本文描述了在國網(wǎng)加大特高壓基建投資和國家新基建投巨資的時代背景下，電纜行業(yè)的巨大市場潛力和市場價值。輸配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，要求電纜產(chǎn)品的使用價值在其一生的服役中無擊穿現(xiàn)象發(fā)生，只有高質(zhì)量高可靠性的產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)這個價值。自主創(chuàng)新特別是原創(chuàng)性的產(chǎn)品，解決電網(wǎng)的需求，才能獲得高利潤。電纜企業(yè)必須制造高質(zhì)量產(chǎn)品，并且加強(qiáng)開發(fā)新產(chǎn)品，才可能分享更多的市場。
教授級高級工程師，IEEE高級會員。曾任武漢高壓研究所電纜及附件研究室主任、電纜技術(shù)研究中心主任、武漢高壓研究院電纜技術(shù)研究所所長;2008年8月至2013年8月?lián)螄W(wǎng)電力科學(xué)研究院副總工程師;2013年9月至2015年8月?lián)螄W(wǎng)電力科學(xué)研究院首席電纜專家?，F(xiàn)負(fù)責(zé)國家電網(wǎng)重大科技專項(xiàng)，柔性直流電纜絕緣料及電纜系統(tǒng)研發(fā)，同時系電力行業(yè)電力電纜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會特聘專家。曾主持重大科研項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步二等獎，是國務(wù)院授予的享受政府津貼專家和湖北省人民政府授予的有突出貢獻(xiàn)的中青年專家。
新基建帶動電纜產(chǎn)品需求
國家電網(wǎng)恢復(fù)去年擬壓縮的基建投資，以帶動上下游企業(yè)的復(fù)工生產(chǎn)，盡到央企的社會責(zé)任。國家層面，中央和地方總投資近40萬億元，投向新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(新基建)，新基建七大領(lǐng)域，特高壓也在其中。
這兩大因素將會帶動電工設(shè)備供應(yīng)的增長，也必將帶動電線電纜產(chǎn)品的生產(chǎn)供應(yīng)。特高壓優(yōu)化配置新能源，防止大氣污染，為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展配置電力，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、帶動性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著的特點(diǎn)。2020年國網(wǎng)安排投資1811億元，這不僅需要電線電纜行業(yè)提供大量的架空線，而且將這些電量配置到用戶，在受端都是城市電網(wǎng)，輸電和配電的線路都要采用電力電纜。
交流電力電纜電壓等級分類，根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的實(shí)際情況，電纜的電壓等級劃分如下，它比架空線低一個電壓等級。
低壓，3kV及以下，主要是1kV(電網(wǎng)實(shí)際上是220V/380V);
中壓，10kV，20kV，35kV;
高壓，66kV，110kV;
超高壓，220kV，330kV，500kV;
特高壓，750kV，1000kV。
通常高壓及以上電纜運(yùn)行在輸電網(wǎng)絡(luò)里，中壓和低壓電纜運(yùn)行在配電網(wǎng)絡(luò)里。從低壓往特高壓排列，電纜需求量呈金字塔排列，金字塔頂端為特高壓電纜，現(xiàn)全球無產(chǎn)品供應(yīng)，但電網(wǎng)有需求，需求量最大的，即金字塔底部為低壓電纜，國標(biāo)里為1kV及以下，實(shí)際上就是220V/380V電纜。中壓電纜里10kV電纜需求量也將增加。高壓電纜中的110kV(東北部分地區(qū)有66kV電纜)和超高壓電纜中的220kV(西北部分有330kV電纜)將是城市電網(wǎng)中的主流輸電線路。北京、上海以及浙江的海洋電網(wǎng)，已經(jīng)使用超高壓電纜中500kV電纜。
