Текущая ситуация и анализ развития силовых кабелей и аксессуаров

Устройство оперативного контроля наклона опоры ЛЭП, которое отражает наклон и деформацию опоры ЛЭП в процессе эксплуатации.

Силовой кабель с трубчатой ​​жилой

Силовой кабель с трубчатым проводником - это вид токоведущего оборудования, проводник которого представляет собой медную или алюминиевую металлическую круглую трубку и обернут

с изоляцией, а изоляция обернута заземляющим металлическим экранирующим слоем.В настоящее время общий уровень напряжения составляет 6-35 кВ.

 

По сравнению с традиционными силовыми кабелями, благодаря своим конструктивным характеристикам, имеет следующие технические преимущества:

1) Проводник трубчатый, с большой площадью сечения, хорошим отводом тепла, большой пропускной способностью по току (токопропускная способность одиночного

обычное оборудование может достигать 7000 А) и хорошие механические характеристики.

2) Покрытый твердой изоляцией, с экранированием и заземлением, безопасный, компактный и с небольшим обслуживанием;

3) Внешний слой может быть оснащен броней и оболочкой с хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.

 

Кабели с трубчатой ​​жилой подходят для стационарных линий электропередач с большой пропускной способностью, компактностью и небольшим расстоянием в современной энергетике.

Трубчатый проводящий кабель с его выдающимися техническими преимуществами, такими как большая пропускная способность, экономия места, высокая устойчивость к атмосферным воздействиям, безопасность, простота

установки и обслуживания, может заменить обычные силовые кабели, GIL и т. д. в определенных сценариях применения и стать выбором для тяжелых нагрузок

конструкция соединения.

 

В последние годы силовые кабели с трубчатыми проводниками широко используются на отечественных новых интеллектуальных подстанциях, крупномасштабных фотоэлектрических, ветроэнергетических, ядерных электростанциях.

энергетика, нефть, сталь, химия, электрифицированная железная дорога, городской железнодорожный транспорт и другие области, а уровень напряжения также вошел в высоковольтный

поле от начального низкого напряжения.Количество производителей увеличилось с нескольких европейских и американских производителей до десятков, в основном в Китае.

 

Изоляция отечественных силовых кабелей с трубчатыми жилами делится на пропитанную эпоксидной смолой бумажную отливку, экструзию силиконовой резины, экструзию EPDM,

намотка полиэфирной пленки и другие формы.Исходя из текущего опыта производства и эксплуатации, основными проблемами, с которыми приходится сталкиваться, являются проблемы с изоляцией,

такие как долгосрочные характеристики твердых материалов и выбор толщины изоляции, механизм развития и обнаружение твердой изоляции.

дефекты, а также исследования промежуточного соединения и контроля напряженности поля терминала.Эти проблемы аналогичны проблемам обычного экструдированного

изолированные силовые кабели.

 

Кабель с элегазовой изоляцией (GIL)

Линии электропередачи с газовой изоляцией (GIL) — это оборудование для передачи электроэнергии высокого напряжения и большого тока, в котором используется элегаз или смесь элегаза и азота.

изоляция, а корпус и проводник расположены на одной оси.Проводник изготовлен из трубы из алюминиевого сплава, а оболочка закрыта

катушка из алюминиевого сплава.ГИЛ аналогична коаксиальной трубопроводной шине в КРУЭ.По сравнению с ГИС, GIL не имеет

требования к размыканию и гашению дуги, а его изготовление относительно простое.Он может выбрать различную толщину стенки, диаметр и изоляцию

газ, который может удовлетворить различные потребности экономически.Поскольку SF6 является очень сильным парниковым газом, SF6-N2 и другие смешанные газы постепенно

используются в качестве заменителей на международном уровне.

