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【学术精选】盘点2023年线缆行业重要技术进展及研究热点(上)

来源: 作者: 时间:2023-02-28

2023年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,更是“十四五”规划的关键之年。这一年,线缆行业聚焦线缆制造全寿命周期,进一步突破材料研发、设计仿真等基础及共性技术研究;开发应用增材制造、先进高效、节能降耗等先进工艺技术;加强攻克高压、超高压、高温超导等工业领域的特殊场景及前沿技术;坚持创新驱动、数字化转型升级。不仅为线缆行业高质量发展提供了有力的科技支撑,也为行业创新发展注入持续的能动性。


《电线8868体育》编辑部综合2023年1月1日至12月31日间发表的科技论文,以“海缆”“重点领域应用”“测试技术”等为线索,盘点2023年度线缆行业具有代表性的科技成果。




海缆强劲驱动
助力绿色转型





《国内外海底8868体育工程现状及展望》


基于世界能源转型、低碳战略,以及近年来跨区域能源互济互联和海上风电开发的蓬勃发展,论文介绍了国内外近十年来海底8868体育工程的发展情况,重点介绍了挤包绝缘海底8868体育及绕包绝缘海底8868体育的应用及发展,对其中的典型海底8868体育工程进行了简要分析。并分别从绝缘料和屏蔽料的角度,总结了海底8868体育生产制造技术的现状,展望了海底8868体育的应用前景。


——2023年第1期 / 黄小卫,李晓骏,左干清




《国内外海底8868体育在线监测技术调研综述》


目前,海底8868体育的在线监测方法种类繁多,其基本原理、主要功能、定位精度等各不相同。为比较分析不同在线监测方法的优缺点,进一步提高海底8868体育在线监测技术水平和8868体育故障定位精度。论文对国内外最新的、主流的海底8868体育在线监测技术进行调研,对各种技术的特性和优缺点进行梳理,并有针对性地提出优化和改进海底8868体育在线监测技术的对策与建议。


——2023年第3期 / 邵森安,赵远涛,单潜瑜,周则威,黄若彬,唐祺




《500kV海底8868体育铠装损坏水下原位修复研究》


论文基于500kV海底8868体育铠装及周围护层存在损坏的情况,设计了水下原位修复方案代替传统打捞修复方案,保护未受损绝缘;设计了从半导电护套到铠装层的各护层修复方法,并使用钛合金夹具及弯曲限制器,实现对修复部位的保护。


通过力学计算及试验,校核了修复部位的机械性能和弯曲限制器的可靠性,结果符合要求;随后校核了弯曲限制器部位的载流量,弯曲限制器部位海底8868体育埋深应小于1500mm。最终确认,机械连接修复为铠装修复最佳方案,提高了海底8868体育铠装损坏水下原位修复的安全性。


——2023年第3期 / 刘利刚,伏文如,陈 果,王佳佳,周远清,董吴磊




《220kV XLPE绝缘海缆脱气效率和低碳性研究》


论文采用红外光谱法和气相色谱法检测220kV海缆交联聚乙烯(XLPE)绝缘挤出过程中的副产物,进行测试和脱气效率研究,并与常规脱气型XLPE绝缘海缆制造过程中的碳排放进行对比。


结果表明:①新型220kV XLPE绝缘线芯内部含枯基醇、苯乙酮、甲烷副产物量随着脱气时间的增加8868体育降低并趋于稳定,相比常规220kV XLPE绝缘海缆线芯,脱气效率可提升60%~80%;②不同绝缘位置副产物去除效率有所差异,相同脱气时间下,绝缘中部含副产物量要显著高于其他位置,绝缘外层含副产物量最低,含副产物量在脱气一段时间后将趋于平衡;③相同规格海缆生产制造过程中,新型220kV XLPE绝缘海缆相比传统220kV XLPE绝缘海缆能耗和碳排放可降低21%以上。有效缩短海缆的制造周期并降低成本,符合国家“绿色制造”的发展趋势。


——2023年第3期 / 王文超,王海洋,赵囿林,杜强,孙艳雨,刘利刚,陈杰




《两芯高压直流海缆的经济性及施工可行性分析》


结合国内已建的高压直流海底8868体育典型工程,论文以直流海缆的原材料成本和敷设成本作为典型经济性指标,介绍了两芯高压直流海缆结构设计,并分析对比不同工程单芯直流海缆和两芯直流海缆的经济性和施工可行性。


