新技术、新产品、新应用

1.管状导体电力电缆

管状导体电力电缆是一种载流设备，导体为铜或铝金属圆管，外包绝缘，外包接地金属屏蔽层。常见电压等级为6-35kV。

与传统电力电缆相比，具有以下技术优势：

1)导体为管状，截面积大，散热好，载流量大(常规设备单根载流量可达7万A), 同时机械性能好。

2)外包固体绝缘，屏蔽接地，安全，节省空间，维护量小；

3)外层可设置盔甲和护套，耐候性好。

管状导体电缆适用于现代电力发展中大容量、紧凑、短距离固定安装线路的需要。管状导体电缆具有载流量大、节省空间、耐候性强、安全、安装方便、维护方便等突出的技术优点，可在特定的应用场景中取代传统的电力电缆GIL等，成为重载连接设计的选择。

近年来，管状导体电力电缆广泛应用于我国新型智能变电站、 大型光伏、 风电、 核电工程、石油、钢铁、化工、电气化铁路、城市轨道交通等领域。电压等级也从刚开始的低压开始进入高压领域。制造商已经从几家欧美制造商增加到几十家，主要集中在中国。

我国管状导体电力电缆的绝缘分为环氧浸渍纸浇注、 硅橡胶挤压包装、 三元乙丙橡胶挤压包装、 聚酯薄膜包装等形式。从目前的生产经验来看，主要存在固体材料长期性能及其绝缘厚度选择、固体绝缘缺陷发展机制和检测、中间连接和终端场强控制研究等绝缘问题。这些问题与传统的挤压绝缘电力电缆非常相似。

2.气体绝缘电缆(GIL)气体绝缘金属封闭输电线路(Gas Insulated transmission Lines, GIL) 是一种采用SF6 气体或SF6与N2 混合气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高压、 大电流电力传输设备。导体采用铝合金管， 外壳采用铝合金卷板密封。GIL类似于气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated metal-enclosure Switchgear , GIS)放置在中同轴的管道母线。GIS相比，GIL无开断灭弧要求，制造相对简单，可选择不同壁厚、 直径和绝缘气体， 能更经济地满足不同要求。SF6是世界上逐渐采用的强温室气体SF6-N二是替代混合气体。GIL安装维护方便，故障率低，维护工作少，可简化电站和变电站接线，设计使用寿命50年以上，在国外有近40年的运行经验，世界安装总长度超过300年km。GIL具有以下技术特点:1)实现大容量传输，载流量高，最高可达8万A。电容比常规高压电缆小很多，即使长距离输电也不需要无功补偿，线路损耗低于常规高压电缆和架空线路。2） 安全运行可靠性高，采用金属封闭刚性结构和管道密封绝缘。与架空线路相比，一般不受恶劣气候等环境因素的影响。3）与周围环境友好相处，对环境电磁的影响很低。与架空线路和传统高压电缆相比，GIL成本高。一般使用条件如下:电压72.5kV及以上输电电路；传统高压电缆、架空线路不能满足输送要求时，输送容量大的电路；环境要求高的地方，如高落差垂直井或斜井。自20世纪70年代以来，欧美地区将GIL实用投资。1972年世界上头次交流GIL美国新泽西州的输电系统Hudson 电厂建成(242kV,1600A)。1975年德国Wehr抽水蓄能电站是欧洲头个GIL输电工程( 420kV, 2500A)。本世纪，中国启动了小湾水电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站、拉西瓦水电站等大量大型水电站项目。这些水电工程机组容量巨大，大多采用地下厂房布置，GIL线路电压等级选择500，成为进出线的主要方式之一kV甚至8OOkV。2019年9月，苏通GIL综合管廊工程正式投产，标志着华东特高压交流双环网正式形成。隧道内双回lOOOkV GIL管道单相长约5.8km, 双回六相总长度近355km, 电压等级和总长度是世界上极高的。

