【精彩论文】挤包绝缘高压直流电缆应用现状与研究展望
观点凝练
摘要：挤包绝缘高压直流电缆已成为远距离、大容量输电线路建设的主要装备之一，现阶段广泛应用的挤包绝缘直流电缆以交联聚乙烯(XLPE)绝缘为主。针对XLPE绝缘高压直流电缆研发和应用中的绝缘空间电荷特性、副产物脱气等主要问题进行全面综述，指出在工业化生产方式下，超纯净体系XLPE绝缘材料是目前用来缓解空间电荷问题和实现电缆批量化生产更为可行的技术方案，对于副产物脱气问题的研究需结合小样测试结果，向长距离批量化电缆生产的脱气工艺控制进行扩展。结合现有国内外已投运和正在规划的挤包绝缘高压直流电缆典型工程，指出未来应侧重于在提高绝缘材料电气绝缘水平的基础上，使挤包绝缘直流电缆向更高电压等级发展，并同时通过提高电缆最高允许运行温度实现更大的传输容量。此外，从提高生产效率和利于回收利用的角度考虑，可加强热塑性绝缘材料在挤包绝缘高压直流电缆中的应用研究。
结论：（1）国际范围内对于挤包绝缘高压直流电缆的主要研究重点为调控绝缘材料的空间电荷特性，现阶段的主要路线包括提高材料纯净度和通过纳米颗粒改性两种，纳米颗粒改性对于解决绝缘中的空间电荷积累效果更好，但是纳米掺杂后长时间挤出加工问题尚未完全解决，因此商业化应用中挤包绝缘高压直流电缆目前主要采用提高绝缘材料纯净度来降低空间电荷的影响。
（2）XLPE绝缘高压直流电缆在工业化生产过程中必须进行脱气去除绝缘中的副产物残留，目前相关研究主要集中在实验室样品中副产物对绝缘性能的影响，对于脱气过程的判据以及样品测试结果如何为长距离批量化生产提供指导的研究鲜有报道，后续应结合分子动力学理论研究搭建长距离高压直流电缆脱气的仿真模型，明确最优脱气工艺。
（3）目前国际上已建的挤包绝缘高压直流电缆以XLPE绝缘为主，最高投运电压等级为±400 kV，未来5年将大范围规划±525 kV XLPE直流电缆工程，并且世界范围内已开展继续提高挤包绝缘高压直流电缆电压等级的研究。在进一步提高电压等级的过程中，建议以提高绝缘材料电气绝缘水平为基础，比单纯增加电缆绝缘厚度在制造和施工难度、工程整体经济性等方面均具有优势。
（4）为了进一步提高挤包绝缘高压直流电缆传输容量，建议在现有基础上研究稳定提高电缆最高允许工作温度的方法，可明显降低单位容量的输电线路造价。
（5）在解决XLPE因副产物造成的加工周期长、不易于回收利用等问题时，开发例如PP等适用于高压直流电缆的热塑性绝缘材料有重要意义。但是需要推进整体电力系统的运行配合，并且需要重点开展批量生产的工艺方法研究。
引文信息
胡明, 刘淑军, 杨建军, 等. 挤包绝缘高压直流电缆应用现状与研究展望[J]. 中国电力, 2021, 54(4): 42-55.HU Ming, LIU Shujun, YANG Jianjun, et al. Application status and research prospects of hvdc extruded cables[J]. Electric Power, 2021, 54(4): 42-55.往期回顾
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编辑：杨彪
审核：方彤
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