海缆三层共挤工艺从实验室到批量制造,经历了绝缘材料与挤出参数探索、首条直流海缆示范工程验证、国产化设备与材料突破,以及向更高电压等级工艺升级等关键拐点。该工艺是直流海缆批量制造中最关键的工序,通过3个独立挤出机完成材料熔融塑化后推进至共挤机头,对导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽三层界面的光滑统一要求极高。
实验室与早期验证阶段
在实验室阶段,核心挑战在于交联聚乙烯绝缘材料的电气性能与挤出参数的匹配。直流海缆在工作温升后,绝缘内最大场强可能从靠近导体屏蔽处向绝缘屏蔽处迁移,因此对绝缘屏蔽和绝缘界面的完好性要求远高于交流海缆。早期研究主要围绕低密度聚乙烯熔体密度差异导致的晶相结构差异,以及不同注塑方式下接头绝缘的性能变化展开。
首条直流海缆示范工程与产业化
首条直流海缆示范工程(南澳工程±160 kV直流海底电缆) 是三层共挤工艺从实验室走向工程应用的核心拐点。该工程验证了导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽三层共挤工艺在实际生产中的可行性,并确立了“两个界面的光滑统一”作为直流海缆长期电气性能稳定的关键指标。此后,国内东方电缆、中天科技和亨通光电三家龙头企业逐步掌握了该工艺的批量制造能力。
国产化突破与更高电压等级升级
在国产化方面,中国石化已有一条产线能够生产交联聚乙烯,推动了绝缘材料国产化率的逐步提升。当前,三层共挤工艺正面向更高电压等级(如±500kV级柔性直流海缆)进行工艺升级,核心难点仍在于保证本体绝缘与接头绝缘的稳定性,以及近接头区域过渡绝缘的电树枝劣化控制。
常见问题
为什么三层共挤是直流海缆制造最关键的工序?
因为直流海缆在工作温升后,绝缘内最大场强可能迁移,对导体屏蔽、绝缘与绝缘屏蔽三层界面的光滑统一要求极高。三层共挤通过3个独立挤出机同时挤出,能减少界面缺陷,确保电场分布均匀和长期电气稳定性。
目前国内哪些企业能生产柔性直流海缆?
国内只有东方电缆、中天科技和亨通光电三家企业具备柔性直流海缆的生产能力。其中,中天科技在柔性直流领域优势较大,目前大部分柔性直流海缆项目由其承接。
三层共挤工艺如何支撑更高电压等级的海缆?
向更高电压等级(如±500kV级)升级时,三层共挤工艺需应对绝缘工作场强更集中的挑战,重点优化导体屏蔽与绝缘界面的光滑度,以及接头绝缘与本体绝缘的晶相结构一致性,以降低电树枝劣化和击穿风险。