220kV(西北部分有330kV電纜)將是城市電網中的主流輸電線路。北京、上海以及浙江的海洋電網，已經使用超高壓電纜中500kV電纜。

　　新基建在疫情后將極大地擴大電力電纜的需求，我們將怎樣面對新的市場?各電纜制造商要早思考、早安排、早布局。

　　電力電纜產品的應用價值要求及實現

　　地鐵奧凱電纜質量問題出現以后，國家電網更加注重電纜產品質量來保證其應用價值的實現。在招投標中，通過修改評分細則，來引導并促進電纜制造商真正提高質量。通過招投標，采購到高質量、高可靠性的電纜產品，并不追求低價，價格合理合法即可。

　　全力保障電網安全穩定運行，全力推進電網高質量發展，提高電網建設質量，適量提高設備層次水平，優選可靠性高和技術成熟的設備。2020年國家電網的這部分的重點工作任務的完成，其實就是要求進網的電工設備的高質量高可靠性，這是實現電纜系統設備應用價值的基本要求。

　　高壓超高壓電纜在所有電工設備中故障率是最低的，特別是超高壓電纜系統，進電網之前，都要在武高院進行一年的高場強熱循環加速老化壽命試驗，即預鑒定試驗，通過了才有資格去參加招投標。有問題在試驗室試驗中發現，這樣大大地提高了超高壓電纜系統在電網中的運行質量和可靠性，減少了在電網中的故障率。但是在中壓和高壓電纜運行中，本體擊穿的情況時有發生，特別是35kV電纜，其本體擊穿較多。這些擊穿都排除了外力破壞，只與絕緣料和生產工藝相關，擊穿機理，除了雜質、突起等缺陷或弱點以外，還有其他原因有待工程技術人員去研究破解。

　　我國的中壓、高壓和超高壓電纜的絕緣料均為交聯聚乙烯，油浸紙絕緣電纜的生產線已經全部拆除，而且10kV及以上電壓等級電纜均為管道化學交聯，如果采用硅烷交聯、輻照交聯均不可取的。通常中壓電纜采用懸鏈線生產，高壓電纜立式交聯線和懸鏈線各占部分，超高壓電纜幾乎都是立式交聯生產(個別也采用特殊懸鏈線生產)。中壓電纜的絕緣料國產占大部分，高壓電纜絕緣料大部分進口，國產料也在奮起直追，超高壓電纜絕緣料都是進口。在我國，沒有專門基料用于電纜絕緣料的生產，也就是說，沒有專門的合成裝置用來聚合高分子聚乙烯樹脂，這樣我們基料采用其它聚乙烯樹脂代替，造成含各種雜質(化學雜質、物理雜質)較多，影響電纜產品擊穿性能提升。

　　電力電纜絕緣的在線監測，如絕緣電阻，介質損失角正切tanδ等均不敏感，不適合做監測項目。局部放電監測是無損且敏感，但現場局放測量受現場干擾影響很大，不容易測準。武高院電纜所在試驗室做電纜本體擊穿試驗時發現，電壓升高，一直沒有局放，一旦發現局放5pC～8pC，電纜本體在幾分鐘之內就擊穿了，這幾分鐘時間太短，沒有辦法用來作為絕緣擊穿預警。而且電纜本體的使用壽命40年，局放在線監測儀器一般為電子儀器，壽命不長，如果裝在隧道潮濕環境下，儀器更容易受潮損壞。

　　由于電纜主絕緣在現場監測的困難而且成本昂貴。因此，國際上電纜專業人員的做法是，生產出“優質的新生兒”，放到地下不出問題，就忘掉它了。IEC電纜標準的變化，就充分體現了這個思路。標準中對電纜的試驗越來越嚴格，就是為了在工廠就得到一個40年不出問題的產品，這樣來補償電纜現場監測擊穿預警的困難。

國產高質量500kV海底電纜由舟山啟明集團在海上敷設

　　國家電網今年的重點工作充分體現了抓電網建設質量，這就要求各個電工設備要高質量高可靠性。對于電纜來說，要高質量產品，必須在最后一道工序把好關，即例行試驗要嚴格準確。電纜本體的局放和工頻耐壓試驗必須認真地做好。電纜行業里中壓電纜局放試驗屏蔽室幾乎都在車間，車間的干擾直接進到試驗室，造成背景干擾大，有的公司局放波形采用老舊的示波管顯示，根本看不清楚局放波形。高壓電纜和超高壓電纜的局放屏蔽室，有許多公司已經做到，不放在車間內，三獨立，即獨立屏蔽室、獨立電源、獨立接地，這樣來保證局放背景在1pC左右。國網招投標評分細則已經將局放背景納入評分，1pC背景，得分最高，小于2.5pC，得分低一點，超過2.5pC局放室就不合格了。長期保持局放室背景1pC，是非常困難的技術工作。未來還將要求獨立局放室(在車間之外)，單獨局放設備(廳內不能放其他設備如沖擊電壓發生器等)，這樣來保證最后一道工序的試驗質量。

