2023年是全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神的開局之年,更是“十四五”規(guī)劃的關(guān)鍵之年。這一年,線纜行業(yè)聚焦線纜制造全壽命周期,進(jìn)一步突破材料研發(fā)、設(shè)計仿真等基礎(chǔ)及共性技術(shù)研究;開發(fā)應(yīng)用增材制造、先進(jìn)高效、節(jié)能降耗等先進(jìn)工藝技術(shù);加強(qiáng)攻克高壓、超高壓、高溫超導(dǎo)等工業(yè)領(lǐng)域的特殊場景及前沿技術(shù);堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動、數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。不僅為線纜行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力的科技支撐,也為行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入持續(xù)的能動性。
《電線電纜》編輯部綜合2023年1月1日至12月31日間發(fā)表的科技論文,以“海纜”“重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用”“測試技術(shù)”等為線索,盤點(diǎn)2023年度線纜行業(yè)具有代表性的科技成果。
基于世界能源轉(zhuǎn)型、低碳戰(zhàn)略,以及近年來跨區(qū)域能源互濟(jì)互聯(lián)和海上風(fēng)電開發(fā)的蓬勃發(fā)展,論文介紹了國內(nèi)外近十年來海底電纜工程的發(fā)展情況,重點(diǎn)介紹了擠包絕緣海底電纜及繞包絕緣海底電纜的應(yīng)用及發(fā)展,對其中的典型海底電纜工程進(jìn)行了簡要分析。并分別從絕緣料和屏蔽料的角度,總結(jié)了海底電纜生產(chǎn)制造技術(shù)的現(xiàn)狀,展望了海底電纜的應(yīng)用前景。
——2023年第1期 / 黃小衛(wèi),李曉駿,左干清
目前,海底電纜的在線監(jiān)測方法種類繁多,其基本原理、主要功能、定位精度等各不相同。為比較分析不同在線監(jiān)測方法的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)一步提高海底電纜在線監(jiān)測技術(shù)水平和電纜故障定位精度。論文對國內(nèi)外最新的、主流的海底電纜在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行調(diào)研,對各種技術(shù)的特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行梳理,并有針對性地提出優(yōu)化和改進(jìn)海底電纜在線監(jiān)測技術(shù)的對策與建議。
——2023年第3期 / 邵森安,趙遠(yuǎn)濤,單潛瑜,周則威,黃若彬,唐祺
論文基于500kV海底電纜鎧裝及周圍護(hù)層存在損壞的情況,設(shè)計了水下原位修復(fù)方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)打撈修復(fù)方案,保護(hù)未受損絕緣;設(shè)計了從半導(dǎo)電護(hù)套到鎧裝層的各護(hù)層修復(fù)方法,并使用鈦合金夾具及彎曲限制器,實(shí)現(xiàn)對修復(fù)部位的保護(hù)。
通過力學(xué)計算及試驗(yàn),校核了修復(fù)部位的機(jī)械性能和彎曲限制器的可靠性,結(jié)果符合要求;隨后校核了彎曲限制器部位的載流量,彎曲限制器部位海底電纜埋深應(yīng)小于1500mm。最終確認(rèn),機(jī)械連接修復(fù)為鎧裝修復(fù)最佳方案,提高了海底電纜鎧裝損壞水下原位修復(fù)的安全性。
——2023年第3期 / 劉利剛,伏文如,陳 果,王佳佳,周遠(yuǎn)清,董吳磊
