1电力电缆及附件专业领域现状与发展概述

电力电缆与附件是电力系统主干线路和配网线路中用于传输和分配电能的关键产品，主要包括额定电压U0/U0.6/1kV~290/kV各电压等级的交流电力电缆与附件。其中，额定电压1.8/3kV及以下为低压电力电缆，3.6/6kV~26/35kV为中压电力电缆，66kV~110kV为高压电力电缆，220kV及以上为超高压电力电缆。近年来，我国推进了柔性直流电缆的开发与应用，包括额定电压Uo10kV~525kV内各电压等级的直流电力电缆与附件。

电力电缆基本上是按绝缘材料的种类区分。以XLPE绝缘材料为代表的挤包式固体绝缘电力电缆得到大量应用，同时还有少量(早期曾大量)使用的油浸纸绝缘(简称“MI电缆”)电力电缆及充油(简称“OF电缆”)纸绝缘电力电缆。“十三五”期间，超导电力电缆与GIL气体绝缘线路也得到了持续开发和工程应用。具有环保特性的PP(聚丙烯)热塑性绝缘材料被称为新型电力电缆，国内正处在开发和工程示范应用中。

电力电缆按使用场景分为陆地电缆和海底电缆。近年来，海底电缆得到了快速发展和大量应用，尤其是海上可再生能源(风力发电)的开发，促进了海底电缆的大量需求。

6kV及以上电力电缆需要配套相应电压等级的电缆附件。电缆附件包含终端和中间接头，包括绕包、模塑、冷缩、热缩、预制、组合等多种形式。

电力电缆无论是陆地电缆还是海底电缆，无论是交流电缆还是直流电缆，其特点是：电压等级范围广，从lkV到500kV，目前电压等级趋于更高；规格范围宽，从1.5 mm2到3500 mm2，目前趋于更大的导体截面。电力电缆既大量用于配电网，又是主干网络电能传输的重要基础和不可或缺的产品，传输容量越来越大，运行安全可靠性越来越重要。人们不仅关注电力电缆及附件的质量改善和技术提升，重要的是在研究电力电缆系统运行的可靠性，它包括系统的电气因素、机械因素、温度和环境因素以及相互间的相融与协同；还更加关注电力电缆系统运行的经济性和长久性，它包括电缆系统的传输容量、损耗、维护成本以及紧急状态下的快速恢复能力。因此，电力电缆系统面临着质量提升、运行经济、可靠与长久性要求，涉及材料创新、结构创新与制造工艺创新的挑战。面临着社会进步、城市发展、环境协调的新要求，涉及大容量、低损耗、敷设运维方便、实现智能控制的长距离输电地下电缆化的挑战，也面临着海洋资源、新能源开发和应用，涉及海底等复杂环境中电能安全输送可靠性的挑战。

近年来，我国线缆产业在上述领域都取得了长足进步，但也存在很多需要改进、完善和提升的空间。在制造领域，电力电缆制造的精细化管理、信息化与装备自动化、数字化的融合，实现高质量的智能制造和发展仍然在路上。在应用领域，高电压、大容量、长距离地下及海底输电网络的建设，对应材料和高端装备的开发应用，与先进国家的技术水平相比还存在较大差距。

2.35kV及以下电压等级的电力电缆

⑴市场需求

35kV及以下电压等级的电力电缆包括1.8/3kV及以下低压电力电缆和3.6/6kV~26/35kV中压电力电缆，广泛用于城区配电网、绿色建筑、智慧交通、石油石化、智能制造、资源与能源开发与利用、公共服务、海洋经济等各行各业，市场需求“十三五”期间稳步上升，“十三五”期末我国中低压电力电缆产量预期，见表2-2。

在“十三五”期间，随着我国城镇化率和经济发展总量的逐年提升，促进了大中型城市电网可靠性的建设，加快了交通与新能源产业的发展，助推了我国特高压坚强电网的快速建设与配电网的不断优化和发展，推动了我国线缆市场需求总量的提升。

