電線電纜行業技術發展趨勢一、國家發展戰略與電纜工業國家經濟發展戰略電纜需求近海開發大長度海底電纜核電發展加速核電站電纜新能源、節能減排風電電纜、變頻電纜高速鐵路鐵路信號電纜引領二十一世紀科技發展的四大領域→3G帶動射頻電纜發展。光纖到戶技術發展強勁。物聯網帶來新機遇。→核電、風電、太陽能→納米復合將發展第三代絕緣材料自《國家中長期科學和技術發展規劃綱要2006-2020》

信息科學和技術發展方興未艾，依然是經濟持續增長的主導力量。生命科學和生物技術迅猛發展，將為改善和提高人類生活質量發揮重要作用。能源科學和技術重新升溫，為解決世界性的能源與環境問題開辟新的途徑。納米科學和技術新突破接踵而至，將帶來深刻的技術革命。把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成所謂“物聯網”,然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合,在“物聯網”時代,鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統一的基礎設施。國家科技發展戰略十六個重大專項專項名稱核心電子器件高端通用芯片及基礎件極大規模集成電路制造技術及成套工藝新一代寬帶無線移動通信高檔數控機床與基礎制造技術大型油氣田及煤層氣開發與電纜工業關聯度★★★★★★★★★★★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高分辨率對地觀測載人航天與探月工程★★★★★★二、極端電纜產品制造技術及引發

的思考大長度海底電纜500kVXLPE電纜系統技術創新的思考大長度海底電纜歷史事件今年海南島500kV海底電纜敷設成功，30km,油紙絕緣，1.4億歐元，結束了海南島孤立電網的歷史，意義很大，但網友評論不值得歡呼：電纜由法國NEXANS與日本VISCAS在日本的合資公司制造，與中國電纜工業無關。電纜由法國NEXANS敷設，與中國海底敷設行業無關。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，京滬鐵路，磁懸浮及核電，風電，水電建設項目都由外商“盛裝赴宴”，民族電纜企業只能作壁上觀。500kV海底充油電纜結構表1-3海纜內部尺寸序號結構標稱厚度（mm）標稱直徑（mm）1油道-30.02導體，銅-44.63導體屏蔽，半導電紙帶--4絕緣，浸漬紙帶28.5102.75絕緣屏蔽，半導電帶+金屬帶--6銅編織帶--7合金鉛套4.4113.38銅編織帶--9加強層，青銅帶4×0.15-10墊層帶--11防腐層，PE護套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-139參數單位數值額定運行電壓有效值(U)kV525導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系統中性點-直接接地頻率Hz50連續傳輸容量(受端)MW600充電電流兩端同等補償--額定連續電流有效值(包括充電電流)A750最大允許載流量A815最高允許連續導體運行溫度℃90負荷率%100對稱短路電流有效值kA50單相接地短路電流有效值kA50海纜電氣參數表1-2項目單位數值電纜數根3線路近似長度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海纜敷設條件中國企業能力已具備110kVXLPE海纜制造能力，廣西潿州島50km110kV電纜系統將在國內企業中招標產生。2007~2009年，國家科技支撐計劃項目1600萬元支持220kVXLPE海底電纜制造技術技術瓶頸大長度電纜絕緣連續擠出能力。大尺寸制造裝備大長度敷設相關的結構設計（屏蔽，鎧裝，接地，損耗）軟接頭的可靠性隔磁數

不隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應強度云圖雙隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應強度云圖

四隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應強度云圖

八隔磁局部鎧裝鋼絲磁感應強度云圖數值名稱不隔磁雙隔磁四隔磁八隔磁A點處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%

八隔磁模型區域磁力線不同隔磁數下的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兩回路日本制造的500kVXLPE電纜系統。歷史的回顧1.1985年法國電力公司400kVPE絕緣電力電纜系統成功運行。1.1首次提出500kV電纜絕緣中雜質尺寸不能大于50μm。1.2由于濾網的原因不能用XLPE，只能用PE。1.3嚴格控制電纜運行中過載。1.4用六氟化硫終端制成接頭。2.1995年5篇論文連載（IEEETrans.OnPowerDelivery)報告日本500kVXLPE電纜系統2.1東京電力公司和四家電纜公司聯合研制。2.2首次提出制約絕緣水平的主要因素是雜質

(PPD法)。2.3描述了濾網網孔尺寸的設定。2.4用EMJ作接頭盒，目前可以用PJ技術。3.我國電纜企業的嘗試3.190年代末北歐化工500kV電纜料實現商品化。3.2國內數家電纜企業引進了具有500kV電纜制造能力的生產線，并制出樣品。3.3上海電纜所數次組織標準的討論。3.4由于電纜附件技術無法引進，至今無法形成

