電線電纜行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

電線電纜行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一、國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略與電纜工業(yè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略電纜需求近海開發(fā)大長(zhǎng)度海底電纜核電發(fā)展加速核電站電纜新能源、節(jié)能減排風(fēng)電電纜、變頻電纜高速鐵路鐵路信號(hào)電纜引領(lǐng)二十一世紀(jì)科技發(fā)展的四大領(lǐng)域→3G帶動(dòng)射頻電纜發(fā)展。光纖到戶技術(shù)發(fā)展強(qiáng)勁。物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)新機(jī)遇?！穗?、風(fēng)電、太陽(yáng)能→納米復(fù)合將發(fā)展第三代絕緣材料自《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要2006-2020》

信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展方興未艾，依然是經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的主導(dǎo)力量。生命科學(xué)和生物技術(shù)迅猛發(fā)展，將為改善和提高人類生活質(zhì)量發(fā)揮重要作用。能源科學(xué)和技術(shù)重新升溫，為解決世界性的能源與環(huán)境問(wèn)題開辟新的途徑。納米科學(xué)和技術(shù)新突破接踵而至，將帶來(lái)深刻的技術(shù)革命。把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成所謂“物聯(lián)網(wǎng)”,然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái),實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合,在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代,鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略十六個(gè)重大專項(xiàng)專項(xiàng)名稱核心電子器件高端通用芯片及基礎(chǔ)件極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造技術(shù)大型油氣田及煤層氣開發(fā)與電纜工業(yè)關(guān)聯(lián)度★★★★★★★★★★★大型壓水堆及高溫氣冷堆核電站水體污染控制與治理基因生物新品種培育重大新藥研制艾滋病和病毒肝炎等傳染病防治大型飛機(jī)高分辨率對(duì)地觀測(cè)載人航天與探月工程★★★★★★二、極端電纜產(chǎn)品制造技術(shù)及引發(fā)

的思考大長(zhǎng)度海底電纜500kVXLPE電纜系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的思考大長(zhǎng)度海底電纜歷史事件今年海南島500kV海底電纜敷設(shè)成功，30km,油紙絕緣，1.4億歐元，結(jié)束了海南島孤立電網(wǎng)的歷史，意義很大，但網(wǎng)友評(píng)論不值得歡呼：電纜由法國(guó)NEXANS與日本VISCAS在日本的合資公司制造，與中國(guó)電纜工業(yè)無(wú)關(guān)。電纜由法國(guó)NEXANS敷設(shè)，與中國(guó)海底敷設(shè)行業(yè)無(wú)關(guān)。湖北紅旗電纜廠與上海電纜廠原110kV海底電纜制造能力閑置令人心痛。西部大開發(fā)，京滬鐵路，磁懸浮及核電，風(fēng)電，水電建設(shè)項(xiàng)目都由外商“盛裝赴宴”，民族電纜企業(yè)只能作壁上觀。500kV海底充油電纜結(jié)構(gòu)表1-3海纜內(nèi)部尺寸序號(hào)結(jié)構(gòu)標(biāo)稱厚度（mm）標(biāo)稱直徑（mm）1油道-30.02導(dǎo)體，銅-44.63導(dǎo)體屏蔽，半導(dǎo)電紙帶--4絕緣，浸漬紙帶28.5102.75絕緣屏蔽，半導(dǎo)電帶+金屬帶--6銅編織帶--7合金鉛套4.4113.38銅編織帶--9加強(qiáng)層，青銅帶4×0.15-10墊層帶--11防腐層，PE護(hù)套4.4-12防蛀層，銅帶2×0.1-13墊層帶---14鎧裝，扁銅線52×7.4×2.53-15外披層，瀝青和聚丙烯繩-139參數(shù)單位數(shù)值額定運(yùn)行電壓有效值(U)kV525導(dǎo)體和絕緣屏蔽之間額定電壓有效值(U0)kV303最大額定電壓有效值(Um)kV550雷電沖擊電壓(峰值)kV1550操作沖擊耐壓(峰值)(250/2500μs波形)kV1175系統(tǒng)中性點(diǎn)-直接接地頻率Hz50連續(xù)傳輸容量(受端)MW600充電電流兩端同等補(bǔ)償--額定連續(xù)電流有效值(包括充電電流)A750最大允許載流量A815最高允許連續(xù)導(dǎo)體運(yùn)行溫度℃90負(fù)荷率%100對(duì)稱短路電流有效值kA50單相接地短路電流有效值kA50海纜電氣參數(shù)表1-2項(xiàng)目單位數(shù)值電纜數(shù)根3線路近似長(zhǎng)度km31最大水深m100海纜間距（陸上）m≥7海纜間距（潮間帶）m≥7海纜間距（最低潮位與10m水深之間）m>10間距電纜（10m水深以下）m>10海纜最大埋深m1-2海纜敷設(shè)條件中國(guó)企業(yè)能力已具備110kVXLPE海纜制造能力，廣西潿州島50km110kV電纜系統(tǒng)將在國(guó)內(nèi)企業(yè)中招標(biāo)產(chǎn)生。2007~2009年，國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目1600萬(wàn)元支持220kVXLPE海底電纜制造技術(shù)技術(shù)瓶頸大長(zhǎng)度電纜絕緣連續(xù)擠出能力。大尺寸制造裝備大長(zhǎng)度敷設(shè)相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（屏蔽，鎧裝，接地，損耗）軟接頭的可靠性隔磁數(shù)

不隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應(yīng)強(qiáng)度云圖雙隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應(yīng)強(qiáng)度云圖

四隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應(yīng)強(qiáng)度云圖

八隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應(yīng)強(qiáng)度云圖數(shù)值名稱不隔磁雙隔磁四隔磁八隔磁A點(diǎn)處B值（T）1.0090.8090.5740.338渦流損耗（W）48.6327.3014.255.00損耗降低率100%56.14%29.30%10.28%

八隔磁模型區(qū)域磁力線不同隔磁數(shù)下的B值、渦流損耗及損耗降低率500kVXLPE電力電纜歷史事件：2007年上海電力局開始敷設(shè)兩回路日本制造的500kVXLPE電纜系統(tǒng)。歷史的回顧1.1985年法國(guó)電力公司400kVPE絕緣電力電纜系統(tǒng)成功運(yùn)行。1.1首次提出500kV電纜絕緣中雜質(zhì)尺寸不能大于50μm。1.2由于濾網(wǎng)的原因不能用XLPE，只能用PE。1.3嚴(yán)格控制電纜運(yùn)行中過(guò)載。1.4用六氟化硫終端制成接頭。2.1995年5篇論文連載（IEEETrans.OnPowerDelivery)報(bào)告日本500kVXLPE電纜系統(tǒng)2.1東京電力公司和四家電纜公司聯(lián)合研制。2.2首次提出制約絕緣水平的主要因素是雜質(zhì)

(PPD法)。2.3描述了濾網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸的設(shè)定。2.4用EMJ作接頭盒，目前可以用PJ技術(shù)。3.我國(guó)電纜企業(yè)的嘗試3.190年代末北歐化工500kV電纜料實(shí)現(xiàn)商品化。3.2國(guó)內(nèi)數(shù)家電纜企業(yè)引進(jìn)了具有500kV電纜制造能力的生產(chǎn)線，并制出樣品。3.3上海電纜所數(shù)次組織標(biāo)準(zhǔn)的討論。3.4由于電纜附件技術(shù)無(wú)法引進(jìn)，至今無(wú)法形成

500kV交聯(lián)電纜制造能力。技術(shù)創(chuàng)新的思考技術(shù)創(chuàng)新能力的提升重大電纜產(chǎn)品的聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與制造技術(shù)創(chuàng)新能力的提升問(wèn)題：■

“技術(shù)同質(zhì)化”負(fù)效應(yīng)：■

企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的殺手？?jī)r(jià)格戰(zhàn)根源？

■知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)不力的必然結(jié)果？正效應(yīng)：■

快速實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，工業(yè)規(guī)?；慕輳?？

■一種社會(huì)共享技術(shù)資源的形式？

政府支持技術(shù)創(chuàng)新舉措與業(yè)績(jī)支持高新技術(shù)企業(yè)建設(shè)高新技術(shù)園，建設(shè)大學(xué)科技園吸引“海歸”回國(guó)創(chuàng)業(yè)“863”計(jì)劃，科技支撐計(jì)劃等，支持技術(shù)瓶頸突破新舉措：■

建立以企業(yè)為主體，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。自《十七大報(bào)告》

■

試圖推進(jìn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，旨在建立行業(yè)創(chuàng)新體系。

