淺析智能電網(wǎng)背景下的電線電纜新技術(shù)

王日恒

摘 要：文章在相關(guān)理論指導(dǎo)及總結(jié)多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過簡(jiǎn)述智能電網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)諸如采用耐熱鋁合金電線電纜、碳纖維復(fù)合芯軟鋁絞線以及大截面、高強(qiáng)度鋼芯鋁絞線等電線電纜技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，旨在為相關(guān)人士提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電線電纜；新技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）15-0116-02

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，人類對(duì)自然資源的開發(fā)與利用與日俱增，但是由于資源極為有限，加上過度開發(fā)與利用將會(huì)給地球及人類帶來極大的傷害，因此，合理或綜合利用資源、研發(fā)新能源以及利用綠色資源等越來越受社會(huì)各界人士的關(guān)注，其中就包括在智能電網(wǎng)中應(yīng)用新的電線電纜技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)加快以特高壓電網(wǎng)為骨架，集“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”于一身的具有高度智能化電網(wǎng)的建設(shè)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展電線電纜智能化。

1 智能電網(wǎng)的發(fā)展

智能電網(wǎng)指的是于各種電力設(shè)備基礎(chǔ)上，經(jīng)配電網(wǎng)絡(luò)形成的新型輸電網(wǎng)，智能電網(wǎng)不僅能對(duì)所有用戶與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理與監(jiān)視，有效實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的完全自動(dòng)化，而且還最大程度上節(jié)約了物力與人力。智能電網(wǎng)加入的能夠與用戶進(jìn)行高效互動(dòng)功能，既方便了電力的管理與控制，又使其使用更人性化。例如，由于電網(wǎng)智能具有較為良好的預(yù)警、反饋以及自我診斷、修復(fù)等性能，因此，其能夠在發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)進(jìn)行自我修復(fù)，在自然災(zāi)害面前，則能夠有效排除故障，保證配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，此外，其還能在保證整個(gè)電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，有效保障用戶電能的使用穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)在高速發(fā)展的同時(shí)，也在極大程度上促進(jìn)了電線電纜的蓬勃發(fā)展。

2 超導(dǎo)電纜技術(shù)

卡茂林-昂尼斯于1911年的一次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汞冷卻到一定溫度時(shí)，其電阻將會(huì)在某一時(shí)間段沒瞬間消失，即電力在傳輸過程出現(xiàn)無電阻現(xiàn)象，該現(xiàn)象被后世稱之為超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)電纜技術(shù)（即為了有效提高電力的傳送效率而最大限度降低電力傳輸過程中的損耗）也應(yīng)運(yùn)而生。其他國(guó)家自1996年美國(guó)電力研究對(duì)高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)進(jìn)行了更為深入的研究后，也相繼投入了大量人力與物力，并取得了一定的研究成效，而日本則已將高溫超導(dǎo)電纜并入電網(wǎng)中，并逐漸開始正式投入使用。一般情況下，由于高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)均采用具有無阻且能夠傳輸高電流密度的超導(dǎo)體材料作為導(dǎo)電體，因此，高溫超導(dǎo)電纜作為超導(dǎo)電纜技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，其優(yōu)勢(shì)在于：

①體積小。由于相對(duì)于常規(guī)電纜而言，高溫超導(dǎo)電纜所傳輸?shù)碾娏髅芏容^高，因此，在傳輸相同電流的情況下，高溫超導(dǎo)電纜所需的傳送通道將明顯小于常規(guī)電纜，此外，高溫超導(dǎo)電纜在資源利用方面亦憂于其他電纜。

②容量大。由于高溫超導(dǎo)電纜中所使用的導(dǎo)體主要為無阻與臨界電流密度的高溫超導(dǎo)材料，因此，其電能傳輸能力相對(duì)較強(qiáng)，故而也具有較強(qiáng)的電流傳輸能力，據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，高溫超導(dǎo)電纜的電流傳輸能力約為傳統(tǒng)電纜電流傳輸?shù)?～5倍。

③能夠限制故障電流。由于高溫超導(dǎo)電纜所使用的超導(dǎo)體本身具有一定的電流限制能力，因此，當(dāng)電網(wǎng)遭遇短路，且短路后的電流增強(qiáng)到一定程度時(shí)，高溫超導(dǎo)電纜將會(huì)因失去超導(dǎo)性而突然產(chǎn)生電阻，從而有效避免因超導(dǎo)體失去超導(dǎo)性而增強(qiáng)電網(wǎng)電流，最終給電網(wǎng)帶來巨大的損害。

3 特高壓輸電網(wǎng)電線電纜技術(shù)

