逐步实现工业化应用 ， 减少进口依赖
国产高压电缆绝缘材料成功破局
用于110千伏、220千伏、500千伏的国产高压电缆绝缘材料逐步实现工业化应用 ， 将使我国高压电缆绝缘材料长期依赖进口的局面得到显著改善 ， 为我国保障能源安全、助力“双碳”目标的实现贡献重要力量 。
近日 ， 中国石化所属燕山石化110千伏电缆绝缘料挂缆示范工程正式启动 。 该工程首次应用自主研发生产的高压电缆绝缘料 ， 标志着国产高等级绝缘新材料实现工业化示范应用 。
而在此次示范工程启动前 ， 今年3月 ， 首台（套）应用国产绝缘材料的220千伏高压交流电缆系统在辽宁阜新220千伏新煤线挂网 ， 截至目前运行稳定；在其后的4月 ， 首台（套）应用国产绝缘材料的500千伏直流电缆系统也在张北柔直工程顺利通过竣工试验 。
高压电缆作为远距离电力输送中的关键一环 ， 绝缘材料在保障其安全运行中发挥着至关重要的作用 。 高压电缆绝缘材料国产化接连取得多项突破 ， 并逐步实现工业化应用 ， 将使其长期依赖进口的局面得到显著改善 ， 将为我国保障能源安全、助力“双碳”目标实现贡献重要力量 。
高压电缆对绝缘材料要求很高
理解绝缘材料的重要性 ， 还需要从输电讲起 。 我国电力格局长久存在“源荷割离”现象 ， 能源富藏地与用电负荷集中地不一致 ， 由此而导致的长距离输电在所难免 。 随着“双碳”目标逐步推进 ， 如何更加安全、高效地进行远距离电力输送 ， 一直是我国电力事业发展中无法回避的问题 。
通常 ， 在输电距离和功率一定的情况下 ， 输电电压越高 ， 输电电能的损耗就越小 。 因此 ， 高等级的高压输电在远距离输电中扮演着重要角色 。
但输电电压等级越高 ， 对电缆绝缘材料的要求也就越高 。 全球能源互联网研究院电工新材料研究所所长陈新向采访人员介绍道 ， 相比于低压电缆的绝缘材料 ， 高压电缆绝缘材料需耐受更高的电场强度；材料的空间电荷积聚和电阻率温度敏感性也要更低 ， 如针对超高压电缆 ， 要求其高、低温体积电阻率变化率须小于100 ， 但对低压电缆则无相关要求 。 此外 ， 超高压电缆绝缘材料对缺陷和杂质的控制要求也更加严苛 ， “超高压电缆绝缘材料中不允许有50微米以上的杂质 ， 而普通低压电缆则允许存在几百微米以上的杂质 。 ”陈新说 。
高压电缆绝缘材料的发展经历了一个漫长过程 。 以当下广泛采用的高压直流输电方式为例 ， 其电力电缆绝缘材料的发展先后经历了充油绝缘（OF）、油纸绝缘（MI）和交联聚乙烯（XLPE）绝缘3个阶段 。 “以充油和油纸为绝缘方式的直流电缆的问世已经超过100年 。 ”陈新表示 ， 早期的充油电缆采用中空导体作为油流道 ， 通过充油不断浸渍导体外的绝缘层 ， 达到绝缘效果 。 但此种绝缘方式需在电缆运行过程中不断进行充油 ， 一旦电缆外层出现破损 ， 便会造成油料泄漏 ， 易导致环境污染 ， 且维护难度大 ， 现在已基本被淘汰 。
近年来建设的高压直流输电工程中 ， 发展迅速的交联聚乙烯挤塑电缆则成为更加普遍的选择 。 据陈新介绍 ， 由于交联聚乙烯挤塑电缆相对于油纸电缆的运行温度更高 ， 机械性能和绝缘性能更好 ， 同时安装维护方便 ， 生产工艺简单 ， 目前已在电力系统中广泛应用 。 “目前的高压直流电缆几乎都采用交联聚乙烯作为绝缘材料 。 ”
联合攻关找到高压绝缘材料“配方”
我国是全球第一大电缆制造国 ， 但在高压电缆绝缘材料制造领域 ， 却长期依赖进口 ， 年进口量达10万吨 ， 严重制约了我国高端电力装备的自主可控发展 。