■有重建區(qū)域，行業(yè)創(chuàng)新體系的動(dòng)向。重大電纜產(chǎn)品的聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)與制造以500kV電纜系統(tǒng)為例：作為重大產(chǎn)品立項(xiàng)，由國(guó)家或電力公司投入資金，向日本學(xué)習(xí)，聯(lián)合研制500kV電纜系統(tǒng)。問(wèn)題：建立什么樣的聯(lián)合機(jī)制？■

重大產(chǎn)品要有人牽頭，建立有效聯(lián)合機(jī)制，爭(zhēng)取在國(guó)家立項(xiàng)，或資金支持?！?/p>

向機(jī)床工業(yè)學(xué)習(xí)：高檔數(shù)控機(jī)床重大專項(xiàng)，每年近100億的研發(fā)投入。三、新型電纜材料技術(shù)110kVXLPE電纜絕緣料紫外光交聯(lián)電纜材料與電纜制造納米電纜材料：HVDC電纜絕緣料1、基礎(chǔ)樹脂1.1、物理性能1.2、電學(xué)性能110kVXLPE電纜絕緣料1.3、潔凈程度1.4、加工性能

125℃時(shí)幾種PE樹脂的剪切粘度譜1－齊魯聚乙烯；2－金山聚乙烯；3－揚(yáng)巴聚乙烯；4－韓華交聯(lián)聚乙烯；5－陶氏交聯(lián)聚乙烯不同溫度下幾種PE樹脂的剪切粘度譜1－齊魯聚乙烯；2－金山聚乙烯；3－揚(yáng)巴聚乙烯（160℃）；4－韓華交聯(lián)聚乙烯；5－陶氏交聯(lián)聚乙烯（125℃）2，關(guān)鍵技術(shù)：材料配方

較系統(tǒng)地研究了，不同類型的交聯(lián)劑和抗氧劑及其含量對(duì)材料性能的影響，掌握了適合于生產(chǎn)的配方。抗氧劑對(duì)交聯(lián)聚乙烯凝膠含量的影響經(jīng)相同條件加工后的樣品外觀

3、熔體過(guò)濾，液相浸漬工藝熔體過(guò)濾器通過(guò)雙柱塞輪流切換實(shí)現(xiàn)連續(xù)換網(wǎng)4、潔凈度評(píng)價(jià)與測(cè)試4.1、評(píng)價(jià)指標(biāo)與檢測(cè)方法首先進(jìn)行產(chǎn)量100%的金屬雜質(zhì)的檢測(cè)與剔除；同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)量2%的在線顆粒料雜質(zhì)檢測(cè)，要求500μm以上雜質(zhì)含量為0；然后進(jìn)行8kg抽樣的顆粒檢測(cè)、要求200μm以上雜質(zhì)含量為0；最后進(jìn)行1kg抽樣的擠帶檢測(cè)，要求70-100μm雜質(zhì)含量少于10個(gè)，100μm以上的雜質(zhì)含量為0。4.2、關(guān)鍵檢測(cè)設(shè)備壓延制樣雜質(zhì)檢測(cè)儀器具有50微米分辨率和4公斤/小時(shí)的檢測(cè)能力采取背景的統(tǒng)計(jì)灰度均值，加權(quán)后作為閾值，實(shí)現(xiàn)二值化信息提取

將圖像信息從RBG空間轉(zhuǎn)換到HIS（色調(diào)Hue，飽和度Saturation和強(qiáng)度Intensity)空間有效實(shí)現(xiàn)焦燒顆粒識(shí)別流延制樣凝膠點(diǎn)檢測(cè)

5，原料樹脂及產(chǎn)品包裝高等級(jí)XLPE電纜料及原料必須采用多層凈化包裝，通過(guò)剖析國(guó)外產(chǎn)品的包裝技術(shù)，掌握了包裝的結(jié)構(gòu)、材料及使用技術(shù)。材料包裝使用示意圖

以聚烯烴為主要原料摻入適量的強(qiáng)化交聯(lián)光引發(fā)體系，在一定條件下用紫外光照射，通過(guò)光引發(fā)劑吸收特定波長(zhǎng)的紫外光引發(fā)產(chǎn)生聚烯烴自由基，從而發(fā)生一系列快速聚合反應(yīng)，將單獨(dú)的聚烯烴長(zhǎng)鏈大分子用化學(xué)鍵聯(lián)接成三維網(wǎng)狀的交聯(lián)聚烯烴分子結(jié)構(gòu)。