新基建在疫情后將極大地?cái)U(kuò)大電力電纜的需求，我們將怎樣面對新的市場?各電纜制造商要早思考、早安排、早布局。
電力電纜產(chǎn)品的應(yīng)用價值要求及實(shí)現(xiàn)
地鐵奧凱電纜質(zhì)量問題出現(xiàn)以后，國家電網(wǎng)更加注重電纜產(chǎn)品質(zhì)量來保證其應(yīng)用價值的實(shí)現(xiàn)。在招投標(biāo)中，通過修改評分細(xì)則，來引導(dǎo)并促進(jìn)電纜制造商真正提高質(zhì)量。通過招投標(biāo)，采購到高質(zhì)量、高可靠性的電纜產(chǎn)品，并不追求低價，價格合理合法即可。
全力保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，全力推進(jìn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，提高電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量，適量提高設(shè)備層次水平，優(yōu)選可靠性高和技術(shù)成熟的設(shè)備。2020年國家電網(wǎng)的這部分的重點(diǎn)工作任務(wù)的完成，其實(shí)就是要求進(jìn)網(wǎng)的電工設(shè)備的高質(zhì)量高可靠性，這是實(shí)現(xiàn)電纜系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用價值的基本要求。
高壓超高壓電纜在所有電工設(shè)備中故障率是最低的，特別是超高壓電纜系統(tǒng)，進(jìn)電網(wǎng)之前，都要在武高院進(jìn)行一年的高場強(qiáng)熱循環(huán)加速老化壽命試驗(yàn)，即預(yù)鑒定試驗(yàn)，通過了才有資格去參加招投標(biāo)。有問題在試驗(yàn)室試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這樣大大地提高了超高壓電纜系統(tǒng)在電網(wǎng)中的運(yùn)行質(zhì)量和可靠性，減少了在電網(wǎng)中的故障率。但是在中壓和高壓電纜運(yùn)行中，本體擊穿的情況時有發(fā)生，特別是35kV電纜，其本體擊穿較多。這些擊穿都排除了外力破壞，只與絕緣料和生產(chǎn)工藝相關(guān)，擊穿機(jī)理，除了雜質(zhì)、突起等缺陷或弱點(diǎn)以外，還有其他原因有待工程技術(shù)人員去研究破解。
我國的中壓、高壓和超高壓電纜的絕緣料均為交聯(lián)聚乙烯，油浸紙絕緣電纜的生產(chǎn)線已經(jīng)全部拆除，而且10kV及以上電壓等級電纜均為管道化學(xué)交聯(lián)，如果采用硅烷交聯(lián)、輻照交聯(lián)均不可取的。通常中壓電纜采用懸鏈線生產(chǎn)，高壓電纜立式交聯(lián)線和懸鏈線各占部分，超高壓電纜幾乎都是立式交聯(lián)生產(chǎn)(個別也采用特殊懸鏈線生產(chǎn))。中壓電纜的絕緣料國產(chǎn)占大部分，高壓電纜絕緣料大部分進(jìn)口，國產(chǎn)料也在奮起直追，超高壓電纜絕緣料都是進(jìn)口。在我國，沒有專門基料用于電纜絕緣料的生產(chǎn)，也就是說，沒有專門的合成裝置用來聚合高分子聚乙烯樹脂，這樣我們基料采用其它聚乙烯樹脂代替，造成含各種雜質(zhì)(化學(xué)雜質(zhì)、物理雜質(zhì))較多，影響電纜產(chǎn)品擊穿性能提升。