論文采用紅外光譜法和氣相色譜法檢測220kV海纜交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣擠出過程中的副產(chǎn)物,進(jìn)行測試和脫氣效率研究,并與常規(guī)脫氣型XLPE絕緣海纜制造過程中的碳排放進(jìn)行對比。
結(jié)果表明:①新型220kV XLPE絕緣線芯內(nèi)部含枯基醇、苯乙酮、甲烷副產(chǎn)物量隨著脫氣時間的增加迅速降低并趨于穩(wěn)定,相比常規(guī)220kV XLPE絕緣海纜線芯,脫氣效率可提升60%~80%;②不同絕緣位置副產(chǎn)物去除效率有所差異,相同脫氣時間下,絕緣中部含副產(chǎn)物量要顯著高于其他位置,絕緣外層含副產(chǎn)物量最低,含副產(chǎn)物量在脫氣一段時間后將趨于平衡;③相同規(guī)格海纜生產(chǎn)制造過程中,新型220kV XLPE絕緣海纜相比傳統(tǒng)220kV XLPE絕緣海纜能耗和碳排放可降低21%以上。有效縮短海纜的制造周期并降低成本,符合國家“綠色制造”的發(fā)展趨勢。
——2023年第3期 / 王文超,王海洋,趙囿林,杜強(qiáng),孫艷雨,劉利剛,陳杰
結(jié)合國內(nèi)已建的高壓直流海底電纜典型工程,論文以直流海纜的原材料成本和敷設(shè)成本作為典型經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),介紹了兩芯高壓直流海纜結(jié)構(gòu)設(shè)計,并分析對比不同工程單芯直流海纜和兩芯直流海纜的經(jīng)濟(jì)性和施工可行性。
結(jié)果可知:采用兩芯直流海纜的原材料成本增加,敷設(shè)成本減少。其中海捆型海纜原材料成本增加約13%~20%,敷設(shè)成本減少約22%~34%;護(hù)絞型海纜成本增加約25%~38%,敷設(shè)成本減少約13%~24%,隨著電壓等級和敷設(shè)距離的增加,兩芯直流海纜經(jīng)濟(jì)性逐漸提高。針對±525kV 3000mm2海捆和護(hù)絞兩種特高壓、大截面型式海纜,考慮設(shè)備尺寸和承載等方面,通過電纜敷設(shè)船上的設(shè)備能力計算分析,可知目前國內(nèi)外船舶能力暫不滿足需求,兩芯特高壓大截面直流海纜的施工可行性需要進(jìn)一步提高。
——2023年第3期 / 于洪淼,李盛濤,宗小香,孫李培,李江鵬,曹俊杰
論文依托國內(nèi)新建的某高壓海纜工程項(xiàng)目,對海上施工的氣象環(huán)境、施工船舶的定位和硬件設(shè)施提出了要求;并增加一個內(nèi)工棚,來控制電氣連接時的溫度與濕度。對中間接頭制作前后的相關(guān)光學(xué)和電氣性能進(jìn)行檢測,確保方案的有效實(shí)施和完工接頭的安全可靠。在電氣連接部分,為絕緣表面處理、絕緣回縮、界面壓力等問題給出了解決方法,其中電氣連接接頭選用了“品”字形的方案布置。在保證質(zhì)量和安全的前提下,方案選擇同步進(jìn)行光纖連接和接頭機(jī)械保護(hù)外殼安裝的施工。最后對制作好的中間接頭的沉放和后保護(hù)的方案進(jìn)行了介紹,豐富了我國海纜工程的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn),具有一定的參考價值。
——2023年第1期 / 孫亞峰,袁振欽,李居躍,程海港,于治雨,祝茂宇,馮標(biāo)
電力電纜外護(hù)套破損后,積水或空氣等外界物質(zhì)將通過破損點(diǎn)入侵電纜主絕緣,威脅電纜的安全運(yùn)行。論文介紹了直流電橋法、壓降比較法、跨步電壓法、音頻法和聲磁同步法等5種外護(hù)套故障定位方法及其定位原理,以及護(hù)層電流在外護(hù)套在線監(jiān)測和故障定位的原理和應(yīng)用。并總結(jié)了電力電纜外護(hù)套的故障定位及監(jiān)測技術(shù),并展望了未來發(fā)展趨勢。
