高压电缆绝缘材料国产化进展突飞猛进，这一产

用于110千伏、220千伏、500千伏的国产高压电缆绝缘材料逐步实现工业化应用，将使我国高压电缆绝缘材料长期依赖进口的局面得到显著改善，为我国保障能源安全、助力“双碳”目标的实现贡献重要力量。


近日，中国石化所属燕山石化110千伏电缆绝缘料挂缆示范工程正式启动。该工程首次应用自主研发生产的高压电缆绝缘料，标志着国产高等级绝缘新材料实现工业化示范应用。


高压电缆作为远距离电力输送中的关键一环，绝缘材料在保障其安全运行中发挥着至关重要的作用。高压电缆绝缘材料国产化接连取得多项突破，并逐步实现工业化应用，将使其长期依赖进口的局面得到显著改善，将为我国保障能源安全、助力“双碳”目标实现贡献重要力量。



联合攻关找到高压绝缘材料“配方”


我国是全球第一大电缆制造国，但在高压电缆绝缘材料制造领域，却长期依赖进口，年进口量达10万吨，严重制约了我国高端电力装备的自主可控发展。


陈新认为，此前阻碍高压电缆绝缘材料国产化的主要困难来自于3个方面。首先，国内用于制造高压电缆绝缘材料的基础原材料性能不足，“电气性能比国外明显要低，击穿场强不到国外的60%，同时基础原材料中杂质含量高、流动稳定性也较差。”其次，国内对超高压电缆材料的配方组分以及各个组分间相互作用的研究十分薄弱，并无研制超高压电缆绝缘材料配方的经验可供参考。此外，不同配方的绝缘材料在从实验室中的小批量试验向工业化的大规模生产过渡中，性能可能会发生变化，保持放大后配方性能的工艺控制难度较高。


面对国外相关技术严密封锁、国内无相关经验需从零起步的情况，全球能源互联网研究院有限公司牵头，联合国内高校、制造厂商、科研院所开展多方协同攻关。项目组克服诸多困难，开展了仿真设计、材料研发、电缆制造、系统匹配、试验评价等关键技术研究，先后解决了国产绝缘基料分子结构调控优化、多场作用下空间电荷和电导非线性抑制、电缆系统多层介质界面绝缘电导匹配、大尺寸电缆挤出缺陷控制及击穿尺寸厚度效应抑制等多项技术难题。


研发绝缘材料，在实验室里做出样品只是第一步。如何走出实验室，走向工业化大批量制备往往是关键所在。从以“克”为单位计算的实验材料研发，到“百公斤级”的生产试验，再到“吨级”的大规模生产，数量级别的变化，可能导致材料性能的不稳定。为此，攻关团队协调制造企业、检测单位等优势资源参与科研攻关，试制了上百吨材料样品、数千米电缆样缆，前后经历9次型式试验，最终实现了绝缘材料、电缆系统不断迭代优化和性能稳步提升，成功研制出320千伏、500千伏直流电缆绝缘材料，初步建立了国产高压电缆绝缘材料的工艺配方。



国产绝缘材料市场潜力正在酝酿


虽然已成功破局，但国产绝缘材料仍有很长的路要走。陈新表示，目前我国高压直流电缆绝缘材料在高温耐电强度和高温体积电阻率稳定性方面与国外绝缘材料基本相当，已可以满足短距离500千伏陆地高压直流电缆的制造需求。但其在长时间连续挤出等方面还与国外存在一定差距，“国外可以实现70—130吨的单次连续挤出，国内还处于小于35吨的水平。”


但突破口已成功打开，市场潜力已在酝酿。据陈新估计，目前我国110千伏及以上高压电缆绝缘材料的年进口量近10万吨，而相关电缆产值超1000亿元。同时，国产产品在价格上还具有优势，如国产500千伏高压电缆绝缘材料的价格仅为国外同类产品的约70%。高压电缆产业链涉及石化基料、绝缘料复配、电缆挤出、试验评价、安装运维等诸多上下游相关产业，产业链长，如未来能实现全产业链的国产化，将对上下游产业产生十分明显的拉动作用。