電力電纜絕緣的在線監(jiān)測，如絕緣電阻，介質(zhì)損失角正切tanδ等均不敏感，不適合做監(jiān)測項(xiàng)目。局部放電監(jiān)測是無損且敏感，但現(xiàn)場局放測量受現(xiàn)場干擾影響很大，不容易測準(zhǔn)。武高院電纜所在試驗(yàn)室做電纜本體擊穿試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，電壓升高，一直沒有局放，一旦發(fā)現(xiàn)局放5pC～8pC，電纜本體在幾分鐘之內(nèi)就擊穿了，這幾分鐘時間太短，沒有辦法用來作為絕緣擊穿預(yù)警。而且電纜本體的使用壽命40年，局放在線監(jiān)測儀器一般為電子儀器，壽命不長，如果裝在隧道潮濕環(huán)境下，儀器更容易受潮損壞。
由于電纜主絕緣在現(xiàn)場監(jiān)測的困難而且成本昂貴。因此，國際上電纜專業(yè)人員的做法是，生產(chǎn)出“優(yōu)質(zhì)的新生兒”，放到地下不出問題，就忘掉它了。IEC電纜標(biāo)準(zhǔn)的變化，就充分體現(xiàn)了這個思路。標(biāo)準(zhǔn)中對電纜的試驗(yàn)越來越嚴(yán)格，就是為了在工廠就得到一個40年不出問題的產(chǎn)品，這樣來補(bǔ)償電纜現(xiàn)場監(jiān)測擊穿預(yù)警的困難。
國家電網(wǎng)今年的重點(diǎn)工作充分體現(xiàn)了抓電網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量，這就要求各個電工設(shè)備要高質(zhì)量高可靠性。對于電纜來說，要高質(zhì)量產(chǎn)品，必須在最后一道工序把好關(guān)，即例行試驗(yàn)要嚴(yán)格準(zhǔn)確。電纜本體的局放和工頻耐壓試驗(yàn)必須認(rèn)真地做好。電纜行業(yè)里中壓電纜局放試驗(yàn)屏蔽室?guī)缀醵荚谲囬g，車間的干擾直接進(jìn)到試驗(yàn)室，造成背景干擾大，有的公司局放波形采用老舊的示波管顯示，根本看不清楚局放波形。高壓電纜和超高壓電纜的局放屏蔽室，有許多公司已經(jīng)做到，不放在車間內(nèi)，三獨(dú)立，即獨(dú)立屏蔽室、獨(dú)立電源、獨(dú)立接地，這樣來保證局放背景在1pC左右。國網(wǎng)招投標(biāo)評分細(xì)則已經(jīng)將局放背景納入評分，1pC背景，得分最高，小于2.5pC，得分低一點(diǎn)，超過2.5pC局放室就不合格了。長期保持局放室背景1pC，是非常困難的技術(shù)工作。未來還將要求獨(dú)立局放室(在車間之外)，單獨(dú)局放設(shè)備(廳內(nèi)不能放其他設(shè)備如沖擊電壓發(fā)生器等)，這樣來保證最后一道工序的試驗(yàn)質(zhì)量。
電纜制造商為了能夠多中標(biāo)，多分享市場份額，必須提供高質(zhì)量高可靠性的電纜產(chǎn)品。真正做到了這一點(diǎn)，哪怕在疫情的情況下，訂單也非常多。江蘇省一家電纜公司就是這種情況，全公司從一把手、高管到工人，將產(chǎn)品質(zhì)量視為飯碗，沒有哪一個人愿意砸自己的飯碗，各種簡單高效的管理措施，再加上領(lǐng)導(dǎo)和員工的高度質(zhì)量意識，生產(chǎn)出來的電纜產(chǎn)品質(zhì)量一直處于市場領(lǐng)先的狀態(tài)。
海底電纜的產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性更是第一位的。國內(nèi)給浙江舟山500kV海纜工程供貨的三家海底電纜公司產(chǎn)品，包括一家公司的軟接頭，在海底運(yùn)行一年多，沒有什么問題，這證明電纜質(zhì)量是可靠的。如果海底電纜在海底發(fā)生擊穿，一般可認(rèn)為是質(zhì)量問題，因?yàn)楹＠|直埋海底3m深進(jìn)行保護(hù)，外力破壞的可能性非常小。海纜要是有質(zhì)量問題，制造商賠償起來數(shù)額是非常巨大的。國內(nèi)三家主流海纜公司的海纜可靠性是有保證的，得到工程的運(yùn)行證實(shí)，故這三家公司海纜訂單爆滿。