1、紫外光交聯(lián)反應(yīng)原理紫外光交聯(lián)電纜材料與電纜制造條件：擠出條件下，PE材料結(jié)晶融化，材料透明可以透過(guò)紫外線。適應(yīng)產(chǎn)品：低壓電纜，建筑用電線。優(yōu)勢(shì)：生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)周期短。1機(jī)械物理性能 原始抗張強(qiáng)度原始斷裂伸長(zhǎng)率

22.4MPa550%2老化性能（150℃×7天）老化后抗張強(qiáng)度 抗張強(qiáng)度變化率 老化后斷裂伸長(zhǎng)率斷裂伸長(zhǎng)率變化率

24.2Mpa+8%490%-10%3熱延伸試驗(yàn)(200℃×15min)負(fù)荷下伸長(zhǎng)率永久變形

32.5%04凝膠含量82%5低溫脆化沖擊溫度(-76℃)通過(guò)6體積電阻率20℃90℃

2.4×1016·cm3.0×1016·cm7擊穿場(chǎng)強(qiáng)41.6kV/mm8介質(zhì)損耗角正切值tgθ(50Hz,20℃)0.0003269介電常數(shù)(50Hz,20℃)2.22、紫外光輻射交聯(lián)聚乙烯材料性能——國(guó)家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心圖1.紫外光交聯(lián)EVA/NP28材料的凝膠形成動(dòng)力學(xué)曲線。(■)無(wú)光引發(fā)體系,(▲)BP:0.7wt%,TAIC:0.7wt%.NP28:40phr3、磷氮類膨脹型阻燃聚烯烴的紫外光交聯(lián)動(dòng)力學(xué)

表1紫外光輻照不同時(shí)間的膨脹型阻燃聚烯烴體系的熱延伸測(cè)試結(jié)果樣品0s1s3s（熱延伸率）5s（熱延伸率）HDPE/EVA/NP28(30phr)不通過(guò)不通過(guò)通過(guò)(109%)通過(guò)(52%)HDPE/EVA/NP28(35phr)不通過(guò)不通過(guò)通過(guò)(105%)通過(guò)(55%)EVA/NP28(40phr)不通過(guò)不通過(guò)通過(guò)(140%)通過(guò)(60%)表2LLDPE/EVA/NP28阻燃材料紫外光交聯(lián)前后以及熱水處理后的阻燃性能樣品編號(hào)阻燃性能紫外光交聯(lián)熱水處理光交聯(lián)前光交聯(lián)后光交聯(lián)前光交聯(lián)后LOIUL-94LOIUL-94LOIUL-94LOIUL-94LLDPE/EVA/NP2024不通過(guò)26fail23不通過(guò)25.5failLLDPE/EVA/NP3028不通過(guò)30fail27不通過(guò)29.5failLLDPE/EVA/NP3530V-032V-029V-031.5V-0LLDPE/EVA/NP4031V-033V-030V-032.5V-0表3紫外光交聯(lián)EVA/NP28材料的拉伸性能和熱老化性能輻照時(shí)間(s)01.73.44.8拉伸強(qiáng)度(MPa)7.18.29.912.2斷裂伸長(zhǎng)率(%)860860850770拉伸強(qiáng)度變化率*(%)----1.7-4.0-6.6斷裂伸長(zhǎng)率變化率(%)----4.1-5.9-9.1*老化條件：135oC，168小時(shí)4、紫外光輻射交聯(lián)設(shè)備■用高壓汞燈和橢圓反射鏡構(gòu)成高效輻射源并實(shí)時(shí)監(jiān)控■用風(fēng)冷技術(shù)穩(wěn)定汞燈工作溫度和絕緣加工溫度并實(shí)時(shí)監(jiān)控表2.可用于紫外輻照固化工藝光源的性能對(duì)比高壓汞燈含鐵元素高壓汞燈含溴化鎵高壓汞燈無(wú)極高壓汞燈燈及電源價(jià)格3000元/套燈300元/只進(jìn)口15萬(wàn)元/套燈4000元/只紫外分量%18紫外分量有提高紫外分量有提高30單元功率6000W/480mm4000W/200mm燈壽命800小時(shí)4000小時(shí)可靠性無(wú)電子元件，高可靠高壓點(diǎn)火困難高壓點(diǎn)火困難功率電子元件，使用要求高紫外交聯(lián)生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電源和空間的要求及其日常維護(hù)