500kV交聯電纜制造能力。技術創新的思考技術創新能力的提升重大電纜產品的聯合技術攻關與制造技術創新能力的提升問題：■

“技術同質化”負效應：■

企業核心競爭力的殺手？價格戰根源？

■知識產權保護不力的必然結果？正效應：■

快速實現工業化，工業規模化的捷徑？

■一種社會共享技術資源的形式？

政府支持技術創新舉措與業績支持高新技術企業建設高新技術園，建設大學科技園吸引“海歸”回國創業“863”計劃，科技支撐計劃等，支持技術瓶頸突破新舉措：■

建立以企業為主體，以市場為導向，產學研結合的技術創新體系。自《十七大報告》

■

試圖推進產業聯盟，旨在建立行業創新體系。

■有重建區域，行業創新體系的動向。重大電纜產品的聯合技術攻關與制造以500kV電纜系統為例：作為重大產品立項，由國家或電力公司投入資金，向日本學習，聯合研制500kV電纜系統。問題：建立什么樣的聯合機制？■

重大產品要有人牽頭，建立有效聯合機制，爭取在國家立項，或資金支持。■

向機床工業學習：高檔數控機床重大專項，每年近100億的研發投入。三、新型電纜材料技術110kVXLPE電纜絕緣料紫外光交聯電纜材料與電纜制造納米電纜材料：HVDC電纜絕緣料1、基礎樹脂1.1、物理性能1.2、電學性能110kVXLPE電纜絕緣料1.3、潔凈程度1.4、加工性能

125℃時幾種PE樹脂的剪切粘度譜1－齊魯聚乙烯；2－金山聚乙烯；3－揚巴聚乙烯；4－韓華交聯聚乙烯；5－陶氏交聯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－揚巴聚乙烯（160℃）；4－韓華交聯聚乙烯；5－陶氏交聯聚乙烯（125℃）2，關鍵技術：材料配方

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

3、熔體過濾，液相浸漬工藝熔體過濾器通過雙柱塞輪流切換實現連續換網4、潔凈度評價與測試4.1、評價指標與檢測方法首先進行產量100%的金屬雜質的檢測與剔除；同時進行產量2%的在線顆粒料雜質檢測，要求500μm以上雜質含量為0；然后進行8kg抽樣的顆粒檢測、要求200μm以上雜質含量為0；最后進行1kg抽樣的擠帶檢測，要求70-100μm雜質含量少于10個，100μm以上的雜質含量為0。4.2、關鍵檢測設備壓延制樣雜質檢測儀器具有50微米分辨率和4公斤/小時的檢測能力采取背景的統計灰度均值，加權后作為閾值，實現二值化信息提取

將圖像信息從RBG空間轉換到HIS（色調Hue，飽和度Saturation和強度Intensity)空間有效實現焦燒顆粒識別流延制樣凝膠點檢測

5，原料樹脂及產品包裝高等級XLPE電纜料及原料必須采用多層凈化包裝，通過剖析國外產品的包裝技術，掌握了包裝的結構、材料及使用技術。材料包裝使用示意圖

以聚烯烴為主要原料摻入適量的強化交聯光引發體系，在一定條件下用紫外光照射，通過光引發劑吸收特定波長的紫外光引發產生聚烯烴自由基，從而發生一系列快速聚合反應，將單獨的聚烯烴長鏈大分子用化學鍵聯接成三維網狀的交聯聚烯烴分子結構。

1、紫外光交聯反應原理紫外光交聯電纜材料與電纜制造條件：擠出條件下，PE材料結晶融化，材料透明可以透過紫外線。適應產品：低壓電纜，建筑用電線。優勢：生產成本低，生產周期短。1機械物理性能 原始抗張強度原始斷裂伸長率

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

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

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

2.4×1016·cm3.0×1016·cm7擊穿場強41.6kV/mm8介質損耗角正切值tgθ(50Hz,20℃)0.0003269介電常數(50Hz,20℃)2.22、紫外光輻射交聯聚乙烯材料性能——國家電線電纜質量監督檢驗中心圖1.紫外光交聯EVA/NP28材料的凝膠形成動力學曲線。(■)無光引發體系,(▲)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動力學

