我国电缆工业的新契机

2011-07-12

我国能源建设为电网的建设提供了一个极好的机遇。特高压输电线路的建设要求我们生产相应的输电线路用架空导线；核电站的建设要求我们有能力制造出核电站用配套电缆。中压交联聚乙烯电缆耐水树性能的要求使我们不仅从电缆的结构设计上予以改进，从根本上说还要提高交联聚乙烯绝缘料本身的耐水树水平。本文对相关的概念、技术规范、试验方法作了简要地介绍。同时也介绍了我国当前电缆网敷设的主要形式以及运行中的一些技术问题。

    关键词：高压XLPE 电缆安装 运行管道敷设 FRP电缆 抱箍阻燃 安全与故障

    1、概况

    我国经济的发展促进了能源工业的发展。近年来，中国能源工业是在加强电力网络建设，发展水电，优化火电，适当兴建核电，条件允许的情况下开发新能源的方针下发展的。

    迄今为止，我国的装机容量超过了440,000MW，这也加速了电缆制造工业和运行系统的发展。自2004年，330kV以及更高电压等级的输电线路逐渐增加并已超过了11,421km，其中包括了1,857km的直流线路；220kV以上输电线路到2005年超过了2,500km。变电能力提高到140,000MVA左右，这也预示着我国的电力电缆工业将进入一个高速发展的时期。XLPE电缆将不仅应用在中低压系统，也将进入220kV和更高电压系统中。2004年国内开始试生产500kVXLPE电缆；在2002年，长距离海底XLPE电缆已正式应用于电力系统。相比之下，高压电缆附件的发展要慢些，尽管可以应用的很多新材料和样品在研究当中，然而其设计还在进一步的完善。35kV高温超导（HTS）电缆在2004年就已经制造并通过了测试认证。

    从2000年到2005年，在电力网络方面的投资总计已经超过了600亿美元，其中包括370亿用于城市和乡村地区的建设以及230亿跨地区的网络建设。

    中压10~35kV电缆以10%速度扩大着应用量。大城市双环网供电，市中心地区地下电缆化率提高，这些都大大增加了中压电缆的使用量。目前全国城市平均地下电缆化率仅10%，而各城市目标往往确定在50%~80%左右，这给中压配电电缆带来较大的发展机遇。

    核电技术的发展要求其使用的电缆性能进一步提高；广泛使用的交联聚乙烯电缆的防水树绝缘料的研究；特高压架空输电线及其附件的设计等这些都是电缆行业要关注的问题。总之国内电缆工业近年来稳步向前发展，每年的平均增长百分比为8%；同时，电缆产品的进口年增长率超过了10%。

    2、电缆制造

    在最近几年里，企业的改制和重组已使我国电缆工业的构成发生了根本变化。相应地，电缆的产量、质量、品种，特别是高压电缆的生产能力和技术都有了长足的进步。比较而言，电缆附件，尤其是110kV以上的高压电缆附件，技术方面还显得相当薄弱。

    2.1海底电缆

    我国是一个海岸线绵长、海洋资源丰富的大国，沿海分布着许多岛屿。随着海洋资源的开发（例如海洋石油开采、浅海风电场的建设等）以及岛上供电联网，对海底电缆的需求与日俱增。

    2002年，我国生产了一条长为3,800米的35kV三芯海底电缆。电缆的结构和参数分别如图1和表1所示。这条电缆已被安装在浙江的舟山海域。

    最近正在筹建中的广东——海南岛电网联网工程计划采用500kV交流600MW充油电缆，这是我国电缆网络建设中的一项标志性工程，该线路穿越琼州海峡，海底线路长度达到30km，最深区域达到近百米。我国目前还没有自行制造过这种电压等级的海底电缆，但是经过相应的生产技术改造和技术人员的培训在将来完全有能力生产出高电压大容量的海底电缆来。类似于这样的海底电缆我国其他沿海省份也有不少的需求，我们应该注意发展海底电缆生产技术和生产能力。就国际市场对海底电缆的需求来看，如果我国能够在海底电缆的制造、敷设、现场安装与试验等方面形成配套能力，这将是我国走向国际电缆工程竞争领域的很好机会。

    2.2、500kVAC交联聚乙烯电缆

    近年来我国大城市的电力输入线路出现了向500kV发展的趋势，例如上海的世博会供电项目即采用了500kV交联聚乙烯电缆从郊区变电站沿电缆隧道向市中心区供电的设计方案；正在筹划建设中的北京地区供电也在考虑采用500kV交联聚乙烯电缆。