論文最后得出以下結(jié)論:外護(hù)套的故障定位方法已比較成熟。其中直流電橋法和跨步電壓法的應(yīng)用最多,且適用的范圍較廣,未來的研究應(yīng)集中在儀器精度的提高;利用金屬護(hù)層電流對電纜外護(hù)套進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和故障定位是當(dāng)前的發(fā)展趨勢,但未來的研究可對多點(diǎn)故障進(jìn)行試驗(yàn)和仿真,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立故障數(shù)據(jù)庫以實(shí)現(xiàn)突破;在線監(jiān)測系統(tǒng)精確定位裝置設(shè)計已經(jīng)有相關(guān)研究,但其定位精度和抗干擾能力仍須提高;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)在外護(hù)套在線監(jiān)測的應(yīng)用鮮有報道,可集成到外護(hù)套在線監(jiān)測系統(tǒng)中,提高故障診斷的精度,提高工作效率。
——2023年第1期 / 江福章
高壓交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜的緩沖層因燒蝕而導(dǎo)致的線路故障已多次出現(xiàn),但原因尚無定論。為了探究燒蝕故障的原因,論文從電纜阻水帶緩沖層角度出發(fā),分析了阻水帶緩沖層含水率、電纜阻水類型和阻水帶緩沖層電性能等因素對燒蝕故障的影響。
結(jié)果表明:在電纜安裝或正式使用之前。對阻水帶緩沖層含水率、體積電阻、表面電阻和成品電纜緩沖層接觸電阻率等方面進(jìn)行檢測??蓽p少或避免電纜緩沖層燒蝕故障的發(fā)生。
——2023年第1期 / 周韞捷,李海,范玉軍,代娜
基于IEC 60287-1-1:2014和IEC60853-2:1989,作者建立了包含空氣間隙的穩(wěn)態(tài)和緊急狀態(tài)載流量計算模型,設(shè)計了短時間負(fù)荷和長時間負(fù)荷緊急狀態(tài)下電力電纜的載流量試驗(yàn)。
通過理論計算與試驗(yàn)結(jié)果對比得出,當(dāng)空氣間隙厚度取0.5mm時,穩(wěn)態(tài)載流量理論計算結(jié)果與試驗(yàn)值結(jié)果的相對偏差為0.7%。并結(jié)合理論計算和試驗(yàn)測量,研究了110kV高壓陸纜地電的緊急狀態(tài)載流量,得出緊急狀態(tài)載流量的理論計算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的相對偏差在1.0%以內(nèi),可為緊急狀態(tài)下的電纜載流量能力計算提供工程參考。
——2023年第2期 / 申永濤,侯林林
論文研究了35kV改性聚丙烯材料的性能及其生產(chǎn)工藝,對改性聚丙烯材料進(jìn)行性能測試分析,并對絕緣線芯生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。最終通過絕緣線芯的生產(chǎn)制造,發(fā)現(xiàn)并解決了機(jī)頭加溫系統(tǒng)、硫化管冷卻系統(tǒng)的設(shè)備適用性問題,解決了絕緣屏蔽表面不光滑、絕緣線芯脹氣鼓包等問題。
采用經(jīng)測試驗(yàn)證的改性PP材料及優(yōu)化的工藝技術(shù)試制的ZC-PPV22-26/35 3×400電纜,經(jīng)第三方檢測機(jī)構(gòu)檢測,滿足設(shè)計要求。進(jìn)一步說明了材料性能測試分析結(jié)果及生產(chǎn)問題的解決對批量生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品起到了重要作用。
——2023年第2期 / 曲國安,趙新院,曲行峰,張延林,王炫杰,張 鵬,燕宏宇
中壓電纜中間接頭受潮容易導(dǎo)致絕緣劣化,是線路異常和停電事故的重要原因。論文研究電纜中間接頭受潮擴(kuò)散路徑,摸清接頭引起水分入侵的部位具有重要的工程價值。并通過不同接頭樣本加速受潮試驗(yàn),研究了實(shí)際中間接頭內(nèi)部水分?jǐn)U散規(guī)律,包括水分入侵部位、擴(kuò)散路徑。
得出以下結(jié)論:防水膠帶-PVC界面在潮濕環(huán)境下黏合性能急劇下降,導(dǎo)致水分從外界環(huán)境進(jìn)入中間接頭外側(cè)界面。此外,鎧裝處連接線的存在,使得水分由一端擴(kuò)散至另一端。由于銅屏蔽層存在斷口,外界水分容易進(jìn)一步向本體進(jìn)行擴(kuò)散。中間接頭主體內(nèi)部 XLPE-SiR界面主要以軸向擴(kuò)散為主,徑向擴(kuò)散深度極為有限,且軸向擴(kuò)散受重力因素影響較小,呈現(xiàn)軸向均勻推進(jìn)。