从电线电缆需求结构来看，电力电缆仍占主要地位，电力电缆和电气装备电缆合计占比超过全部线缆产值规模的50%以上。35kV及以下电压等级的电力电缆及其材料已实现全国产化。预计“十四五”期间随着城镇化率的进一步提升，能源、交通、智能制造、“一带一路”走出去的拓展，35kV及以下电压等级电力电缆仍有较大的需求空间。

⑵现有装备产能

我国是全球最大的电线电缆生产国，线缆行业内企业数量众多，产能总体严重过剩，产能利用率在60%左右，中压电力电缆生产能力估计超过40万公里/年，实际需求按2019年市场不超过20万公里，开工率不足50%。

低压电力电缆生产能力估计超过了80万公里，开工率不超过60%。行业集中度非常低，生产装备新旧程度、自动化程度较低。据统计，35kV中压交联电缆三层共计生产线超过600条。尽管有大量的国产悬链式(简称CCV)交联生产线发挥了巨大作用，但服役时间部分长达20年以上。低压电力电缆亦如此，生产线装备水平与国外同类相比，投入不足，部分设备老化与运转状态不稳定，已严重制约企业的技术进步和发展，产品性能难以满足客户日益发展的新要求，导致制造过程材料消耗高、能耗高、运维成本高、效率低、市场竞争力低，生产的线缆品质良莠不齐。因此，急需淘汰这些服役时间长、效率低的落后产能，提升国产装备自动化、数字化、智能化水平，通过管理创新能力的提升，在推进信息化与装备自动化的基础上，使得电力电缆未来发展在优化调整基础上，满足客户对产品高质量的需求。

⑶技术创新及存在的问题

近年来，我国电线电缆制造业中众多企业对于35kV及以下电压等级的电力电缆为适应市场竞争，避免同质化的恶性竞争，其技术创新与技术进步主要体现在优化产品结构、采用新工艺与应用新材料方面，在保证质量的前提下控制制造成本。具体有以下几方面：

一是产品结构。中压电力电缆由圆形紧压导体正在向型线绞合导体过渡。在保证导体直流电阻符合标准规定的基础上，既减小导体外径、节省了材料，又改善了铜导体的导电率；较大规格的低压电力电缆导体由紧压扇形结构向非紧压束绞结构过渡，以充分利用导体单线的导电特性，避免因紧压变形导致单线导电率下降；铠装电力电缆的内衬层由绕包结构变为挤包结构，使其整体性能更优。

二是新工艺方面。对于中低压电力电缆的导体制造，目前行业中大多数企业普遍采用铜线拉丝退火一体设备工艺、框绞与高效率的束绞设备工艺。紫外光交联新工艺正在低压电缆生产中推广应用，以去除硅烷交联工艺必需的温水交联过程，缩短了生产周期。对于硅烷交联工艺，“一步法”交联工艺近年来也得到了较快的推广使用。

三是新材料应用方面。低压电缆正兴起采用紫外光交联绝缘料；为满足燃烧工况下的环境要求，低烟无卤护套料得到了大量使用，尤其是近两年来符合GB 31247标准规定的Bl级燃烧特性的低烟无卤护套料得到了开发和应用；为改善环境，使废旧电缆具有可回收处理，行业中已有企业联合高校和科研机构推进热塑性PP材料应用于中压电力电缆绝缘，作为目前广泛采用的XLPE材料的补充。

尽管中低压电力电缆市场需求量大，然而生产企业众多，技术与装备进入门槛低，技术壁垒低、同质化严重，产能过剩，装备老化、设备控制精度低，材料性能不稳定、交联过程副产物多，加之不少企业管理与创新能力不足，导致产品在市场上恶性竞争，拼价格拿订单，质量得不到保证，引发重大工程常常发生电缆故障和质量问题。这些问题包括电缆导体直流电阻值超标，绝缘热延伸、绝缘收缩不稳定、不达标，阻燃性能、透光率、护套热失重等指标不符合标准规定等。

