采用架空輸電線路輸電，我國已經(jīng)實現(xiàn)了世界最高的輸電電壓等級±1100kV，但是采用直流電纜輸電，我國目前才僅僅突破±525kV，距離國際最高的±640kV還有很大的差距。到底是什么原因造成的？是技術(shù)的差距？還是材料的差距？

直流輸電技術(shù)具有長距離、大容量、低損耗的優(yōu)勢。

#電纜#

直流輸電可以通過架空輸電線路來實現(xiàn)，目前我國已經(jīng)掌握世界上最先進(jìn)的直流輸電技術(shù)，世界首個±1100千伏特高壓直流輸電工程由我國自主設(shè)計建設(shè)的昌吉—古泉±1100千伏特高壓工程。

直流輸電除了采用架空輸電線路來實現(xiàn)，還可以通過高壓直流電纜來實現(xiàn)，目前采用直流電纜輸電的形式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于島嶼供電、獨立電網(wǎng)互聯(lián)和海上風(fēng)電場進(jìn)網(wǎng)。

直流電纜輸電具有諸多優(yōu)勢。在直流電壓作用下，電纜無電容電流，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離送電。

直流電纜輸送容量大，直流場下絕緣材料不易電老化，壽命長。且絕緣介質(zhì)的直流擊穿場強(qiáng)為交流擊穿場強(qiáng)的2~3 倍以上。

高壓直流電纜是直流輸電的關(guān)鍵電力設(shè)備之一。目前直流電纜運行的工作溫度僅為70 ℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于交流電纜的90 ℃運行溫度。

因此使得直流電纜的載流量相比交流電纜要受到限制，而裸露在空氣中的特高壓直流架空輸電線路則不需要過多地考慮工作溫度的影響。

所以，電纜運行工作溫度限制是制約直流電纜電壓等級提升的因素之一。

我國直流電纜制造在國際上處于什么水平？

近年來，伴隨直流電纜絕緣材料和屏蔽材料取得技術(shù)突破，世界各國直流電纜的電壓等級都在提升。

日本已經(jīng)研制出了±500kV直流電纜，通過了長期驗證試驗。德國與北歐化工合作開發(fā)了±525kV、±640kV直流電纜，通過了型式試驗和預(yù)鑒定試驗。意大利已經(jīng)開發(fā)出基于非交聯(lián)絕緣技術(shù)的±600 kV 直流電纜。

我國高壓直流電纜的發(fā)展起步晚，但發(fā)展迅猛。2017年7 月底，我國中天科技成功研制了中國第一根±525kV直流電纜，同時也標(biāo)志著我國高壓直流電纜的制造技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

電纜絕緣材料和屏蔽材料是制約我國高壓電纜行業(yè)發(fā)展的最大因素。

與架空線路不同，電纜是要直接敷設(shè)在地下或者水底，因此，電纜需要裝設(shè)厚厚的保護(hù)層，簡單理解，就是絕緣層和屏蔽層。

同時，對于直流電纜，電纜運行時需要耐受直流電壓和沖擊電壓，電纜絕緣厚度需要根據(jù)直流電壓和沖擊電壓分別設(shè)計，一般取二者之中的最大值。

不同國家設(shè)計的直流電纜絕緣厚度有較大差異，日本的電纜公司研制±500kV 直流電纜絕緣厚度為23mm，德國公司研制的±525kV 直流電纜絕緣厚度約為27mm，中國科研機(jī)構(gòu)和電纜公司設(shè)計的±525kV 直流電纜絕緣厚度在27～30mm之間。

目前，大部分高壓直流電纜絕緣由交聯(lián)聚乙烯構(gòu)成。

交聯(lián)聚乙烯(XLPE)具有電導(dǎo)率低、載流子遷移率小、機(jī)械性能和耐溫性能好等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電力電纜絕緣領(lǐng)域，XLPE已經(jīng)成為高壓直流電纜的核心技術(shù)之一，我國高壓XLPE 直流電纜料主要依賴進(jìn)口。

也就是說，在我國高壓直流電纜制造技術(shù)快速發(fā)展的同時，電纜主絕緣材料和屏蔽層材料長期被國外企業(yè)壟斷。

電纜料與屏蔽料的研發(fā)面臨的技術(shù)壁壘很多，我國尚不能大規(guī)模批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定可靠的滿足高電壓等級直流電纜要求的電纜主絕緣材料與屏蔽料。

由于技術(shù)保密，國外電纜料企業(yè)只公布極其有限的產(chǎn)品信息，常為密度、熔融指數(shù)、力學(xué)性能（斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度）的下限、介電性能參數(shù)（直流電阻率、擊穿、損耗因子、介電常數(shù)等）的下限，通過這些參數(shù)無法達(dá)到區(qū)分絕緣性能和指導(dǎo)材料開發(fā)的目的。

同時，我國自主研發(fā)高壓直流電纜料面臨諸多技術(shù)層面的挑戰(zhàn)。

缺少了電纜絕緣材料和屏蔽材料研發(fā)制造核心技術(shù)，直流電纜的電壓等級提升將會受到嚴(yán)重制約。

其實直到今年四月，我國首條應(yīng)用國產(chǎn)絕緣材料高壓電纜才在遼寧省投運。

據(jù)了解，全國首條應(yīng)用國產(chǎn)高壓交聯(lián)聚乙烯絕緣及屏蔽材料的220千伏高壓電纜為阜新220千伏新煤線，這也是應(yīng)用國產(chǎn)絕緣材料的高壓電纜首次在國內(nèi)掛網(wǎng)運行。此前國內(nèi)110千伏及以上電纜的絕緣材料基本全部依賴進(jìn)口。

隨著直流輸電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，高壓電纜將成為未來能源電力工業(yè)發(fā)展中重要的電力設(shè)備。高壓電纜絕緣料和屏蔽料的國產(chǎn)化意義非凡，因為只有核心技術(shù)掌握在自己手里，才有真正的話語權(quán)！

相信，經(jīng)過長時間的不懈努力下，定能夠突破高壓電纜絕緣材料研發(fā)的核心技術(shù)，攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，研制出國產(chǎn)高壓電纜絕緣材料，實現(xiàn)高壓電纜料的國產(chǎn)化，生產(chǎn)出更高電壓等級的高壓電纜，助力我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。