——2023年第5期 / 徐曉峰,朱光亞
論文介紹了梯形等效熱路模型的建立方法,給出了分層確定損耗、熱阻、熱容等參數(shù),并計算外加任意負(fù)荷下電纜暫態(tài)溫升的分析流程。以單芯電纜在階躍負(fù)荷下的溫升特性為例,驗(yàn)證了模型及程序的有效性。在此基礎(chǔ)上,針對三芯海纜結(jié)構(gòu)提出了基于熱阻相等原則的等效方案,并以330kV 3×1000mm2電纜為例,在典型風(fēng)電場波動負(fù)荷作用下,研究了電纜溫度隨時間的變化特性,程序計算結(jié)果與有限元仿真數(shù)據(jù)一致。
研究表明,直埋電纜熱時間常數(shù)大,具備良好的短時過載及波動過載能力;利用等效熱路模型及程序算法可確定單芯及多芯電纜的暫態(tài)熱場響應(yīng)特性,從而為海上風(fēng)電負(fù)荷送出海纜的線芯優(yōu)化選型及負(fù)載參數(shù)設(shè)計提供了依據(jù)和參考。
——2023年第6期 / 但京民,李文清,崔戎艦,劉英,李健,吳高波
論文介紹了飛行汽車機(jī)翼用特種電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括導(dǎo)體和屏蔽層的結(jié)構(gòu)設(shè)計、絕緣和護(hù)套擠出工藝設(shè)計,以及電纜成品特殊性能試驗(yàn)方法設(shè)計等。導(dǎo)體選用多股軟銅線絞合,并另加銅箔絲作為加強(qiáng)元件;絕緣采用特殊制備的不同性能硅橡膠雙層擠出,內(nèi)層為阻燃高耐熱硅橡膠,外層為阻燃高強(qiáng)度硅橡膠;屏蔽層由內(nèi)外雙層組成,內(nèi)層為鍍錫銅絲另加反彈絲和加強(qiáng)絲編織,外層為鋁塑復(fù)合帶繞包;護(hù)套采用特殊制備的不同性能硅橡膠雙層擠出,內(nèi)層為阻燃高耐熱陶瓷化硅橡膠,外層為高強(qiáng)度高耐磨硅橡膠。
采用該結(jié)構(gòu)設(shè)計的電纜,不但提高了導(dǎo)體的抗扭轉(zhuǎn)性和柔軟性、提升了絕緣的耐超載性和阻燃性,也提高了屏蔽效能和電纜整體的抗扭轉(zhuǎn)特性,耐扭轉(zhuǎn)性能以及超載性能指標(biāo)均符合飛行汽車供電系統(tǒng)的要求。為國內(nèi)飛行汽車機(jī)翼用特種電纜提供了技術(shù)支持。
——2023年第2期 / 陳帥雨,取立群,海旭強(qiáng),盧勝軍
隨著國家《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》等發(fā)展規(guī)劃和實(shí)施方案的落地實(shí)施,國內(nèi)航空產(chǎn)業(yè)將迎來高速發(fā)展階段,越來越多的中頻設(shè)備被用于飛機(jī)上,與之配套的400Hz中頻飛機(jī)用低耗平衡軟電纜的用量大幅度增長。論文介紹了新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜的使用特點(diǎn)和性能要求,通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和絕緣材料的優(yōu)化設(shè)計,以及設(shè)備和工藝的改進(jìn),研制出了性能更優(yōu)、使用壽命更長的新型飛機(jī)用中頻低耗平衡軟電纜,可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。
——2023年第4期 / 李斌,周垚,邵威威,李峰,劉興萬,王相文
針對核電站堆外核測量系統(tǒng)熱中子探測器信號傳輸需求,作者研制了可用于該系統(tǒng)安全殼內(nèi)使用的四同軸有機(jī)電纜組件,提出了電纜及配套連接器的設(shè)計方案。根據(jù)傳輸信號的特點(diǎn)及安全殼內(nèi)特殊的使用環(huán)境、功能要求和核安全級電纜的規(guī)定,將該電纜的鑒定試驗(yàn)分為電纜材料性能試驗(yàn)、電氣性能試驗(yàn)和專項(xiàng)試驗(yàn)三大類,介紹了詳細(xì)的試驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)要求和測試結(jié)果,可為類似產(chǎn)品的研制提供參考。