⑷与国外先进水平比较及差距

我国现行中低压电力电缆的产品标准是基于国际电工委员会〔IEC)标准，产品标准性能指标与IEC标准规定总体保持一致。国内市场的多年实践证明，下游行业用户要求的中低压电力电缆产品的某些性能指标要严于现行标准，例如：对电缆结构尺寸的控制、屏蔽层与铠装层的控制、绝缘及护套相关性能指标的要求等。基于对电缆质量的考虑，用户端特别是重要用户在现行标准的基础上借鉴国外先进标准结合以往使用的经验积累，对需要关注的某些性能指标制订适合于本行业使用电缆及其性能要求的技术文件。我们也知道，国际电工委员会(IEC)标准是协调各国产品和技术水平的通用体系，而我国现行中低压电缆标准也并非是国际上最先进的标准，与国际上先进国家和地区标准相比，还有改进与提升的空间，如中压电力电缆的绝缘屏蔽结构优化、各种材料性能与应用的一致性、制造工艺的一致性控制以及各种使用场景下的寿命评估和载流量研究等。这些改进与提升是确保中低压电力电缆质量稳定与可靠性的基础。

⑸发展建议

基于我国对中低压电力电缆的大量需求、电缆行业的制造水平和装备水平、产品技术创新以及与国际先进水平的差距，对后续发展提出以下建议：

一是中低压电力电缆标准方面。结合我国三十多年来执行IEC标准、用户端中低压电力电缆的技术要求、进入国际市场的需要，建立具有中国特色的高质量中低压电力电缆产品及附件标准体系，包括产品标准、材料标准、用于典型的各种应用场景的敷设安装及运维规范等。

二是中低压电力电缆材料方面。目前大量使用的是XLPE绝缘(还有部分低压电力电缆使用PVC绝缘)，应该肯定XLPE材料应用于电缆绝缘是非常成熟的技术也是当今不可或缺的，基于对环境保护、制造过程优化和产品性能提升，需要加快新材料的研究、开发和应用进程，包括采用热塑性PP弹性体材料等。

三是有序淘汰落后装备，促进改造升级。基于中低压电力电缆当前行业产能过剩、生产装备先进与落后并存、产品质量参差不齐的现实，建议通过第三方专业机构制订评价规范，有序推动淘汰部分装备效率低下、能耗偏高、质量不稳定、运维成本高、影响环境的生产装备，鼓励改造升级，鼓励高性能生产装备、数字化与信息化技术和先进检测技术的应用。

四是生产中低压电力电缆的企业要加强管理创新。提升精益化管理、引导集聚和规模化，不断采用新工艺、新材料，提升产品性价比，用高质量的产品和服务满足客户需求，带动行业制造水平提升。

三、66kV-500kV电压等级的电力电缆 

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4. 与国外先进水平比较及差距

我国高压电力电缆采用进口的制造设备以及进口关键原材料， 产品质量控制水平综合较好。总体来说，高压电缆本体的产品质量能达到国外先进水平，部分产品还处于国际领先水平。从66kV 到500kV级高压电力电缆，我国均可以制造和工程应用。据不完全统计，高压电缆本体的故障率低于0.1次／百公里年，优于国外同类水平。

与国外先进水平相比，差距主要是电缆系统的设计能力和服务能力，这也是我国超高压电缆系统故障率较高的一个原因。需要指出的是，由于高压电缆在电网中是以系统呈现，特别是220kV及以上线路，要与电缆附件也就是终端和中间接头配合。因此，有效提高高压电缆附件的运行可靠性是降低电缆线路故障率的重要措施。此外，我国目前在500kV等级的电力电缆附件上，特别是中间接头，还存在工艺不稳定、工程经验积累不足等问题。

5．发展建议

鉴于我国高压和超高压电缆的发展现状，绝大部分电力电缆和附件都已经实现了国产化。对后续发展提出如下建议：

1) 高压和超高压电缆制造企业应提升质量与整体配套能力，重视质量改善、新工艺应用以及电缆附件的研发、生产与配套。同时，延伸产业链（如电缆施工甚至运维），从各环节促进电缆系统运行可靠性提升。