结果可知:采用两芯直流海缆的原材料成本增加,敷设成本减少。其中海捆型海缆原材料成本增加约13%~20%,敷设成本减少约22%~34%;护绞型海缆成本增加约25%~38%,敷设成本减少约13%~24%,随着电压等级和敷设距离的增加,两芯直流海缆经济性逐渐提高。针对±525kV 3000mm²海捆和护绞两种特高压、大截面型式海缆,考虑设备尺寸和承载等方面,通过8868体育敷设船上的设备能力计算分析,可知目前国内外船舶能力暂不满足需求,两芯特高压大截面直流海缆的施工可行性需要进一步提高。


——2023年第3期 / 于洪淼,李盛涛,宗小香,孙李培,李江鹏,曹俊杰




《海底复合8868体育海上中间接头施工案例解析》


论文依托国内新建的某高压海缆工程项目,对海上施工的气象环境、施工船舶的定位和硬件设施提出了要求;并增加一个内工棚,来控制电气连接时的温度与湿度。对中间接头制作前后的相关光学和电气性能进行检测,确保方案的有效实施和完工接头的安全可靠。在电气连接部分,为绝缘表面处理、绝缘回缩、界面压力等问题给出了解决方法,其中电气连接接头选用了“品”字形的方案布置。在保证质量和安全的前提下,方案选择同步进行光纤连接和接头机械保护外壳安装的施工。最后对制作好的中间接头的沉放和后保护的方案进行了介绍,丰富了我国海缆工程的项目经验,具有一定的参考价值。


——2023年第1期 / 孙亚峰,袁振钦,李居跃,程海港,于治雨,祝茂宇,冯标




先进测试技术创新
关键性能指标揭秘





《电力8868体育外护套的故障定位及监测技术》


电力8868体育外护套破损后,积水或空气等外界物质将通过破损点入侵8868体育主绝缘,威胁8868体育的安全运行。论文介绍了直流电桥法、压降比较法、跨步电压法、音频法和声磁同步法等5种外护套故障定位方法及其定位原理,以及护层电流在外护套在线监测和故障定位的原理和应用。并总结了电力8868体育外护套的故障定位及监测技术,并展望了未来发展趋势。


论文最后得出以下结论:外护套的故障定位方法已比较成熟。其中直流电桥法和跨步电压法的应用最多,且适用的范围较广,未来的研究应集中在仪器精度的提高;利用金属护层电流对8868体育外护套进行实时监测和故障定位是当前的发展趋势,但未来的研究可对多点故障进行试验和仿真,利用大数据技术建立故障数据库以实现突破;在线监测系统精确定位装置设计已经有相关研究,但其定位精度和抗干扰能力仍须提高;神经网络和专家系统在外护套在线监测的应用鲜有报道,可集成到外护套在线监测系统中,提高故障诊断的精度,提高工作效率。


——2023年第1期 / 江福章




《高压XLPE8868体育缓冲层烧蚀故障原因与检测关键技术》


高压交联聚乙烯(XLPE)8868体育的缓冲层因烧蚀而导致的线路故障已多次出现,但原因尚无定论。为了探究烧蚀故障的原因,论文从8868体育阻水带缓冲层角度出发,分析了阻水带缓冲层含水率、8868体育阻水类型和阻水带缓冲层电性能等因素对烧蚀故障的影响。


结果表明:在8868体育安装或正式使用之前。对阻水带缓冲层含水率、体积电阻、表面电阻和成品8868体育缓冲层接触电阻率等方面进行检测。可减少或避免8868体育缓冲层烧蚀故障的发生。


——2023年第1期 / 周韫捷,李海,范玉军,代娜




《高压电力8868体育紧急状态下载流量计算方法研究及验证》


基于IEC 60287-1-1:2014和IEC60853-2:1989,作者建立了包含空气间隙的稳态和紧急状态载流量计算模型,设计了短时间负荷和长时间负荷紧急状态下电力8868体育的载流量试验。


通过理论计算与试验结果对比得出,当空气间隙厚度取0.5mm时,稳态载流量理论计算结果与试验值结果的相对偏差为0.7%。并结合理论计算和试验测量,研究了110kV高压陆缆地电的紧急状态载流量,得出紧急状态载流量的理论计算结果与试验结果的相对偏差在1.0%以内,可为紧急状态下的8868体育载流量能力计算提供工程参考。