——2023年第6期 / 孫光智,周國華,李昆鵬,劉彥,劉海峰,葛孟團(tuán),秦子凱,馮紅藝
在小型化耐輻照抗干擾同軸電纜的常規(guī)核電電纜性能基礎(chǔ)上,通過研制絕緣材料、設(shè)計電纜結(jié)構(gòu)、調(diào)整生產(chǎn)工藝等方法,作者成功研制出新型的核反應(yīng)堆堆芯探測器電纜。與原有核電站核反應(yīng)堆堆芯探測器電纜相比,研制成的電纜具備外徑為12.3mm、累計輻照劑量為1.0×106Gy、轉(zhuǎn)移阻抗為28mΩ·m-1等特性,滿足實(shí)際使用場景需求。
該小型化耐輻照抗干擾同軸電纜具有電纜線徑較小、柔軟易彎曲、使用壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、耐輻照水平優(yōu)越等特點(diǎn),在新設(shè)計的堆型中適用性較廣,可廣泛應(yīng)用于小型研究堆堆芯水位探測器等各堆內(nèi)各部位,滿足船級核測電纜的使用環(huán)境需求,為我國核電事業(yè)的發(fā)展提供了有力的支持。
——2023年第6期 / 倪勇,劉旌平,洪寧寧
鋁合金芯固定敷設(shè)用電纜在風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒內(nèi)的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟。為進(jìn)一步滿足市場需求,作者設(shè)計了鋁合金芯軟電纜,用于替代塔筒上端銅芯耐扭電纜。并通過扭轉(zhuǎn)試驗(yàn),分析了扭轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)體斷絲率與扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)長度及導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的相關(guān)性,并結(jié)合實(shí)際使用場景對鋁合金芯耐扭電纜的應(yīng)用可行性進(jìn)行了研究。
試驗(yàn)表明:鋁合金軟導(dǎo)體在經(jīng)受扭轉(zhuǎn)后的斷絲率與扭轉(zhuǎn)長度、扭轉(zhuǎn)角度、導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和非金屬材料等相關(guān);經(jīng)優(yōu)化設(shè)計,鋁合金軟導(dǎo)體扭轉(zhuǎn)后的斷絲率降到了最低,滿足了用戶需求,驗(yàn)證了風(fēng)力發(fā)電用耐扭電纜以鋁代銅的可行性。
——2023年第5期 / 馬遼林,楊奇鋒,胡湘華,黃鈺棋,李華斌
結(jié)合客戶要求,作者開發(fā)了一種5G微基站室內(nèi)布放用微型扁平光電混合纜,該混合纜具有結(jié)構(gòu)尺寸小、質(zhì)量輕、功耗低等特點(diǎn)。并對光電混合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝及三套不同擠塑模具的應(yīng)用效果進(jìn)行研究。最后測試了光電混合纜的機(jī)械性能、環(huán)境性能與電氣性能。
結(jié)果表明,滿足微基站(如皮基站、飛基站等)5G室內(nèi)信號深度覆蓋的通信需求,通過了各項(xiàng)性能試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證,具有廣闊的應(yīng)用前景。
——2023年第4期 / 常國慶,任明當(dāng),莫敏暉
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來源 | 上纜所傳媒
文字 | 朱 莉
編輯 | 常 佳
審核 | 何曉芳
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