近年來(lái)隨著電線電纜生產(chǎn)企業(yè)不斷向著高端電纜市場(chǎng)堅(jiān)定的邁進(jìn)以及直流輸電技術(shù)的應(yīng)用，成功的帶動(dòng)了直流電纜的生產(chǎn)，光纖復(fù)合XLPE直流海底電纜是直流電纜的一個(gè)類(lèi)別，較普通陸用電纜相比，其設(shè)計(jì)、制造、施工安裝顯的相對(duì)困難和復(fù)雜，光纖復(fù)合XLPE直流海底電纜性能、長(zhǎng)度、中間接頭和使用壽命在內(nèi)的一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，決定于電纜的設(shè)計(jì)、材料、制造與安裝水平。目前，世界上只有瑞典ABB公司、法國(guó)Nexans公司等已經(jīng)成功研制開(kāi)發(fā)該產(chǎn)品。

  真正意義上的高壓直流(HVDC)輸電技術(shù)始于20世紀(jì)20年代，直到1954年，連接哥特蘭島與瑞典大陸之間的世界上第一條高壓直流輸電線路的成功建成，高壓直流輸電技術(shù)才進(jìn)入到商業(yè)化時(shí)代。直流輸電工程主要應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、電力交易、電網(wǎng)互聯(lián)、海上鉆井平臺(tái)供電等領(lǐng)域。

  因受輸電容量和電壓等級(jí)、換流站造價(jià)、可關(guān)斷器件的耐壓水平、變換器結(jié)構(gòu)、控制水平限制，直流輸電目前在國(guó)內(nèi)輸配電系統(tǒng)應(yīng)用還沒(méi)有普及。光纖復(fù)合XLPE直流海底電纜，因受絕緣、屏蔽材料制約，在國(guó)內(nèi)還處于研究、試制階段。

  一、與傳統(tǒng)交流海底電纜對(duì)比直流海底電纜具備的優(yōu)勢(shì)

  海底電纜為長(zhǎng)距離大容量電力傳輸，直流輸電導(dǎo)線根數(shù)少，電阻的發(fā)熱損耗也就相對(duì)小 (1000km<3%,比交流輸電減少損耗30-40%)，特別適合可再生能源(如風(fēng)電和太陽(yáng)能)、海洋中島嶼、海上平臺(tái)等電力傳輸，大大提高了電力傳輸中的節(jié)能效果，對(duì)減少二氧化碳的排放也具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義;XLPE直流海底電纜在鋪設(shè)過(guò)程中需要的線路走廊窄，能夠節(jié)約安裝成本，減少海纜工程施工量1/3，海纜路由占用海床空間少1/2;以海水做接地極回路時(shí)，節(jié)省陸地接地極投資;除了登陸地段以外，電纜大多在一定測(cè)試的海底，補(bǔ)收風(fēng)浪等自然環(huán)境的破壞和人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的干擾，所以電纜安全穩(wěn)定、保密性能好，可連接各地(不同頻率、相鄰的國(guó)家或者區(qū)域)電網(wǎng);可實(shí)現(xiàn)隔離海域兩端電力系統(tǒng)故障，避免互聯(lián)電網(wǎng)大面積停電;雖然海纜輸送容量大、損耗小，但是海水散熱快，因此海纜絕緣熱老化損壞程度也就大大降低。

  二、亨通高壓XLPE直流海底電纜開(kāi)發(fā)的條件和技術(shù)創(chuàng)新

  1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：導(dǎo)體最高工作溫度70°C，短路時(shí)(5s)導(dǎo)體允許溫度160°C。

  電纜設(shè)計(jì)運(yùn)行的絕緣內(nèi)最大溫差20°C;絕緣場(chǎng)強(qiáng)限定值20kV/mm(有報(bào)道稱(chēng)國(guó)外按30kV/mm)，基于這些參數(shù)進(jìn)行絕緣厚度的計(jì)算及校核，設(shè)計(jì)安全可靠的絕緣厚度;

  2、大截面導(dǎo)體制造：設(shè)計(jì)一次性絞制和分層絞制兩套方案，通過(guò)試制最終選擇分層絞制工藝完成1000mm2、1600mm2和1800mm2大截面導(dǎo)體的生產(chǎn)，為XLPE直流海底電纜產(chǎn)品試制打通第一道難關(guān)。

  3、絕緣擠出工藝：由于直流海底電纜絕緣內(nèi)副產(chǎn)物分布不均勻、內(nèi)部缺陷(微孔、雜質(zhì)等)都能引起產(chǎn)品運(yùn)行中空間電荷的集聚，造成電纜故障。亨通高壓穩(wěn)定的擠出、控制交聯(lián)溫度，設(shè)計(jì)擠出模具、穩(wěn)定的擠出壓力控制，確保絕緣內(nèi)部的穩(wěn)定性，優(yōu)化設(shè)計(jì)的去氣工藝，保證最大限度去除絕緣內(nèi)副產(chǎn)物。

  4、軟接頭設(shè)計(jì)與制作：國(guó)內(nèi)沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，直流與交流運(yùn)行機(jī)理的不同，XLPE交流海底電纜軟接頭的經(jīng)驗(yàn)不能完全復(fù)制，亨通高壓建有軟接頭制作千級(jí)潔凈操作室，并配備專(zhuān)用工裝模具，配置了經(jīng)驗(yàn)豐富的制作人員，采用模塑工藝，通過(guò)與國(guó)內(nèi)權(quán)威科研機(jī)構(gòu)的合作，成功設(shè)計(jì)出XLPE直流海底電纜軟接頭制作及檢測(cè)方案，保證接頭部分與電纜本體具有相接近的機(jī)械性能和電氣性能。并且成功完成±160kV、±200kV和±320kV三個(gè)電壓等級(jí)海底電纜軟接頭制作，通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)。

  三、亨通高壓在XLPE直流海底電纜研究上階段性成果及前景展望

  目前國(guó)內(nèi)對(duì)XLPE直流海底電纜還處于研發(fā)、試制、試驗(yàn)階段，亨通高壓在2012年成功試制出型號(hào)為DC-HYJQ41-F-160kV 1×1000(含軟接頭)XLPE光纖復(fù)合直流海底電纜，隨后于2013年開(kāi)發(fā)了±200kV和±320kV 直流海底電纜。在2013～2014年亨通高壓先后研制±160kV、±200kV和±320kV直流交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電纜送國(guó)家電線電纜檢測(cè)中心檢測(cè)，并全部獲得型式試驗(yàn)報(bào)告。

  隨著新能源的不斷發(fā)展以及我國(guó)能源消耗的增長(zhǎng)，我國(guó)直流輸電技術(shù)將不斷提升，國(guó)家會(huì)投入大量人力和物力發(fā)展直流輸電技術(shù)。作為亨通高壓，也將會(huì)抓住機(jī)遇，直面挑戰(zhàn)，吸引更多有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)型人才，提高自身的創(chuàng)新能力，爭(zhēng)取在技術(shù)上有更大的突破，搶占直流輸電的技術(shù)高峰;加強(qiáng)與客戶(hù)的交流，了解客戶(hù)及市場(chǎng)的需求及發(fā)展動(dòng)向;與同行業(yè)資深企業(yè)通力合作，克服生產(chǎn)過(guò)程中遇到的難題;加強(qiáng)與設(shè)計(jì)院的交流，結(jié)合自身原有的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，試制出更多的新產(chǎn)品以滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，最終提高能源傳輸效率。

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