?裝機(jī)電容量：9只紫外燈，6個(gè)風(fēng)機(jī)，共68千瓦。?輻照腔長(zhǎng)度：2.5米（不含遮光罩）?風(fēng)機(jī)組擺放空間?向室外排風(fēng)的管道?聚烯烴材料擠出加工必須配備較長(zhǎng)冷卻水槽（分冷、熱水區(qū)）?嚴(yán)格保持被加工電纜處于直徑為25毫米的輻照區(qū)。?必須有放線牽引，有較好的張力控制，防止電纜跳動(dòng)。?對(duì)于大截面銅導(dǎo)體，必須考慮懸垂，適當(dāng)調(diào)整出口高度。?必須經(jīng)常檢測(cè)絕緣的熱延伸指標(biāo)，保證交聯(lián)度，及時(shí)更換光源，或調(diào)整線速度。?定期用濕毛巾清洗反光罩（用傳統(tǒng)擦窗的辦法），清除交聯(lián)副產(chǎn)物在壁面沉積，防止失去反射能力。?定期更換燈管（800小時(shí)以內(nèi)），使用定點(diǎn)廠家產(chǎn)品。?更換變形反光罩。電纜交聯(lián)生產(chǎn)速度紫外交聯(lián)時(shí)的生產(chǎn)速度根據(jù)待交聯(lián)電纜的用途、截面直徑和絕緣標(biāo)稱厚度調(diào)整，表3與表4列出了各種電纜對(duì)應(yīng)的交聯(lián)生產(chǎn)速度。表3.紫外光生產(chǎn)工藝中電纜截面與生產(chǎn)速度的參考參數(shù)導(dǎo)體面積mm2絕緣標(biāo)稱厚度mm生產(chǎn)速度m/min(國(guó)產(chǎn)9燈光源)熱延伸%100.760~9060~110160.760~9060~110250.950~7055~110350.950~7055~110501.045~6555~110701.140~6055~110951.140~6055~1101201.235~5550~1101501.430~5050~1101851.625~4550~1102401.720~4050~1103001.818~3550~110表4.紫外光生產(chǎn)低煙無(wú)鹵交聯(lián)電纜工藝中電纜截面與

生產(chǎn)速度的參考參數(shù)

導(dǎo)體面積mm2 絕緣標(biāo)稱厚度mm 生產(chǎn)速度m/min(國(guó)產(chǎn)9燈光源) 熱延伸% 4 0.7 45-65 60~100 10 0.7 45~65 60~100 25 0.9 35~55 55~100 50 1.0 30~50 55~100 95 1.1 25~40 55~100 120 1.2 25~40 50~100 150 1.4 20~30 50~100 185 1.6 15~25 50~100交聯(lián)電纜樣品 聚乙烯絕緣電纜 生產(chǎn)的彩色紫外光交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜樣品如圖所示。低煙無(wú)鹵紫外交聯(lián)電纜的生產(chǎn)1）選用聚烯烴混合樹脂——硬度可調(diào)2）選用特殊工藝的色母料——顏色可分3）選用合適的阻燃體系——易于加工所生產(chǎn)的樣品如圖所示。

納米電介質(zhì)就是由納米材料或納米結(jié)構(gòu)單元直接構(gòu)筑，或者由他們與不同類型的基體材料復(fù)合，或者通過(guò)納米結(jié)構(gòu)單元的字組裝而成的電介質(zhì)材料。納米電介質(zhì)具有獨(dú)特的時(shí)空外層次結(jié)構(gòu)和奇異的電理化特性，可能成為第三代絕緣材料（第一代為天然材料，第二代為合成材料）。納米電介質(zhì)納米電纜材料：HVDC電纜絕緣料納米復(fù)合電介質(zhì)材料成功應(yīng)用的典型代表產(chǎn)品聚酰亞胺/無(wú)機(jī)納米復(fù)合耐電暈薄膜

用于大型變頻電機(jī)絕緣聚乙烯/納米氧化鎂復(fù)合耐空間電荷擊穿電纜料

用于高壓直流電纜絕緣高壓直流輸電優(yōu)勢(shì)

HVDC交聯(lián)電纜：直流高壓輸電系統(tǒng)的重要組成元件。主要技術(shù)難度：長(zhǎng)期在直流高壓下，電纜絕緣被注入空間電荷，當(dāng)線路極性反轉(zhuǎn)時(shí)，造成空間電荷誘發(fā)擊穿。1stgeneration2ndgeneration3rdgenerationFor250KvdcCableFor500KvdcCableBasepolymerXLPEMaterialoffillerMineralfillerMgO(99.96%)MgO(99.98%)AveragediameteroffillerMicrosize30nm50nmContentoffiller40phr5phr1phrSurfacetreatmentof