3.热塑性聚丙烯绝缘电缆（PP）

当今中高压交流电力电缆基本采用交联聚乙烯（XLPE）绝缘，利用其优异的热力学性能，具有较高的长期工作温度。XLPE材料也带来了负面影响。除了难以回收和回收外，交联过程和脱气过程也导致电缆生产时间长、成本高。交联后的极性副产品，如枯基醇和苯乙酮，会增加介电常数，增加交流电缆的电容，从而增加输电损耗。如果用于直流电缆，交联副产品将成为直流电压下空间电荷产生和聚集的重要来源，严重影响直流电缆的使用寿命。热塑性聚丙烯（PP）它具有绝缘性能优异、耐温性高、可塑性回收利用等特点。改性后的热塑性聚丙烯克服了高结晶、耐低温、柔韧性差等缺陷，在优化电缆加工工艺、降低成本、提高生产率、提高电缆挤出长度等方面具有优势。节省了交联和脱气环节，生产时间仅为XLPE由于极性成分含量的降低，绝缘电缆的20%左右将成为高压直流电缆绝缘的潜在选择。本世纪，欧洲电缆制造商和材料制造商开始热塑性PP材料的开发和商业化逐渐应用于中高压电力电缆线路。目前，中压PP欧洲已有数万公里的电缆投入运行。近年来，欧洲的改性PP用作高压直流电缆的过程明显加快，320kV、525kV和600kV的改性聚丙烯绝缘直流电缆通过了型式试验。我国也研制出改性PP绝缘中压交流电缆通过型式试验投入工程示范应用，探索电压等级较高的产品，在标准化和工程实用性方面也在进行中。

4.高温超导电缆

对于大城市或大电流连接场合，输电密度和安全要求极高，输电走廊和空间有限。超导材料的技术进步使超导输电技术成为项目的可能选择。利用现有的电缆通道，用高温超导电缆取代现有的电力电缆，可以增加输电容量，很好地解决负荷增长与输电空间有限之间的矛盾。

超导电缆输电导体为超导材料，在正常工作状态下输电密度大，阻抗很低当电网短路故障，传输电流大于超导材料临界电流时，超导材料失去超导能力，超导电缆阻抗远大于传统铜导体；故障排除后，超导电缆将恢复正常工作状态下的超导能力。如果采用高温超导电缆取代传统电缆，可有效降低电网故障电流水平，超导电缆限制故障电流能力与电缆长度成正比，大规模超导电缆不仅可以提高电网输电容量，减少电网传输损失，还可以提高内部故障电流限制能力，提高整个电网的安全可靠水平。

在线路损耗方面，超导电缆的损耗主要包括导体交流损耗和绝缘管、电缆终端、制冷系统漏热损耗和液氮克服循环阻力损耗。在综合制冷系统效率下，高温超导电缆在传输相同容量时的运行损耗约为传统电缆的50%~60%。低温绝缘超导电缆具有良好的电磁屏蔽功能，理论上可以完全屏蔽电缆导体产生的电磁场，不会对环境造成电磁污染。超导电缆可以通过地下排水管等密集的方式敷设，不仅不会影响周围电力设备的运行，而且使用不可燃液氮作为制冷剂，也肃清了火灾的风险。

自20世纪90年代以来，高温超导带材制备技术的进步推动了世界超导输电技术的研发热潮。美国、欧洲、日本、中国、韩国等地区都开展了高温超导电缆的研究和应用。自2000年以来，高温超导电缆的研究主要集中在交流电缆上，电缆的主要绝缘主要是冷绝缘形式。目前，高温超导电缆已基本完成实验室验证阶段，并逐步进入实际应用。

在世界上，高温超导电缆的研发过程可分为三个阶段。首先，它经历了高温超导电缆技术的初步探索阶段，其次是低温低温（CD）绝缘高温超导电缆的研发已进入CD绝缘高温超导电缆示范工程应用研究阶段。近十年来，美国、日本、韩国、中国、德国等地区开展了许多工作CD绝缘高温超导电缆示范应用项目。CD绝缘高温超导电缆主要有单芯、三芯和三相同轴。