 

GIL имеет преимущества удобной установки, эксплуатации и обслуживания, низкой частоты отказов, меньшего объема работ по техническому обслуживанию и т. д. Он может упростить проводку

электростанций и подстанций, с расчетным сроком службы более 50 лет.Он имеет почти 40-летний опыт работы за границей, а общий глобальный

длина установки превысила 300 км.GIL имеет следующие технические особенности:

1) Передача большой мощности реализуется с высокой пропускной способностью по току до 8000А.Емкость намного меньше, чем у обычных высоковольтных

кабели под напряжением, а компенсация реактивной мощности не требуется даже при передаче на большие расстояния.Потери в линии ниже, чем у обычных высоковольтных

силовые кабели и воздушные линии.

2) Высокая надежность безопасной эксплуатации, жесткая металлическая конструкция и герметичная изоляция труб, которые, как правило, не подвержены влиянию сурового климата.

и другие факторы окружающей среды по сравнению с воздушными линиями.

3) Дружелюбно ладить с окружающей средой, с очень низким электромагнитным воздействием на окружающую среду.

 

GIL стоит больше, чем воздушные линии и обычные высоковольтные кабели.Общие условия эксплуатации: схема передачи напряжением 72,5кВ и выше;

Для цепей с большой пропускной способностью обычные высоковольтные кабели и воздушные линии не могут удовлетворить требования к передаче;Места с

высокие экологические требования, такие как вертикальные валы с большим перепадом или наклонные валы.

 

С 1970-х годов европейские и американские страны применяют GIL на практике.В 1972 году в Гудзоне была построена первая в мире система передачи переменного тока GIL.

Электростанция в Нью-Джерси (242кВ, 1600А).В 1975 году аккумулирующая электростанция Wehr в Германии завершила первый в Европе проект передачи GIL.

(420кВ, 2500А).В этом столетии Китай запустил большое количество крупномасштабных гидроэнергетических проектов, таких как ГЭС Сяован, Xiluodu

Гидроэлектростанция, ГЭС Сянцзяба, ГЭС Лаксива и т. д. Удельная мощность этих гидроэнергетических проектов огромна, и большинство

они принимают план подземной электростанции.GIL стал одним из основных способов входящих и исходящих линий, а класс линейного напряжения составляет 500 кВ.

или даже 800кВ.

 

В сентябре 2019 года был официально введен в эксплуатацию комплексный проект галереи труб Sutong GIL, что ознаменовало собой официальное формирование восточно-китайского сверхвысокого

двухконтурная сеть переменного тока.Длина одной фазы двухцепного газопровода GIL 1000 кВ в туннеле составляет около 5,8 км, а общая длина

двухконтурный шестифазный трубопровод составляет около 35 км.Уровень напряжения и общая длина являются самыми высокими в мире.

 

Кабель с изоляцией из термопластичного полипропилена (ПП)

В настоящее время силовые кабели переменного тока среднего и высокого напряжения в основном имеют изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE), который имеет длительный срок службы.

температуры благодаря своим превосходным термодинамическим свойствам.Однако материал XLPE также имеет негативные последствия.Помимо сложности переработки,

Процесс сшивания и процесс дегазации также приводят к длительному времени производства кабеля и высокой стоимости, а сшитые полярные побочные продукты, такие как

кумиловый спирт и ацетофенон увеличат диэлектрическую проницаемость, что увеличит емкость кабелей переменного тока, тем самым увеличивая передачу

потеря.При использовании в кабелях постоянного тока побочные продукты сшивки станут важным источником генерации и накопления пространственного заряда под напряжением постоянного тока.

серьезно влияет на срок службы кабелей постоянного тока.

 

Термопластичный полипропилен (ПП) обладает превосходными изоляционными свойствами, высокой термостойкостью, пластифицируемостью и возможностью вторичной переработки.Модифицированный

термопластичный полипропилен преодолевает дефекты высокой кристалличности, низкой термостойкости и плохой гибкости, а также имеет преимущества в оптимизации

технология обработки кабеля, снижение затрат, увеличение производительности и увеличение длины экструзии кабеля.Звенья сшивания и дегазации

опущены, а время производства составляет всего около 20% от времени производства кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.По мере уменьшения содержания полярных компонентов он станет

потенциальный выбор для изоляции высоковольтных кабелей постоянного тока.