表1紫外光輻照不同時間的膨脹型阻燃聚烯烴體系的熱延伸測試結果樣品0s1s3s（熱延伸率）5s（熱延伸率）HDPE/EVA/NP28(30phr)不通過不通過通過(109%)通過(52%)HDPE/EVA/NP28(35phr)不通過不通過通過(105%)通過(55%)EVA/NP28(40phr)不通過不通過通過(140%)通過(60%)表2LLDPE/EVA/NP28阻燃材料紫外光交聯前后以及熱水處理后的阻燃性能樣品編號阻燃性能紫外光交聯熱水處理光交聯前光交聯后光交聯前光交聯后LOIUL-94LOIUL-94LOIUL-94LOIUL-94LLDPE/EVA/NP2024不通過26fail23不通過25.5failLLDPE/EVA/NP3028不通過30fail27不通過29.5failLLDPE/EVA/NP3530V-032V-029V-031.5V-0LLDPE/EVA/NP4031V-033V-030V-032.5V-0表3紫外光交聯EVA/NP28材料的拉伸性能和熱老化性能輻照時間(s)01.73.44.8拉伸強度(MPa)7.18.29.912.2斷裂伸長率(%)860860850770拉伸強度變化率*(%)----1.7-4.0-6.6斷裂伸長率變化率(%)----4.1-5.9-9.1*老化條件：135oC，168小時4、紫外光輻射交聯設備■用高壓汞燈和橢圓反射鏡構成高效輻射源并實時監控■用風冷技術穩定汞燈工作溫度和絕緣加工溫度并實時監控表2.可用于紫外輻照固化工藝光源的性能對比高壓汞燈含鐵元素高壓汞燈含溴化鎵高壓汞燈無極高壓汞燈燈及電源價格3000元/套燈300元/只進口15萬元/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4000小時可靠性無電子元件，高可靠高壓點火困難高壓點火困難功率電子元件，使用要求高紫外交聯生產設備對電源和空間的要求及其日常維護

?裝機電容量：9只紫外燈，6個風機，共68千瓦。?輻照腔長度：2.5米（不含遮光罩）?風機組擺放空間?向室外排風的管道?聚烯烴材料擠出加工必須配備較長冷卻水槽（分冷、熱水區）?嚴格保持被加工電纜處于直徑為25毫米的輻照區。?必須有放線牽引，有較好的張力控制，防止電纜跳動。?對于大截面銅導體，必須考慮懸垂，適當調整出口高度。?必須經常檢測絕緣的熱延伸指標，保證交聯度，及時更換光源，或調整線速度。?定期用濕毛巾清洗反光罩（用傳統擦窗的辦法），清除交聯副產物在壁面沉積，防止失去反射能力。?定期更換燈管（800小時以內），使用定點廠家產品。?更換變形反光罩。電纜交聯生產速度紫外交聯時的生產速度根據待交聯電纜的用途、截面直徑和絕緣標稱厚度調整，表3與表4列出了各種電纜對應的交聯生產速度。表3.紫外光生產工藝中電纜截面與生產速度的參考參數導體面積mm2絕緣標稱厚度mm生產速度m/min(國產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.紫外光生產低煙無鹵交聯電纜工藝中電纜截面與

生產速度的參考參數

導體面積mm2 絕緣標稱厚度mm 生產速度m/min(國產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交聯電纜樣品 聚乙烯絕緣電纜 生產的彩色紫外光交聯聚乙烯絕緣電纜樣品如圖所示。低煙無鹵紫外交聯電纜的生產1）選用聚烯烴混合樹脂——硬度可調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——易于加工所生產的樣品如圖所示。

納米電介質就是由納米材料或納米結構單元直接構筑，或者由他們與不同類型的基體材料復合，或者通過納米結構單元的字組裝而成的電介質材料。納米電介質具有獨特的時空外層次結構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）。納米電介質納米電纜材料：HVDC電纜絕緣料納米復合電介質材料成功應用的典型代表產品聚酰亞胺/無機納米復合耐電暈薄膜

用于大型變頻電機絕緣聚乙烯/納米氧化鎂復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勢

HVDC交聯電纜：直流高壓輸電系統的重要組成元件。主要技術難度：長期在直流高壓下，電纜絕緣被注入空間電荷，當線路極性反轉時，造成空間電荷誘發擊穿。1stgeneration2ndgeneration3rdgenerationFor250KvdcCableFor500KvdcCableBasepolymerXLPEMaterialoffillerMineralfillerMgO(99.96%)MgO(99.98%)AveragediameteroffillerMicrosize30nm50nmContentoffiller40phr5phr1phrSurfacetreatmentof