2) 积极开展新型高压电力电缆的研制和应用， 如新型绝缘材料高压电力电缆（热塑性绝缘）、特高压电力电缆、超导电缆等，为电缆产业链贡献中国智慧和中国力量。

3) 推动现有产品的创新，降低线路损耗，降低电缆系统故障率，提高运行可靠性，包括研究应用型线绞合导体、大长度绝缘挤出工艺、高可靠性的半导电缓冲层结构、平滑铝护套、铜丝屏蔽及综合护层等技术研究与应用。

四、海底电力电缆

1. 市场需求

我国是一个海洋大国，经预测各种海底电缆到2020年将达到3000km以上。由于疏挖江河、湖泊以及修筑水库大坝的需要，长江、黄河、怒江、钱塘江、珠江等水系的水下电缆应用也会越来越广泛。

近年来，海上风力因为更稳定持久，世界各国正在竞相追逐开发海上风电场，这也是我国风电产业发展的方向。

2018年，我国海上风电取得了明显进展，新增装机容量达到180万kW, 同比2017年增长55.2%, 连续六年保持增长，累计装机459万kW。海底电缆在海上风力发电上的应用拥有非常广阔的市场前景。此外，我国每年新建、维修海上石油平台需要用各类电缆13000km, 约有15%采用光电复合海底电缆和单一输送电力的海底电缆， 保守估计海底电缆的年用量约2000km。

据不完全统计，我国近邻国家及地区的海缆市场年均需求量约1500km。此外， 即将大规模开发的北极海洋也是一个巨大的海缆市场。东南亚各国目前还不具备海底电缆的生产能力， 不少本 区域性海底电缆从欧洲引进，耗费巨大。我国海底电缆的生产成本和运输成本均具有优势。光电复合海底电缆和海底交联电缆的增长较快。

2. 现有装备产能

截至2019年底，国内主要海缆生产厂家有：江苏中天科技股份有限公司、江苏亨通集团有限公司、 宁波东方电缆股份有限公司、 青岛汉缆股份有限公司、 山东万达电缆有限公司、 湖北乐星红旗电缆有限公司、江西吉恩重工有限公司等。

表2-3  国内主要海缆生产厂家装备及产能情况汇总

3. 国内典型工程应用

2019年1月15日， 舟山500kV联网输变电工程正式投运。目前该工程是浙江电网投资最大、 建设难度最高的500kV跨地区跨海联网工程。工程总投资46.2亿元，所需海缆单根长度18km。

2019年2月，南方主网与海南电网二回联网开始敷设施工，本项目的海底电缆采用500kV充汕纸绝缘电缆 （采用国外进口电缆及附件），单根无接头连续长度约32km。 是目前世界上单根长度最长的500kV交流海底电缆。

4. 与国外先进水平比较及差距

海底电力电缆的技术开发、制造和敷设安装运行在世界范围内已超过100年的历史。1916年美国旧金山敷设12kV交流三芯海底电缆、1932年哥伦比亚敷设115kV交流单芯海底电缆、1954年瑞典哥特兰岛敷设llOkV直流海底电缆， 已成为海底电缆当时的标志性工程。

世界各国已经建成数量诸多的海底电力电缆工程。电压等级随输电容量的增大也愈来愈高， 除了大量采用挤包XLPE绝缘电力电缆外，仍有部分海底电缆采用了纸绝缘(MI)传统电力电缆。由于XLPE绝缘应用于更高电压等级受限等因素， 普睿司曼公司于2016年实现了(PP) HPTE绝缘材料525kV/600kVHVDC电缆。目前计划中最长的高压直流海缆项目是首条连接英国和挪威的海底高压直流海缆项目NSNLink, 全长740km, 输电能力1400兆瓦，共需电缆长度达到1450km, 由英国国家电网公司National Grid和挪威国家电网公司Statnett共同出资建设，其中普睿司曼公司将提供和安装950km 海底电缆和陆地电缆；法国耐克森电缆公司负责峡湾、隧道和湖泊以及挪威陆地连接的高压直流海缆和地下电缆生产、供应和安装，全长约500km。