 

В этом столетии европейские производители кабелей и материалов начали разрабатывать и коммерциализировать термопластичные полипропиленовые материалы и постепенно

применили их на кабельных линиях среднего и высокого напряжения.В настоящее время полипропиленовый кабель среднего напряжения введен в эксплуатацию в течение десятков тысяч

километров в Европе.В последние годы процесс использования модифицированного ПП в качестве высоковольтных кабелей постоянного тока в Европе значительно ускорился, и 320 кВ,

Кабели постоянного тока с модифицированной полипропиленовой изоляцией на напряжение 525 кВ и 600 кВ прошли типовые испытания.Китай также разработал модифицированную полипропиленовую изоляцию среднего напряжения.

Кабель переменного тока и поместите его в демонстрационное приложение проекта с помощью типовых испытаний, чтобы изучить продукты с более высокими уровнями напряжения.Стандартизация и инжиниринг

практика тоже идет.

 

Высокотемпературный сверхпроводящий кабель

Для крупных мегаполисов или больших токовых подключений требования к плотности передачи и безопасности чрезвычайно высоки.В то же время,

коридор передачи и пространство ограничены.Технический прогресс сверхпроводящих материалов делает сверхпроводниковую технологию передачи

Возможный вариант для проектов.Используя существующий кабельный канал и заменив существующий силовой кабель высокотемпературным сверхпроводящим кабелем,

пропускная способность может быть удвоена, а противоречие между ростом нагрузки и ограниченным пространством для передачи может быть хорошо решено.

 

Проводник передачи сверхпроводящего кабеля представляет собой сверхпроводящий материал, а плотность передачи сверхпроводящего кабеля велика.

и импеданс чрезвычайно низок при нормальных условиях работы;Когда в электросети происходит короткое замыкание и ток передачи

больше, чем критический ток сверхпроводящего материала, сверхпроводящий материал потеряет свою сверхпроводящую способность, а импеданс

сверхпроводящий кабель будет намного больше, чем у обычного медного проводника;Когда неисправность устранена, сверхпроводящий кабель

возобновить свою сверхпроводящую способность при нормальных рабочих условиях.Если высокотемпературный сверхпроводящий кабель с определенной структурой и технологией

используется для замены традиционного кабеля, уровень тока короткого замыкания в электросети может быть эффективно снижен.Способность сверхпроводящего кабеля ограничивать

ток короткого замыкания пропорционален длине кабеля.Поэтому широкомасштабное использование сверхпроводящей сети передачи электроэнергии, состоящей из

сверхпроводящие кабели могут не только улучшить пропускную способность энергосистемы, уменьшить потери при передаче электросети, но и улучшить

присущая ему способность ограничивать ток неисправности, повышать безопасность и надежность всей энергосистемы.

 

С точки зрения потерь в линии, потери в сверхпроводящем кабеле в основном включают потери в проводнике переменного тока, потери на утечку тепла в изоляционной трубе, кабельном наконечнике, системе охлаждения,

и потери жидкого азота, преодолевающего циркуляционное сопротивление.При условии комплексной эффективности системы охлаждения эксплуатационные потери HTS

кабель составляет около 50% ~ 60% по сравнению с обычным кабелем при передаче той же емкости.Сверхпроводящий кабель с низкотемпературной изоляцией имеет хорошие

Функция электромагнитного экранирования, теоретически она может полностью экранировать электромагнитное поле, создаваемое проводником кабеля, чтобы не вызывать

электромагнитное загрязнение окружающей среды.Сверхпроводящие кабели можно прокладывать плотными способами, такими как подземные трубы, что не повлияет на работу.

окружающего энергетического оборудования, а поскольку в качестве хладагента используется негорючий жидкий азот, исключается риск возгорания.

