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聚乙烯电缆,特别是交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆,在高压输电中应用广泛。以下是聚乙烯电缆在高压输电中的应用要点:
高压直流输电(HVDC):XLPE绝缘电缆因其重量轻、工作温度高、输送功率大等优点,在高压直流输电工程中得到广泛应用。例如,1999年瑞典哥特兰岛2期工程首次商业化了XLPE挤出式直流电缆,电缆电压等级为80kV,输送功率为50MW。
性能特点:
高温稳定性:XLPE经过交联处理后,分子链间形成化学键,提高了耐热性,能在较高的运行温度下保持良好的电气性能。
优良的电气性能:XLPE具有低的介电常数和介质损耗角正切,能在高电压下提供优秀的绝缘性能,减少能量损失。
机械强度高:XLPE材料的硬度和韧性都比普通的聚乙烯好,更能承受外力冲击,对电缆的机械保护更为有利。
化学稳定性:XLPE对许多化学物质有良好的抵抗能力,不容易受到环境腐蚀,延长了电缆的使用寿命。
安装便利:XLPE电缆的热塑性使其在冷态下易于弯曲,便于敷设和接头制作。
应用场景:
远距离、大容量输电:适用于长距离、大容量的电力传输。
城市电网改造:用于城市电网改造,提高输电效率和可靠性。
跨区域联网:实现跨区域电网的互联互通。
海上风电接入:用于海上风电场与陆上电网的连接。
发电厂、变电站:在发电厂、变电站等电力系统中连接变压器、配电柜、控制柜等设备。
商业场所供电:应用于各种建筑、商场、酒店等商业场所的供电系统。
工业生产线:为工业生产线提供高效稳定的电力保障。
关键技术:包括绝缘设计、屏蔽结构、导体选择、护套材料等。例如,为了减少电场的不均匀性,高压交联聚乙烯电缆会采用金属屏蔽层和半导体屏蔽层。
研究进展:研究主要集中在解决XLPE电缆绝缘材料长期处于直流电场作用下存在的空间电荷积聚问题。例如,通过在主绝缘与增强绝缘间增加非线性控制层可以有效抑制界面电荷积聚。
国产化进程:我国高压电缆绝缘材料研制起步较晚,但已取得重大突破。例如,2022年,国内首条应用国产高压交联聚乙烯绝缘及屏蔽材料的220千伏高压电缆已在辽宁阜新220千伏新煤线投运,标志着国产绝缘材料高压电缆应用领域的里程碑。
综上所述,聚乙烯电缆,特别是XLPE绝缘电缆,因其优异的性能和广泛的应用,在高压输电中发挥着重要作用。随着技术的不断进步,XLPE电缆将在电力传输系统中发挥更大的作用。