交流電壓為750 kV與1 000 kV（或以上），且直流電壓為800 kV以上的輸電網(wǎng)即為特高壓電網(wǎng)。雖然我國(guó)在特高壓輸電網(wǎng)電線電纜技術(shù)的研究方面較落后于其他國(guó)家，但是在應(yīng)用方面已達(dá)到了世界頂尖的水平。就我國(guó)而言，智能電網(wǎng)得以有效應(yīng)用于實(shí)踐中與特高壓電網(wǎng)技術(shù)息息相關(guān)，由于特高壓電網(wǎng)的電壓較高，因此，其對(duì)輸電過程中的傳輸電力的電線電纜要求也就相對(duì)較高，但是，隨著社會(huì)的進(jìn)步與對(duì)其的需求，其逐漸朝著采用耐熱鋁合金電線電纜、采用碳纖維復(fù)合芯軟鋁絞線以及采用大截面、高強(qiáng)度鋼芯鋁絞線等方面發(fā)展。

3.1 采用耐熱鋁合金電線電纜

雖然與普通輸電電線電纜相比，耐熱鋁合金電線電纜的輸電容量較高，且載流量普遍可增加至70%～100%，此外，其工作溫度在得到極大提升的同時(shí)，其線路損耗也得以降低，加上其硬度較高、重量輕、表面不易磨損以及具有一定的低阻抗能力等特點(diǎn)，因此在鋪設(shè)耐熱鋁合金電線電纜的過程中，其不易產(chǎn)生明顯的形態(tài)變化。

3.2 高壓、超高壓電纜技術(shù)

在智能電網(wǎng)背景下，要建設(shè)獨(dú)具特色的以高壓為骨架，且能夠協(xié)調(diào)各級(jí)電網(wǎng)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，就應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，加大對(duì)智能電網(wǎng)的投資力度，進(jìn)一步研究、發(fā)展高壓、超高壓電纜技術(shù)。隨著“三華同步電網(wǎng)”規(guī)劃的逐步落實(shí)，高壓、超高壓電纜技術(shù)將逐漸成為中國(guó)能源輸送的主干線。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，高壓、超高壓電纜技術(shù)將得以大規(guī)模的應(yīng)用。

3.3 新能源專用電纜

目前，“奉獻(xiàn)清潔能源，建設(shè)世界一流電網(wǎng)”是我國(guó)智能電網(wǎng)充分利用的主要特征之一，因此，分布式能源、光伏發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電等新能源專用電纜均相繼問世，并逐漸被應(yīng)用于實(shí)際的智能電網(wǎng)應(yīng)用中，新能源專用電纜的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)電纜技術(shù)提出了更高的要求，例如，在大型海上風(fēng)力發(fā)電建設(shè)與并網(wǎng)過程中必須使用專用的35 kV淺海電力電纜，因此，為了在最大程度上滿足社會(huì)需要，并實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，新能源專用電纜技術(shù)將逐漸得到普及。

4 光纖復(fù)合低壓電纜技術(shù)

復(fù)合低壓電纜（OPLC）是通信光纜與電力電纜的有機(jī)復(fù)合體，不僅能夠有效解決寬帶接入問題，而且還能在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能建筑的基礎(chǔ)上有效解決各種電力與通信結(jié)合的實(shí)際問題，從而實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的理想化與智能化。此技術(shù)具有的特點(diǎn)主要包括：

①具有較強(qiáng)適應(yīng)性與機(jī)械性。由于自光纖復(fù)合低壓電纜技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，其應(yīng)用環(huán)境問題便倍受社會(huì)各界相關(guān)人士的高度重視，因此，在對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研發(fā)時(shí)，除了提高其適應(yīng)性外，還在極大程度上加強(qiáng)了其抗壓能力、環(huán)境適應(yīng)能力以及抗沖擊能力等。

②工作溫度能夠長(zhǎng)時(shí)間兼容光纖復(fù)合低壓電纜敷設(shè)。

③用途廣泛。光纖復(fù)合低壓電纜技術(shù)不僅能夠在各種相應(yīng)的設(shè)備與器材的基礎(chǔ)上建立XPON技術(shù)，實(shí)現(xiàn)于單傳輸線上實(shí)行多種業(yè)務(wù)的目標(biāo)，并最大限度上降低業(yè)務(wù)構(gòu)建成本，而且還有助于人們能夠更方便、快捷使用各種電網(wǎng)業(yè)務(wù)。

④布置簡(jiǎn)易，低施工成本費(fèi)。復(fù)合低壓電纜是一項(xiàng)集電力輸配電纜與光纖于一身且不需要進(jìn)行二次布線的又一新型技術(shù)，與傳統(tǒng)FTTH技術(shù)相比，可有效降低電網(wǎng)入駐小區(qū)或用戶的各項(xiàng)成本費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)諸多塑料、金屬以及管道等資源的優(yōu)化配置等。

5 結(jié) 語

總而言之，在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)各電力行業(yè)將隨時(shí)發(fā)生一場(chǎng)圍繞發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等問題所展開的電力變革，并不斷衍生出新的電線電纜技術(shù)，且逐漸沿著智能化方向發(fā)展，從而為電力事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

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