    2002年国内已有电缆公司试制成功铜芯1*2500mm2，290/500kV交联聚乙烯绝缘电缆，样品长度500m，性能达到要求。这根电缆在TROESTER公司的立式交联生产线上生产。线芯采用5分割扇形导体结构，导电线芯外径61.5mm。半导电带2*0.12mm和挤出内屏蔽层厚度2.0mm；绝缘厚度32mm；外屏蔽厚度1.5mm；缓冲半导电阻水层2*2.0mm；皱纹铜套1.5mm；沥青0.5mm；外护套6.0mm；挤出型外护套表面半导电层0.2mm。

    影响我国500kVXLPE电缆工程自行配套的因素除电缆本身的设计水平、制造工艺水平之外，电缆附件的配套供应是我们的薄弱环节。上海市世博会500kVXLPE电缆工程采用藤仓公司的配套产品也反映了我国与世界先进制造水平的差距。

    2.3、核电站电缆

    近年来我国核电工业发展迅速，到2020年核电在总发电容量中的比重将从目前1.8%上升到4%。世界上几个具有核电站设计能力的国家对核电站用电缆的技术规范并不完全统一，我们要制定国家标准，问题比较复杂，需要多方面进行调研和协调。下面引述一些有关核电站用1E级电力电缆、控制电缆和仪用电缆的性能要求和试验方法，希望能够对研制核级电缆的生产厂家制定企业标准提供一些参考。

    核电站电缆品种：常用的品种有：6/10kV和0.6/1kV电力电缆，0.6/1kV控制电缆，300/500V仪表电缆，300/500V补偿导线共5种。本文仅对前三种电缆的结构进行描述。

    核电站用1E级电缆按核电站电气系统设备的安全类别分为三类：K1、K2、K3。安全类别K1、K2、K3类有如下定义：

    K1类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以内，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷以下及在事故期间或事故之后仍能执行其规定的功能。

    K2类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以内，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷下仍能执行其规定的功能。

    K3类电动执行机构。安装在核反应堆安全壳以外，在正常环境条件下和在SL2（安全停堆地震）载荷下仍能执行其规定的功能。

    三类电缆的运行环境差别很大，其中K1类的运行环境最恶劣，对电缆的性能要求也最为苛刻，必须通过模拟冷却剂跑失事故（LOCA）试验才可以投入运行。根据电缆的实际运行环境，核电站发生LOCA时，安全壳（ContainmentVessel）内外的电缆都将会受到严峻考验。有人认为，安装在核反应堆厂房内的电缆都应进行模拟LOCA试验；其次，只有能够生产1E级K1类电缆，才能够证明该电缆厂家完全具备了生产核级电缆的能力，电缆的结构设计和性能指标的制定最好根据反应堆厂房和核辅助厂房两个运行环境的具体条件进行确定。

    2.3.1、试验内容

    （1）电缆基本性能的型式试验；

    （2）电缆应能通过IEEE383规定的成束电缆垂直燃烧试验；

    （3）烟浓度试验；

    （4）成品电缆护套材料燃烧时释放气体的试验；

    （5）电力电缆电老化试验；

    （6）绝缘和护套材料的长期耐热性评定试验；

    （7）等效50年运行的热老化模拟试验；

    （8）等效50年运行的放射线照射老化模拟试验；

    （9）模拟抗震试验；

    （10）等效50年运行LOCA时的放射线照射试验、模拟LOCA试验（高温、高压的水蒸汽）；

    （11）性能检查试验。

    其中，(1)~(3)为型式试验，(7)~(10)为环境模拟试验，(8)和(10)两项试验都是经过第7项试验后进行的。性能检查试验包括电压试验、燃烧试验、绝缘和护套的抗拉强度、断裂伸长率的测量等。对运行环境的具体条件进行确定。

    2.3.2、试验方法

    a.电力电缆5000h电老化试验

    电力电缆应通过5000h的电老化试验，试验按lEC60502规定进行测试。试验条件为:

    （1）电缆试样的长度：不小于30m；

    （2）施加电压：相与相之间施加电压2（μ为电缆导体间的额定工频电压）；

    （3）施加电流：电流通过电缆，要使导体温度达到95~100℃；

    （4）一个循环的持续时间：8h加热，然后16h冷却；

    （5）试验持续时间不少于5000h（即209个温度循环)。


—— 信息源自：慧聪网