我国海底电缆工程发展至今尚不足40 年。在经验积累方面与国际海缆巨头确实存在着明显差距。据统计，目前已知国际上在役海缆安全运行时间最长的为50年（意大利SA.CO.I互联项目，200kV等级）。国内首次国产交联聚乙烯绝高压海底电缆工程 （舟山朱家尖至六横线， 110kV电压等级，由宁波东方电缆公司制造,自2007年投运以来，安全运行时间仅为12年。

国内海底电缆长度、中间接头和电缆寿命等一些关键技术指标， 决定于电缆的设计、 制造与安装水平。例如， 中间软接头制造技术在使用过程中的可靠性还需要检验。与此相比， 加拿大本土与温哥华岛联网是世界上第一个采用500kV交流海底电缆(OF电缆）联网的工程， 由两段组成(9km+30km, 中间用接头连接），从80年代投运至2005年， 已安全运行20 多年。

大长度产品对制造的稳定性、一致性要求非常高， 对装备的要求也非常高。目前，国内生产最大长度无中间接头三芯220kV海缆CXLPE电缆） 为26.9km(大连庄河海上风电项目，2018年）；最大长度无中间接头单芯220kV海缆为30.2km(江苏大丰海上风电项目，2017年）；最大长度无中间接头单芯500kV海缆为18km(舟山联网工程，2018年）。

海底电缆敷设在深海， 因此其产品应具有较强的抗水压、 抗水纵向侵入和化学侵入等性能， 并且能够承受海浪作用下的动态压力和安装维修时的压力等， 并能保证相对较长的使用寿命。表2-4 总结了近年来国内外部分典型泭缆工程概况，可以看出在海缆长度和敷设深度方面，国内与欧美发达国家还存在明显差距。

表2-4 典型海缆工程长度和敷设深度汇总

目前国内最大的敷缆船船长100.58m, 型宽30.48m, 型深6.1m, 满载吃水3.6m, 满载排水量10000吨， 配备载重量为6000吨的转盘， 缆盘直径为27m, 适用千超高压、 大截面、 大长度海底电缆敷设。国际上最大的敷缆船为在建的” 达芬奇” 号敷缆船，配备两个载重器分别为10000吨和7000 吨的转盘，适用水深达3000m, 最高航速14节， 配备了最先进的计算机控制定位系统和耐波系统。

由以上对比数据可以看出， 在海缆工程基础设施方面与欧美发达国家存在较为明显的差距。

5. 未来发展趋势及建议

随着能源结构的不断优化， 海上风电还是要在一定程度上继续开发， 另外岛屿间互联， 甚至跨国能源互联也会出现， 因此未来海缆是有一定的市场空间， 尤其是长距离的互联， 直流海缆是有优势的。然而，需要解决以下相关问题： 

1)关键原材料。对绝缘及半导电屏蔽等关键原材料， 国内生产企业要不断加强投入， 开发出满足交流及直流高压电缆所需的、 且得到业内广泛认可的性能优异的绝缘与半导电屏蔽材料。 

2)电缆附件。包括超高压电缆附件的应力锥、 工厂接头、 抢修接头、 直流电缆附件等应不断地完善， 包括其原材料。

3)电缆系统设计技术。应不断地提高电缆本身及电缆附件组成系统针对不同应用场景的系统设计以及选型技术水平，以满足环保、节能、长寿命等要求。

4)海缆敷设安装。与陆缆相比海缆的敷设安装经验和标准都相对缺乏，从近期的故障统计也说明了这一点，未来应加强此方面的工作。

5)海缆运行维护。海缆路由一般涉及海底段、登陆段、穿堤穿管段以及进入变电站室内等多个 复杂环境， 因此对海缆的运行维护应采取更加完善的手段和措施。

6)海缆故障的测试定位和抢修技术。海缆一旦出现故障，其测试定位是目前面临的技术难题，另外抢修也有较大的难度，后续对此要做更多研究。

（未完待续...)

（转自上缆所传媒）