 

С 1990-х годов прогресс в технологии изготовления высокотемпературных сверхпроводящих лент способствовал исследованиям и разработкам

технологии сверхпроводящей передачи энергии по всему миру.Соединенные Штаты, Европа, Япония, Китай, Южная Корея и другие страны и регионы имеют

проводились исследования и применение высокотемпературных сверхпроводящих кабелей.С 2000 года исследования кабелей HTS были сосредоточены на передаче переменного тока.

кабели, а основной изоляцией кабелей является в основном холодная изоляция.В настоящее время высокотемпературный сверхпроводящий кабель в основном завершил

стадии лабораторной проверки и постепенно вошел в практическое применение.

 

На международном уровне исследования и разработки высокотемпературных сверхпроводящих кабелей можно разделить на три этапа.Во-первых, он прошел через

этап предварительной разведки технологии высокотемпературных сверхпроводящих кабелей.Во-вторых, это для исследований и разработок низкого

Высокотемпературный сверхпроводящий кабель с температурной (CD) изоляцией, который действительно может реализовать коммерческое применение в будущем.Теперь оно вошло в

этап прикладных исследований демонстрационного проекта высокотемпературного сверхпроводящего кабеля с изоляцией CD.В последнее десятилетие США,

Япония, Южная Корея, Китай, Германия и другие страны осуществили ряд высокотемпературных сверхпроводящих кабелей с CD изоляцией.

демонстрационные прикладные проекты.В настоящее время существует в основном три типа ВТСП-кабелей с CD изоляцией: одножильные, трехжильные и трехжильные.

фаза коаксиальная.

 

В Китае Институт электротехники Китайской академии наук, Юндиан Инна, Шанхайский научно-исследовательский институт кабелей, China Electric Power

Научно-исследовательский институт и другие учреждения последовательно проводили исследования и разработки сверхпроводящих кабелей и добились больших успехов.

Среди них Шанхайский институт кабельных исследований завершил типовые испытания первого 30-метрового одножильного сверхпроводящего кабеля 35 кВ/2000 А с CD-изоляцией в

Китай в 2010 году, и завершил установку, испытание и эксплуатацию сверхпроводящей кабельной системы 35 кВ / 2 кА длиной 50 м сверхпроводящего кабеля Baosteel.

демонстрационный проект в декабре 2012 года. Эта линия является первым высокотемпературным сверхпроводящим кабелем с низкотемпературной изоляцией, который проходит по сети в Китае.

и это также высокотемпературная сверхпроводящая кабельная линия с CD изоляцией с самым большим током нагрузки при том же уровне напряжения в мире.

 

В октябре 2019 года Шанхайский институт кабельных исследований прошел типовые испытания первой трехжильной сверхпроводящей кабельной системы 35 кВ/2,2 кА с CD-изоляцией в Шанхае.

Китай, заложив прочный фундамент для последующего демонстрационного строительства проекта.Демонстрационный проект сверхпроводящей кабельной системы в Шанхае

городской район, возглавляемый Шанхайским институтом кабельных исследований, находится в стадии строительства, и ожидается, что он будет завершен и введен в эксплуатацию

конец 2020 года. Однако предстоит еще долгий путь для продвижения и применения сверхпроводящих кабелей в будущем.Дополнительные исследования будут

в будущем, включая разработку сверхпроводящих кабельных систем и экспериментальные исследования, прикладные технологии системной инженерии

исследование, исследование надежности работы системы, стоимость жизненного цикла системы и т. д.

 

Общая оценка и предложения по развитию

Технический уровень, качество продукции и техническое применение силовых кабелей, особенно силовых кабелей высокого и сверхвысокого напряжения, представляют

общий уровень и промышленный потенциал кабельной промышленности страны в определенной степени.В период «13-й пятилетки», с бурным развитием

энергетического строительства и активного продвижения инноваций в области промышленных технологий, выдающегося технического прогресса и впечатляющего инженерного

достигнуты успехи в области силовых кабелей.Оценивается с точки зрения технологии производства, производственных мощностей и техники.

приложение, оно достигло международного продвинутого уровня, некоторые из которых находятся на международном ведущем уровне.

