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      高壓電纜絕緣材料國產化進展突飛猛進

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      高壓電纜絕緣材料國產化進展突飛猛進

      發布日期:2021-12-14 作者:電纜廠 點擊:

      高壓電纜絕緣材料國產化進展突飛猛進,這一產業需求將迎來爆發!

      用于110千伏、220千伏、500千伏的國產高壓電纜絕緣材料逐步實現工業化應用,將使我國高壓電纜絕緣材料長期依賴進口的局面得到顯著改善,為我國保障能源安全、助力“雙碳”目標的實現貢獻重要力量。

      近日,中國石化所屬燕山石化110千伏電纜絕緣料掛纜示范工程正式啟動。該工程首次應用自主研發生產的高壓電纜絕緣料,標志著國產高等級絕緣新材料實現工業化示范應用。

      高壓電纜作為遠距離電力輸送中的關鍵一環,絕緣材料在保障其安全運行中發揮著至關重要的作用。高壓電纜絕緣材料國產化接連取得多項突破,并逐步實現工業化應用,將使其長期依賴進口的局面得到顯著改善,將為我國保障能源安全、助力“雙碳”目標實現貢獻重要力量。

      聯合攻關找到高壓絕緣材料“配方”

      我國是全球第一大電纜制造國,但在高壓電纜絕緣材料制造領域,卻長期依賴進口,年進口量達10萬噸,嚴重制約了我國高端電力裝備的自主可控發展。

      陳新認為,此前阻礙高壓電纜絕緣材料國產化的主要困難來自于3個方面。首先,國內用于制造高壓電纜絕緣材料的基礎原材料性能不足,“電氣性能比國外明顯要低,擊穿場強不到國外的60%,同時基礎原材料中雜質含量高、流動穩定性也較差。”其次,國內對超高壓電纜材料的配方組分以及各個組分間相互作用的研究十分薄弱,并無研制超高壓電纜絕緣材料配方的經驗可供參考。此外,不同配方的絕緣材料在從實驗室中的小批量試驗向工業化的大規模生產過渡中,性能可能會發生變化,保持放大后配方性能的工藝控制難度較高。

      面對國外相關技術嚴密封鎖、國內無相關經驗需從零起步的情況,全球能源互聯網研究院有限公司牽頭,聯合國內高校、制造廠商、科研院所開展多方協同攻關。項目組克服諸多困難,開展了仿真設計、材料研發、電纜制造、系統匹配、試驗評價等關鍵技術研究,先后解決了國產絕緣基料分子結構調控優化、多場作用下空間電荷和電導非線性抑制、電纜系統多層介質界面絕緣電導匹配、大尺寸電纜擠出缺陷控制及擊穿尺寸厚度效應抑制等多項技術難題。

      研發絕緣材料,在實驗室里做出樣品只是第一步。如何走出實驗室,走向工業化大批量制備往往是關鍵所在。從以“克”為單位計算的實驗材料研發,到“百公斤級”的生產試驗,再到“噸級”的大規模生產,數量級別的變化,可能導致材料性能的不穩定。為此,攻關團隊協調制造企業、檢測單位等優勢資源參與科研攻關,試制了上百噸材料樣品、數千米電纜樣纜,前后經歷9次型式試驗,Z終實現了絕緣材料、電纜系統不斷迭代優化和性能穩步提升,成功研制出320千伏、500千伏直流電纜絕緣材料,初步建立了國產高壓電纜絕緣材料的工藝配方。

      國產絕緣材料市場潛力正在醞釀

      雖然已成功破局,但國產絕緣材料仍有很長的路要走。陳新表示,目前我國高壓直流電纜絕緣材料在高溫耐電強度和高溫體積電阻率穩定性方面與國外絕緣材料基本相當,已可以滿足短距離500千伏陸地高壓直流電纜的制造需求。但其在長時間連續擠出等方面還與國外存在一定差距,“國外可以實現70—130噸的單次連續擠出,國內還處于小于35噸的水平。”

      但突破口已成功打開,市場潛力已在醞釀。據陳新估計,目前我國110千伏及以上高壓電纜絕緣材料的年進口量近10萬噸,而相關電纜產值超1000億元。同時,國產產品在價格上還具有優勢,如國產500千伏高壓電纜絕緣材料的價格僅為國外同類產品的約70%。高壓電纜產業鏈涉及石化基料、絕緣料復配、電纜擠出、試驗評價、安裝運維等諸多上下游相關產業,產業鏈長,如未來能實現全產業鏈的國產化,將對上下游產業產生十分明顯的拉動作用。

      如在發展迅速的海上風力發電領域,未來隨著“雙碳”目標推進,該領域將對高壓電纜產生巨大需求。在當下海上風力發電量Z大的歐洲,德國已規劃了640公里的±525千伏高壓直流輸電走廊;英國同樣規劃了總長超過3000公里的高壓直流輸電項目。而今年9月,位于江蘇如東的亞洲首條±400千伏直流海纜驗收試驗也順利完成,已具備送電投運條件。未來,隨著東部沿海多項海上風力發電項目的落成,我國有望成為世界第二大海上風力發電國。

      陳新表示,接下來國產高壓電纜絕緣材料將進一步提升性能,尤其是大長度成纜性能,并著重研究海纜工廠軟接頭技術,開發大長度海纜絕緣材料和海纜系統。

      TPE材料在絕緣電纜的市場將得到提升

      電線電纜行業是TPE材料的重要應用領域之一,用于電纜外被及絕緣層方面彈性體種類熱塑性彈性體的種類很多,用于電纜外被及絕緣層方面的主要有聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)、苯乙烯類熱塑性彈性體(SBC)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、聚酯類熱塑性彈性體(TPEE)等。其中,由于TPO和SBC類極優良的絕緣阻抗性能,所以用于電纜外被及絕緣層的較多;而TPU,TPEE一般用于電纜外被,而TPE材料確是兼具塑料和橡膠的特性,被譽為“第三代合成橡膠”。

      在TPE材料中,SBS苯乙烯嵌段共聚物占有重要的地位,是目前世界上產量很大、發展很快的一種可替代PVC、軟硫化橡膠的環保熱塑性彈性體材料。TPE材料可取代PVC用作電線電纜的絕緣材料,目前應用在低溫、耐老化及需要良好觸感的領域,特別是一些高檔電子消費品領域,如數據線、耳機線、電子線、電源線、信號線等。

      隨著我國經濟高速發展,高新技術不斷更新,產品向高層次發展,低煙無鹵電纜品種和數量將會逐漸增加,因此我們相信,低煙無鹵系列電線電纜熱塑性彈性體的市場占有率將會逐年增加,這是大勢所趨勢!TPE環保電纜將有力帶動電纜行業發展,提升電纜生產企業競爭力,并在綠色實踐和創新中,使電纜產業在可持續發展道路上越走越穩。

      目前,電線電纜行業都開始采用阻燃TPE,大多要求不含鹵素(鑒于鹵素的毒性,業內多采用無鹵阻燃劑),我們相信隨著TPE材料在線纜行業的應用拓展,PVC材料單價持續的上漲,TPE批量生產的性價比優勢將更加明顯,可以預見,無鹵阻燃TPE材料的需求將進一步加大。


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