——2023年第2期 / 申永涛,侯林林




《35kV改性聚丙烯材料性能测试分析及生产问题解决》


论文研究了35kV改性聚丙烯材料的性能及其生产工艺,对改性聚丙烯材料进行性能测试分析,并对绝缘线芯生产过程中出现的问题进行分析解决。最终通过绝缘线芯的生产制造,发现并解决了机头加温系统、硫化管冷却系统的设备适用性问题,解决了绝缘屏蔽表面不光滑、绝缘线芯胀气鼓包等问题。


采用经测试验证的改性PP材料及优化的工艺技术试制的ZC-PPV22-26/35 3×4008868体育,经第三方检测机构检测,满足设计要求。进一步说明了材料性能测试分析结果及生产问题的解决对批量生产出合格的产品起到了重要作用。


——2023年第2期 / 曲国安,赵新院,曲行峰,张延林,王炫杰,张 鹏,燕8868体育




《中压8868体育中间接头受潮规律试验》


中压8868体育中间接头受潮容易导致绝缘劣化,是线路异常和停电事故的重要原因。论文研究8868体育中间接头受潮扩散路径,摸清接头引起水分入侵的部位具有重要的工程价值。并通过不同接头样本加速受潮试验,研究了实际中间接头内部水分扩散规律,包括水分入侵部位、扩散路径。


得出以下结论:防水胶带-PVC界面在潮湿环境下黏合性能急剧下降,导致水分从外界环境进入中间接头外侧界面。此外,铠装处连接线的存在,使得水分由一端扩散至另一端。由于铜屏蔽层存在断口,外界水分容易进一步向本体进行扩散。中间接头主体内部 XLPE-SiR界面主要以轴向扩散为主,径向扩散深度极为有限,且轴向扩散受重力因素影响较小,呈现轴向均匀推进。


——2023年第5期 / 徐晓峰,朱光亚




《直埋8868体育的暂态温升特性及波动负荷输送能力研究》


论文介绍了梯形等效热路模型的建立方法,给出了分层确定损耗、热阻、热容等参数,并计算外加任意负荷下8868体育暂态温升的分析流程。以单芯8868体育在阶跃负荷下的温升特性为例,验证了模型及程序的有效性。在此基础上,针对三芯海缆结构提出了基于热阻相等原则的等效方案,并以330kV 3×1000mm²8868体育为例,在典型风电场波动负荷作用下,研究了8868体育温度随时间的变化特性,程序计算结果与有限元仿真数据一致。


研究表明,直埋8868体育热时间常数大,具备良好的短时过载及波动过载能力;利用等效热路模型及程序算法可确定单芯及多芯8868体育的暂态热场响应特性,从而为海上风电负荷送出海缆的线芯优化选型及负载参数设计提供了依据和参考。


——2023年第6期 / 但京民,李文清,崔戎舰,刘英,李健,吴高波




攻关核心技术
拓展重点领域应用





《飞行汽车机翼用特种8868体育的结构设计》


论文介绍了飞行汽车机翼用特种8868体育的结构设计,包括导体和屏蔽层的结构设计、绝缘和护套挤出工艺设计,以及8868体育成品特殊性能试验方法设计等。导体选用多股软铜线绞合,并另加铜箔丝作为加强元件;绝缘采用特殊制备的不同性能硅橡胶双层挤出,内层为阻燃高耐热硅橡胶,外层为阻燃高强度硅橡胶;屏蔽层由内外双层组成,内层为镀锡铜丝另加反弹丝和加强丝编织,外层为铝塑复合带绕包;护套采用特殊制备的不同性能硅橡胶双层挤出,内层为阻燃高耐热陶瓷化硅橡胶,外层为高强度高耐磨硅橡胶。


采用该结构设计的8868体育,不但提高了导体的抗扭转性和柔软性、提升了绝缘的耐超载性和阻燃性,也提高了屏蔽效能和8868体育整体的抗扭转特性,耐扭转性能以及超载性能指标均符合飞行汽车供电系统的要求。为国内飞行汽车机翼用特种8868体育提供了技术支持。