 

Силовой кабель сверхвысокого напряжения для городских электросетей и его инженерное применение

Силовой кабель переменного тока 500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена и его аксессуары (кабель производится компанией Qingdao Hanjiang Cable Co., Ltd., а аксессуары

частично предоставлены компанией Jiangsu Anzhao Cable Accessories Co., Ltd.), которые производятся Китаем впервые, используются при строительстве

Кабельные проекты на 500 кВ в Пекине и Шанхае, городские кабельные линии с самым высоким классом напряжения в мире.Он был введен в эксплуатацию в обычном режиме

и внес важный вклад в региональное социально-экономическое развитие.

 

Подводный кабель переменного тока сверхвысокого напряжения и его техническое применение

Проект объединенной передачи и преобразования электроэнергии 500 кВ в Чжоушань, завершенный и введенный в эксплуатацию в 2019 году, представляет собой кросс-морское соединение.

проект силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена самого высокого уровня напряжения, производимых и применяемых на международном уровне.Кабели большой длины и

комплектующие полностью производятся отечественными предприятиями (среди которых подводные кабели большой длины изготавливаются и поставляются Jiangsu

Zhongtian Cable Co., Ltd., Hengtong High Voltage Cable Co., Ltd. и Ningbo Dongfang Cable Co., Ltd. соответственно, а кабельные наконечники производятся

и предоставлено TBEA), что отражает технический уровень и производственные мощности китайских сверхвысоковольтных подводных кабелей и аксессуаров.

 

Кабель постоянного тока сверхвысокого напряжения и его техническое применение

Three Gorges Group построит ветровую электростанцию ​​в Рудуне, провинция Цзянсу, с общей мощностью передачи 1100 МВт.

Будет использоваться подводная кабельная система постоянного тока напряжением ± 400 кВ.Длина одного кабеля будет достигать 100 км.Кабель будет изготовлен и поставлен компанией

Подводная кабельная компания Jiangsu Zhongtian Technology.Проект планируется завершить в 2021 году по передаче электроэнергии.До сих пор первый

Подводная кабельная система постоянного тока ± 400 кВ в Китае, состоящая из кабелей производства Jiangsu Zhongtian Technology Submarine Cable Co., Ltd. и кабелей

аксессуары, изготовленные Changsha Electrical Technology Co., Ltd., прошли типовые испытания в Национальном надзоре за качеством проводов и кабелей и

Центр тестирования/Шанхайский национальный центр тестирования кабелей (далее именуемый «Национальный центр тестирования кабелей»), и приступили к производству.

 

В целях сотрудничества с Международными зимними олимпийскими играми 2022 года в Пекине Чжанцзякоу проект гибкой передачи постоянного тока Чжанбэй ± 500 кВ

построенный Государственной электросетевой корпорацией Китая, планируется построить демонстрационный проект гибкого кабеля постоянного тока ± 500 кВ длиной около 500 м.Кабели

комплектующие и комплектующие планируется полностью производить отечественными предприятиями, в том числе изоляционные и экранирующие материалы для кабелей.Работа

находится в процессе.

 

Сверхпроводящий кабель и его техническое применение

Демонстрационный проект сверхпроводящей кабельной системы в городской зоне Шанхая, которая в основном производится и строится компанией Shanghai Cable.

научно-исследовательского института, и ожидается, что он будет завершен и введен в эксплуатацию к концу 2020 года.

сверхпроводящий кабель (на данный момент самый длинный в мире), необходимый для строительства объекта, с уровнем напряжения 35кВ/2200А и номинальным током,

в целом достиг международного продвинутого уровня, а его основные показатели находятся на передовом международном уровне.

 

Кабель с газовой изоляцией сверхвысокого напряжения (GIL) и его инженерное применение

В сентябре 2019 года в провинции Цзянсу,

Комплексный проект галереи труб GIL пересекает реку Янцзы.Длина одной фазы двух трубопроводов GIL 1000 кВ в туннеле составляет 5,8 км, а

общая длина проекта двухконтурной шестифазной передачи составляет почти 35 км.Уровень проектного напряжения и общая длина являются самыми высокими в мире.