電網(wǎng)中正在運(yùn)行的高壓電纜，甚至超高壓電纜，潛在著一種擊穿的危險(xiǎn)，就是制造質(zhì)量埋下的禍根。電纜擠包外屏與皺紋鋁套之間產(chǎn)生局部放電，燒蝕外屏，燒到絕緣層，引起電纜主絕緣擊穿。LH檢測公司對這個問題作了深入的研究。有關(guān)電纜公司也在改進(jìn)，浙江一家電纜公司研發(fā)出平滑鋁套，試圖解決外屏燒蝕的問題。武高院的專家認(rèn)為，鑒于鉛套電纜沒有發(fā)現(xiàn)這個問題，平滑鋁套有可能解決這個問題。外屏燒蝕問題需要好幾年才能呈現(xiàn)出來，任何改進(jìn)需要幾年時間才能觀察到結(jié)果。
這么長的時間，我們電網(wǎng)的安全運(yùn)行等不起。建議隧道里使用的高壓超高壓電纜取消縱向阻水結(jié)構(gòu)，恢復(fù)到早期SG電纜的日式結(jié)構(gòu)，即在絕緣屏外繞包半導(dǎo)電丁基橡膠帶，再繞包金布帶，這種銅絲金布帶，摸上去必須是金屬絲帶的感覺，不能是絕緣帶的感覺。這種不能縱向阻水的結(jié)構(gòu)，確保了鋁套與絕緣屏蔽之間良好的接觸，不產(chǎn)生局部放電，這樣保證了不燒蝕外屏。其實(shí)，取消電纜縱向阻水結(jié)構(gòu)，只要電力工程在敷設(shè)安裝時加強(qiáng)管理，是可以避免進(jìn)水的。
高端電纜系統(tǒng)的研發(fā)
現(xiàn)在高質(zhì)量高可靠性產(chǎn)品可以取得更多的市場。電纜產(chǎn)品的創(chuàng)新，獨(dú)家擁有，填補(bǔ)市場需要的空白，將會產(chǎn)生高利潤。
(一)超潔凈電纜絕緣料的基料
全國各種電壓等級的交聯(lián)電纜的絕緣料年需求量約為30×104t。但是我們沒有一條專用的高溫高壓管道聚合聚乙烯樹脂的生產(chǎn)線。其生產(chǎn)的樹脂要無內(nèi)部雜質(zhì)和外部雜質(zhì)，要求超潔凈，這樣來保證我們的電纜產(chǎn)品擊穿裕度，這種電纜專用基料急需開發(fā)。
(二)特高壓電纜系統(tǒng)產(chǎn)品
特高壓輸電工程中所需電工設(shè)備基本都有生產(chǎn)，唯獨(dú)沒有特高壓電纜供貨。但特高壓電纜產(chǎn)品的需求還是存在的。特高壓線路在南通市過江就只能采用造價昂貴的江底輸電通道，主要缺乏特高壓電纜絕緣料和電纜連接件(終端和接頭)，電纜本體的生產(chǎn)應(yīng)該難度不大。特高壓電纜系統(tǒng)的開發(fā)盡管不輕松，但還是有可能開發(fā)出來，這個寶塔尖的市場也是存在的。
(三)±660kV和±800kV柔直電纜系統(tǒng)
國網(wǎng)的重點(diǎn)工作之一，推進(jìn)中韓中尼聯(lián)網(wǎng)，推動全球能源互聯(lián)網(wǎng)倡議在更多國家傳播落地。聯(lián)網(wǎng)就需要±660kV柔性直流電纜系統(tǒng)產(chǎn)品，甚至±800kV柔直電纜系統(tǒng)產(chǎn)品也需要開發(fā)。
這個系列產(chǎn)品，同樣其絕緣料和電纜連接件是關(guān)鍵技術(shù)，同時技術(shù)難度也非常大，需要電纜行業(yè)高度關(guān)注并積極投入。
(四)PP電纜絕緣料及其電纜的開發(fā)
聚丙烯(PP)絕緣電纜是世界NO.1的電纜公司開發(fā)出來的，它降低了制造成本，其絕緣料系熱塑性材料，回收再用也很簡單方便。
我國HP電纜與上交大合作，已開發(fā)出電纜產(chǎn)品，并且通過了中電聯(lián)的技術(shù)鑒定。10kV PP電纜也在上海掛網(wǎng)運(yùn)行。
專用PP料的超潔凈也是影響電纜電壓等級提升的關(guān)鍵技術(shù)。PP電纜導(dǎo)體工作溫度可達(dá)105℃，由于未交聯(lián)，短路溫度達(dá)不到250℃，短路溫度相對較低，這個也是電纜運(yùn)行要研究并協(xié)調(diào)兼顧好的一個問題。
電纜行業(yè)應(yīng)有更多的公司來參與開發(fā)這個產(chǎn)品，降本環(huán)保都是未來社會需要的。
我國是一個電纜制造大國，但原創(chuàng)性的研發(fā)項(xiàng)目幾乎沒有。我們要加強(qiáng)自主創(chuàng)新，研發(fā)更多市場需要的電纜產(chǎn)品，以支持電網(wǎng)輸配電的發(fā)展，同時收獲電纜產(chǎn)品的自身價值。
該文章來源于《輸配電觀察》No.22電力電纜刊
評論