——2023年第2期 / 陈帅雨,取立群,海旭强,卢胜军




《低氟析出宇航用交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘电线8868体育的研制与应用》


随着国家《“十四五”民用航空发展规划》等发展规划和实施方案的落地实施,国内航空产业将迎来高速发展阶段,越来越多的中频设备被用于飞机上,与之配套的400Hz中频飞机用低耗平衡软8868体育的用量大幅度增长。论文介绍了新型飞机用中频低耗平衡软8868体育的使用特点和性能要求,通过对产品结构和绝缘材料的优化设计,以及设备和工艺的改进,研制出了性能更优、使用寿命更长的新型飞机用中频低耗平衡软8868体育,可以替代进口产品。


——2023年第4期 / 李斌,周垚,邵威威,李峰,刘兴万,王相文




《一种核测仪表用四同轴有机8868体育组件的研制》


针对核电站堆外核测量系统热中子探测器信号传输需求,作者研制了可用于该系统安全壳内使用的四同轴有机8868体育组件,提出了8868体育及配套连接器的设计方案。根据传输信号的特点及安全壳内特殊的使用环境、功能要求和核安全级8868体育的规定,将该8868体育的鉴定试验分为8868体育材料性能试验、电气性能试验和专项试验三大类,介绍了详细的试验项目、检验要求和测试结果,可为类似产品的研制提供参考。


——2023年第6期 / 孙光智,周国华,李昆鹏,刘彦,刘海峰,葛孟团,秦子凯,冯红艺




《小型化耐辐照抗干扰同轴8868体育研制》

在小型化耐辐照抗干扰同轴8868体育的常规核电8868体育性能基础上,通过研制绝缘材料、设计8868体育结构、调整生产工艺等方法,作者成功研制出新型的核反应堆堆芯探测器8868体育。与原有核电站核反应堆堆芯探测器8868体育相比,研制成的8868体育具备外径为12.3mm、累计辐照剂量为1.0×106Gy、转移阻抗为28mΩ·m-1等特性,满足实际使用场景需求。


该小型化耐辐照抗干扰同轴8868体育具有8868体育线径较小、柔软易弯曲、使用寿命长、抗干扰能力强、耐辐照水平优越等特点,在新设计的堆型中适用性较广,可广泛应用于小型研究堆堆芯水位探测器等各堆内各部位,满足船级核测8868体育的使用环境需求,为我国核电事业的发展提供了有力的支持。


——2023年第6期 / 倪勇,刘旌平,洪宁宁




《风力发电用铝合金芯耐扭8868体育应用可行性》

铝合金芯固定敷设用8868体育在风力发电机塔筒内的应用技术已经发展成熟。为进一步满足市场需求,作者设计了铝合金芯软8868体育,用于替代塔筒上端铜芯耐扭8868体育。并通过扭转试验,分析了扭转过程中导体断丝率与扭转角度、扭转长度及导体结构的相关性,并结合实际使用场景对铝合金芯耐扭8868体育的应用可行性进行了研究。


试验表明:铝合金软导体在经受扭转后的断丝率与扭转长度、扭转角度、导体结构和非金属材料等相关;经优化设计,铝合金软导体扭转后的断丝率降到了最低,满足了用户需求,验证了风力发电用耐扭8868体育以铝代铜的可行性。


——2023年第5期 / 马辽林,杨奇锋,胡湘华,黄钰棋,李华斌




《微基站用微型扁平光电混合缆的设计》

结合客户要求,作者开发了一种5G微基站室内布放用微型扁平光电混合缆,该混合缆具有结构尺寸小、质量轻、功耗低等特点。并对光电混合缆的结构设计、制造工艺及三套不同挤塑模具的应用效果进行研究。最后测试了光电混合缆的机械性能、环境性能与电气性能。


结果表明,满足微基站(如皮基站、飞基站等)5G室内信号深度覆盖的通信需求,通过了各项性能试验和现场应用验证,具有广阔的应用前景。


——2023年第4期 / 常国庆,任明当,莫敏晖



《电线8868体育》 1958 年正式创刊,8868体育有限公司主办,是电线8868体育行业的电工技术类科技期刊。及时、全面地刊载国内外电线8868体育行业专业领域的新理论、新方法、新技术、新成果,引导基础研究和应用研究融会贯通,推动学科交叉融合,为电线8868体育的研究、设计、制造和应用等方面构建学术交流和科技开放平台。主要栏目有综述、线缆产品、线缆材料、测试技术、敷设运行、工艺设备和经验交流等。欢迎来稿!

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来源 | 上缆所传媒


文字 | 朱   莉

编辑 | 常   佳

审核 | 何晓芳


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