如在发展迅速的海上风力发电领域，未来随着“双碳”目标推进，该领域将对高压电缆产生巨大需求。在当下海上风力发电量最大的欧洲，德国已规划了640公里的±525千伏高压直流输电走廊；英国同样规划了总长超过3000公里的高压直流输电项目。而今年9月，位于江苏如东的亚洲首条±400千伏直流海缆验收试验也顺利完成，已具备送电投运条件。未来，随着东部沿海多项海上风力发电项目的落成，我国有望成为世界第二大海上风力发电国。


陈新表示，接下来国产高压电缆绝缘材料将进一步提升性能，尤其是大长度成缆性能，并着重研究海缆工厂软接头技术，开发大长度海缆绝缘材料和海缆系统。


TPE材料在绝缘电缆的市场将得到提升


电线电缆行业是TPE材料的重要应用领域之一，用于电缆外被及绝缘层方面弹性体种类热塑性弹性体的种类很多，用于电缆外被及绝缘层方面的主要有聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）、苯乙烯类热塑性弹性体（SBC）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、聚酯类热塑性弹性体（TPEE）等。其中，由于TPO和SBC类极优良的绝缘阻抗性能，所以用于电缆外被及绝缘层的较多；而TPU，TPEE一般用于电缆外被，而TPE材料确是兼具塑料和橡胶的特性，被誉为“第三代合成橡胶”。


在TPE材料中，SBS苯乙烯嵌段共聚物占有重要的地位，是目前世界上产量很大、发展很快的一种可替代PVC、软硫化橡胶的环保热塑性弹性体材料。TPE材料可取代PVC用作电线电缆的绝缘材料，目前应用在低温、耐老化及需要良好触感的领域，特别是一些高档电子消费品领域，如数据线、耳机线、电子线、电源线、信号线等。


随着我国经济高速发展，高新技术不断更新，产品向高层次发展，低烟无卤电缆品种和数量将会逐渐增加，因此我们相信，低烟无卤系列电线电缆热塑性弹性体的市场占有率将会逐年增加，这是大势所趋势！TPE环保电缆将有力带动电缆行业发展，提升电缆生产企业竞争力，并在绿色实践和创新中，使电缆产业在可持续发展道路上越走越稳。


目前，电线电缆行业都开始采用阻燃TPE，大多要求不含卤素（鉴于卤素的毒性，业内多采用无卤阻燃剂），我们相信随着TPE材料在线缆行业的应用拓展，PVC材料单价持续的上涨，TPE批量生产的性价比优势将更加明显，可以预见，无卤阻燃TPE材料的需求将进一步加大。


耐火电缆需求增长


根据国际市场研究机构Markets and Markets日前发布的报告，2021-2026年全球耐火电缆市场年复合增长率约为3.3%。预计到2026年，全球防火电缆有望达到24.1亿美元！



随着公众提高对消防安全的认识，工业化和城市化的快速步伐，以及全球各国政府对消防安全法规的实施，耐火电缆的需求将在预测期内显着增加。


从绝缘材料来看，交联聚乙烯（XLPE）在2020年领跑耐火电缆市场，预计在预测期内也将占据该市场最大的份额。高热短路额定值、在全温度范围内保持优异的电气性能、在高温下抗热变形、优异的耐水性和低透水性、优异的耐化学性、高耐久性和长使用寿命是推动XLPE细分市场的增长。


从应用行业来看，预测期内，建筑与施工将成为耐火电缆市场中最大的细分市场。大众建筑安全意识的增强促进对耐火电缆的需求增加。耐火电缆在几乎所有商业和住宅建筑的配电中都有应用。越来越多的建筑活动正在推动建筑和建筑行业的耐火电缆市场。


从市场区域来看，亚太地区预计将占耐火电缆市场的最大份额。在预测期内，不断增长的人口和快速的城市化是推动该地区行业扩张的关键因素。电缆安装方便，保持电路的可靠性，能承受高温和火灾，确保人身安全。亚太地区国家不断增长的建筑和汽车行业等正在推动该地区耐火电缆的需求。


近年来，各行业对电气防火、高层建筑防火的重视程度不断提升，防火类特种电缆已越来越广泛地应用于高层建筑、购物中心、星级酒店、医院、剧场、会议中心、图书馆、博物馆、政府机关、机场、高铁站、地铁、轻轨等人口密集、对防火要求较高的场所。未来，为进一步切实保障人民财产安全，对防火类特种电缆的使用需求有望进一步提升。

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来源：贤集网
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