海缆本体采用挤制绝缘、工厂接头则需完成绝缘恢复,二者是相互独立的工艺过程,热历史不同,容易造成交联聚乙烯的晶相结构出现差异,进而使工频击穿、电树枝发展等特征表现不同。500kV海缆的绝缘工作场强更为集中,接头绝缘与本体绝缘的微小差异、以及过渡绝缘的存在,都可能引发交联聚乙烯电树枝劣化甚至击穿。 正因绝缘稳定性这一核心难点,目前有能力生产500kV海缆的企业只有三家——东方电缆、中天科技和亨通光电,这构成了高压海缆竞争格局的主要成因。
为什么晶相结构差异会成为500kV的门槛
海缆绝缘中应用最广泛的材料是交联聚乙烯,它导热性好、输送容量大、损耗低。但它也有明显短板:性能受工艺过程影响较大,材料本身对空间电荷的耐受能力较差,需采用特殊工艺处理过的交联聚乙烯材料。
难点恰恰出在“工艺过程”上。海缆本体的挤制绝缘与工厂接头时的绝缘恢复,本质上是两个互相独立的过程,本体绝缘与接头绝缘因此拥有不同的热历史,容易造成交联聚乙烯晶相结构不同。电压等级越高,绝缘材料被击穿的可能性越大,对制造工艺的要求也越高。与220kV海缆相比,500kV海缆绝缘工作场强更加集中,接头与本体之间的微小差异被进一步放大。
要保障本体绝缘与接头绝缘的稳定性、找到电树枝劣化或击穿的根本原因,就需要分析不同注塑方式下低密度聚乙烯熔体的密度差异所导致的接头绝缘晶相结构差异,并在此基础上进一步分析工厂接头与近接头海缆的绝缘性能差异。
三家龙头的格局如何形成
| 维度 | 情况 |
|---|---|
| 500kV交流海缆 | 具备生产能力的企业为东方电缆、中天科技、亨通光电 |
| 柔性直流海缆 | 具备生产能力的企业同样为上述三家 |
| 柔性直流领域 | 中天科技优势最大,大部分柔性直流海缆项目在其手中,400kV柔性直流海缆订单只有中天一家有 |
除技术门槛外,属地资源同样影响格局。以阳江的500kV柔性直流海缆项目为例,中天科技虽能拿到部分订单,但整体仍要受属地因素影响;而在本土企业技术相对薄弱的地区,如山东,中天科技的竞争优势则更为明显。
常见问题
500kV海缆为什么只有三家能做?
核心在于绝缘稳定性。500kV海缆绝缘工作场强更集中,本体绝缘与接头绝缘因热历史不同而产生的晶相结构差异,会直接带来工频击穿与电树枝发展特征的差异,微小缺陷即可引发劣化击穿,因而对制造工艺要求极高。目前具备生产能力的是东方电缆、中天科技和亨通光电。
交联聚乙烯晶相结构差异会带来什么影响?
晶相结构差异会导致工频击穿、电树枝发展等特征存在一定差异。在电压等级较低时这种差异尚可容纳,但500kV下绝缘工作场强集中,接头与本体绝缘的微小差异以及过渡绝缘的存在,都可能引起材料电树枝劣化甚至被击穿。
柔性直流海缆的难点和格局与500kV交流海缆一样吗?
不完全相同。柔性直流海缆的技术难点主要体现在绝缘加工上,工作温升后绝缘内最大场强可能由靠近导体屏蔽处向靠近绝缘屏蔽处迁移,因此对绝缘屏蔽和绝缘界面的完好性要求很高,导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽的三层共挤是最关键工序。格局上,具备生产能力的企业同样是东方电缆、中天科技和亨通光电三家,其中中天科技在柔性直流领域优势较为突出。