Система кабелей сверхвысокого напряжения с элегазовой изоляцией (КВЛ) комплектуется совместно отечественными предприятиями-производителями и инженерно-строительными организациями.

 

Технология тестирования и оценки характеристик кабеля сверхвысокого напряжения

В последние годы типовые испытания, эксплуатационные испытания и оценка многих отечественных кабелей и аксессуаров сверхвысокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, включая кабели переменного тока и

Кабели постоянного тока, наземные кабели и подводные кабели в основном прошли «Национальную кабельную инспекцию».Технология обнаружения системы и идеальное

условия испытаний находятся на передовом мировом уровне, а также внесли выдающийся вклад в кабельную промышленность и энергетику Китая.

строительство.«Национальная кабельная инспекция» имеет технические возможности и условия для обнаружения, тестирования и оценки сшитого полиэтилена сверхвысокого напряжения класса 500 кВ.

изолированные кабели (включая кабели переменного и постоянного тока, наземные кабели и подводные кабели) в соответствии с передовыми стандартами и спецификациями в стране и за рубежом, и

выполнил десятки задач по обнаружению и тестированию для многих пользователей в стране и за рубежом с максимальным напряжением ± 550 кВ.

 

Вышеуказанные репрезентативные кабели и аксессуары сверхвысокого напряжения, а также их инженерное применение полностью отражают тот факт, что кабельная промышленность Китая находится на международном уровне.

продвинутый уровень с точки зрения технических инноваций, технического уровня, производственных мощностей, тестирования и оценки в этой области.

 

Отраслевые «мягкие ребра» и «недостатки»

Хотя кабельная промышленность в последние годы добилась больших успехов и выдающихся достижений в этой области, есть и выдающиеся «слабости».

или «мягкие ребра» в этом поле.Эти «слабости» требуют от нас больших усилий, чтобы компенсировать их и вводить новшества, что также является направлением и целью

постоянные усилия и развитие.Краткий анализ заключается в следующем.

 

(1) Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена EHV (включая кабели переменного и постоянного тока, наземные кабели и подводные кабели)

Его выдающееся «мягкое ребро» заключается в том, что сверхчистые изоляционные материалы и сверхгладкие экранирующие материалы полностью импортируются, включая изоляцию.

и защитные материалы для вышеуказанных крупных проектов.Это важное «узкое место», которое необходимо преодолеть.

(2) Основное производственное оборудование, используемое при производстве сверхвысоковольтных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

В настоящее время все они завозятся из-за рубежа, что является еще одним «мягким ребром» отрасли.В настоящее время мы достигли значительного прогресса в области

Кабели сверхвысокого напряжения в основном являются «обрабатывающими», а не «творческими», поскольку основные материалы и ключевое оборудование по-прежнему зависят от зарубежных стран.

(3) Кабель сверхвысокого напряжения и его техническое применение

Вышеупомянутые сверхвысоковольтные кабели и их инженерное применение представляют собой лучший уровень в области высоковольтных кабелей Китая, но не наш общий уровень.

 

Общий уровень поля силовых кабелей невысок, что также является одним из основных «коротких досок» отрасли.Есть также много других «коротких досок» и

слабые звенья, такие как: фундаментальные исследования высоковольтных и сверхвысоковольтных кабелей и их систем, технологии синтеза и технологического оборудования сверхчистых

смола, стабильность характеристик бытовых кабелей среднего и высокого напряжения, промышленная поддерживающая способность, включая основные устройства, компоненты и

вспомогательные материалы, надежность кабелей в длительной эксплуатации и т.д.

 

Эти «мягкие ребра» и «слабости» являются препятствиями и препятствиями для того, чтобы Китай стал сильной кабельной страной, но они также являются направлением наших усилий по

преодолевать препятствия и продолжать внедрять инновации.


Время публикации: 06 декабря 2022 г.