逐步实现110kV、220kV、500kV华夏高压电缆绝缘材料的工业应用，将明显改变我国长期依赖进口的高压电缆绝缘材料，为实现能源安全和双碳目标做出重要贡献。

近日，燕山石化110kV电缆绝缘材料悬挂示范项目正式启动。本项目初次采用自主研发生产的高压电缆绝缘材料，标志着华夏新型高等级绝缘材料的工业示范应用。

示范工程启动前，今年3月，辽宁省阜新市首套（套）220kV高压交流电缆系统在辽宁省阜新市220kV新煤线上挂网，运行稳定；随后4月，首套（套）500kV直流电缆系统也在张北柔直工程顺利通过竣工试验。

高压电缆作为远距离电力输送中的关键一环，绝缘材料在保障其安全运行中发挥着至关重要的作用。高压电缆绝缘材料国产化接连取得多项突破，并逐步实现工业化应用，将使其长期依赖进口的局面得到显着改变，将为我国保障能源安全、助力“双碳”目标实现贡献重要力量。

高压电缆对绝缘材料的要求很高

要理解绝缘材料的重要性，我们还需要从输电开始。我国电力模式长期存在源负荷分离现象，能源收藏与电力负荷集中不一致，长途输电不可避免。随着双碳目标的逐步推进，如何保证平安、更有效地进行远程电力输送一直是我国电力发展中不可避免的问题。

通常，在特定的输电距离和功率条件下，输电电压越高，输电能损耗越小。因此，高水平的高压输电在远程输电中起着重要作用。

但输电电压水平越高，对电缆绝缘材料的要求就越高。世界能源互联网研究所电气新材料研究所所长陈欣告诉记者，高压电缆绝缘材料应承受较高的电场强度，空间电荷积累和电阻温度敏感性较低，如超高压电缆，高低温体积电阻变化率小于100，但对低压电缆没有相关要求。此外，超高压电缆绝缘材料对缺陷和杂质的控制要求也更加严格。超高压电缆绝缘材料中不允许有50微米以上的杂质，而普通低压电缆允许有数百微米以上的杂质。陈欣说。

高压电缆绝缘材料的发展经历了一个漫长的过程。以目前广泛采用的高压直流输电模式为例，电力电缆绝缘材料的发展经历了充油绝缘（OF）、油纸绝缘（MI）和交联聚乙烯（XLPE）绝缘三个阶段。以充油和油纸为绝缘方式的直流电缆已经出现了100多年。陈欣说，早期的充油电缆采用空心导体作为油流道，通过充油不断浸泡导体外的绝缘层，达到绝缘效果。然而，这种绝缘方法需要在电缆运行过程中不断充油。电缆外层一旦损坏，会造成油泄漏，容易造成环境污染，维护困难，现已基本淘汰。

近年来，在高压直流输电工程中，交联聚乙烯挤压电缆的快速发展已成为一种更为普遍的选择。根据介绍，由于交联聚乙烯挤压电缆相对于油纸电缆的运行温度较高，机械性能和绝缘性能较好，安装维护方便，生产工艺简单，已广泛应用于电力系统中。几乎所有的高压直流电缆都使用交联聚乙烯作为绝缘材料。

联合攻关找高压绝缘材料配方

中国是世界上规模极高的电缆制造商，但在高压电缆绝缘材料制造领域，长期依赖进口，年进口量达到10万吨，严重制约了我国技术成熟电力设备的独立可控发展。

我认为，阻碍高压电缆绝缘材料定位的主要困难来自三个方面。首先，我国制造高压电缆绝缘材料的基本原材料性能不足。电气性能明显低于国外，突破场不到国外的60%。同时，基本原材料杂质含量高，流动稳定性差。其次，我国对超高压电缆材料配方组件和各组件之间的相互作用的研究非常薄弱，没有开发超高压电缆绝缘材料配方的经验可供参考。此外，在从实验室小批量试验到工业化大规模生产的过渡过程中，不同配方的绝缘材料的性能可能会发生变化，放大后难以控制配方性能。

面对国外相关技术的严格封锁，世界没有相关经验需要从零开始，世界能源互联网研究所有限公司领导，与国内大学、制造商和科研机构共同开展了各种协同研究。项目组克服了许多困难，开展了模拟设计、材料研发、电缆制造、系统匹配、测试评价等关键技术研究，解决了国内绝缘基材分子结构监管优化、空间电荷和电导非线性抑制、电缆系统多层介质界面绝缘电导匹配、大型电缆挤压缺陷控制、突破尺寸厚度效应抑制等技术问题。

开发绝缘材料，在实验室制作样品只是开始。如何走出实验室，走向工业化的大规模准备往往是关键。从克计算的实验材料研发，到100公斤级的生产试验，再到吨级的大规模生产，数量级的变化可能导致材料性能的不稳定。为此，研究团队协调制造企业、测试单位等优势资源参与研究，试验数百吨材料样品、数千米电缆样品，经过9次型式试验，才实现绝缘材料、电缆系统迭代优化和性能稳步提高，成功开发320kV、500kV直流电缆绝缘材料，初步建立了国内高压电缆绝缘材料工艺配方。

国内绝缘材料市场潜力正在酝酿

虽然它已经成功地打破了局面，但国内绝缘材料还有很长的路要走。陈欣表示，目前我国高压直流电缆绝缘材料在高温耐电强度和高温体积电阻率稳定性方面与国外绝缘材料基本相同，能够满足短距离500kV陆地高压直流电缆的制造需求。然而，它长期连续挤压方面与国外仍存在不小的差距。国外可实现70-130吨单次连续挤压，国内仍处于35吨以下水平。

但突破已成功开放，市场潜力正在酝酿之中。目前我国110kV及以上高压电缆绝缘材料年进口量近10万吨，相关电缆产值超过1000亿元。同时，国内产品在价格上也有优势。例如，国内500kV高压电缆绝缘材料的价格仅为国外同类产品的70%左右。高压电缆产业链涉及石化基材、绝缘材料复合、电缆挤出、试验评价、安装、运维等多个上下游相关产业。产业链很长。如果整个产业链未来能够定位，将对上下游产业产生非常明显的拉动作用。

例如，在快速发展的海上风力发电领域，随着未来双碳目标的推进，该领域将对高压电缆有巨大的需求。德国计划在海上风力发电规模最高的欧洲640公里±525千伏高压直流输电走廊；英国还规划了总长度超过3000公里的高压直流输电项目。今年9月，位于江苏如东的亚洲出个±400千伏直流海缆验收试验也顺利完成，具备供电和运输条件。未来，随着东部沿海许多海上风力发电项目的完成，中国有望成为世界继欧洲次之的九州大海上风力发电国。

更多电缆咨询请关注华中电缆厂。