　　電纜制造商為了能夠多中標，多分享市場份額，必須提供高質量高可靠性的電纜產品。真正做到了這一點，哪怕在疫情的情況下，訂單也非常多。江蘇省一家電纜公司就是這種情況，全公司從一把手、高管到工人，將產品質量視為飯碗，沒有哪一個人愿意砸自己的飯碗，各種簡單高效的管理措施，再加上領導和員工的高度質量意識，生產出來的電纜產品質量一直處于市場領先的狀態。

　　海底電纜的產品質量及可靠性更是第一位的。國內給浙江舟山500kV海纜工程供貨的三家海底電纜公司產品，包括一家公司的軟接頭，在海底運行一年多，沒有什么問題，這證明電纜質量是可靠的。如果海底電纜在海底發生擊穿，一般可認為是質量問題，因為海纜直埋海底3m深進行保護，外力破壞的可能性非常小。海纜要是有質量問題，制造商賠償起來數額是非常巨大的。國內三家主流海纜公司的海纜可靠性是有保證的，得到工程的運行證實，故這三家公司海纜訂單爆滿。

浙江電科院在寧波側500kV海纜終端站進行安裝后電氣試驗

　　電網中正在運行的高壓電纜，甚至超高壓電纜，潛在著一種擊穿的危險，就是制造質量埋下的禍根。電纜擠包外屏與皺紋鋁套之間產生局部放電，燒蝕外屏，燒到絕緣層，引起電纜主絕緣擊穿。LH檢測公司對這個問題作了深入的研究。有關電纜公司也在改進，浙江一家電纜公司研發出平滑鋁套，試圖解決外屏燒蝕的問題。武高院的專家認為，鑒于鉛套電纜沒有發現這個問題，平滑鋁套有可能解決這個問題。外屏燒蝕問題需要好幾年才能呈現出來，任何改進需要幾年時間才能觀察到結果。

　　這么長的時間，我們電網的安全運行等不起。建議隧道里使用的高壓超高壓電纜取消縱向阻水結構，恢復到早期SG電纜的日式結構，即在絕緣屏外繞包半導電丁基橡膠帶，再繞包金布帶，這種銅絲金布帶，摸上去必須是金屬絲帶的感覺，不能是絕緣帶的感覺。這種不能縱向阻水的結構，確保了鋁套與絕緣屏蔽之間良好的接觸，不產生局部放電，這樣保證了不燒蝕外屏。其實，取消電纜縱向阻水結構，只要電力工程在敷設安裝時加強管理，是可以避免進水的。

　　高端電纜系統的研發

　　現在高質量高可靠性產品可以取得更多的市場。電纜產品的創新，獨家擁有，填補市場需要的空白，將會產生高利潤。

　　(一)超潔凈電纜絕緣料的基料

　　全國各種電壓等級的交聯電纜的絕緣料年需求量約為30×104t。但是我們沒有一條專用的高溫高壓管道聚合聚乙烯樹脂的生產線。其生產的樹脂要無內部雜質和外部雜質，要求超潔凈，這樣來保證我們的電纜產品擊穿裕度，這種電纜專用基料急需開發。

　　(二)特高壓電纜系統產品

　　特高壓輸電工程中所需電工設備基本都有生產，唯獨沒有特高壓電纜供貨。但特高壓電纜產品的需求還是存在的。特高壓線路在南通市過江就只能采用造價昂貴的江底輸電通道，主要缺乏特高壓電纜絕緣料和電纜連接件(終端和接頭)，電纜本體的生產應該難度不大。特高壓電纜系統的開發盡管不輕松，但還是有可能開發出來，這個寶塔尖的市場也是存在的。

　　(三)±660kV和±800kV柔直電纜系統

　　國網的重點工作之一，推進中韓中尼聯網，推動全球能源互聯網倡議在更多國家傳播落地。聯網就需要±660kV柔性直流電纜系統產品，甚至±800kV柔直電纜系統產品也需要開發。

　　這個系列產品，同樣其絕緣料和電纜連接件是關鍵技術，同時技術難度也非常大，需要電纜行業高度關注并積極投入。

　　(四)PP電纜絕緣料及其電纜的開發

　　聚丙烯(PP)絕緣電纜是世界NO.1的電纜公司開發出來的，它降低了制造成本，其絕緣料系熱塑性材料，回收再用也很簡單方便。