在中国，中国科学院电气工程研究所、云电英纳、上海电缆研究所、中国电力科学院等单位开展了超导电缆的研发，取得了巨大成果。其中，上海电缆研究所于2010年完成了中国头个 30m、35kV/2000A CD绝缘单芯超导电缆型式试验，于2012年12月完成了宝钢超导电缆示范项目35kV/2kA 50m超导电缆系统的安装、试验和投入运行。该线路是中国头条低温绝缘高温超导电缆，也是世界上同等电压中负载电流很大的CD绝缘高温超导电缆线路。

2019年10月，上海电缆研究所通过了中国头个35kV/2.2kA CD绝缘三芯超导电缆系统型式试验为后续示范工程建设奠定了坚实的基础。由上海电缆研究所领导的上海超导电缆系统示范工程正在进行中。预计将于2020年底完成并投入运行。然而，超导电缆的推广和应用还有很长的路要走，包括超导电缆系统的开发和试验研究、系统工程应用技术研究、系统运行可靠性研究、系统全寿命周期成本。

总体评价和发展建议

电力电缆，特别是高压和超高压电力电缆领域的技术水平、产品质量和工程应用，在某种程度上代表了一个地区电缆行业的整体水平和工业能力。十三五期间，在电力工程建设快速发展和产业技术创新的大力推动下，电力电缆领域取得了明显的技术进步和明显的工程成果。从制造技术、制造能力和工程应用评价来看，已达到世界领头水平，部分处于世界领头水平。

1.超高压电力电缆及城市电网工程应用

中国头一次次自制交流500kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其烯绝缘电力电缆及其附件(电缆由青岛汉缆有限公司制造，附件由江苏安靠电缆附件有限公司提供)kV电缆工程建设是世界上电压水平极高的城市电缆线路。运行正常，为区域社会经济发展做出了重要贡献。

2.超高压交流海底电缆及其工程应用

舟山5000，2019年建成投产kV联网输变电工程是世界上制造和应用电压等级极高的交联聚乙烯绝缘电力电缆跨海联网工程。大长度电缆及附件制造由华夏内企业完成（其中，大长度海底电缆由江苏中天海底电缆公司、恒通高压电缆公司、宁波东方电缆公司制造，电缆终端由特殊变电器制作），反映了中国超高压海底电缆及其附件的技术水平和制造能力。

3.超高压直流电缆及其工程应用

江苏如东三峡集团建设海上风力发电工程，输电容量1100MW，采用±400kV海底直流电缆系统，单根电缆长度将达到100km，电缆将由江苏中天科技海缆公司提供，计划于2021年竣工送电。到目前为止，中国头一家由江苏中天科技海缆公司制造的电缆和长沙电工科技公司制造的电缆附件±400kV海底直流电缆系统已在华夏电线电缆质量监督检测基地/上海电缆检测基地有限公司（以下简称华夏电缆检测）通过型式试验，目前已进入生产阶段。

为配合2022年在北京张家口举办的世界冬季奥运会，张北由华夏电网公司建设±500kV柔性直流输电工程规划建设长度约为500m的±500kV柔性直流电缆示范全由华夏内企业制造，包括电缆绝缘和屏蔽材料。这项工作正在进行中。

4.超导电缆及其工程应用

上海市超导电缆系统示范工程由上海电缆研究所制造建设，预计2020年底竣工投入运行。工程建设需要12000m三芯超导电缆(目前世界上极长)电压等级为35kV/2200A总体而言，额定电流达到世界领头水平，核心指标处于世界领头水平。

5.特高压气体绝缘电缆（GIL）及其工程应用

在江苏穿越长江江底的苏通，华东特高压交流双环网输电工程GIL2019年9月，综合管廊工程正式投入运营，隧道两次1万次kV GIL管道单相长度5.8km，双回六相总长近35km，世界上极高的工程电压等级和总长度。特高压气体绝缘电缆（GIL）该系统由华夏内制造企业和工程建设者共同完成。