No hace mucho, "Tecnologías clave de cables de CC de ± 500 kV" pasaron el tema de la evaluación de rendimiento. El grupo de expertos cree que los resultados de la investigación han promovido el progreso tecnológico en el campo de las redes de CC en mi país en términos de operación de sistemas y desarrollo de equipos, y promovido el desarrollo de la industria nacional de equipos eléctricos de alta gama. Este logro tiene derechos de propiedad intelectual completamente independientes, lo que fortalece la capacidad de innovación independiente general de la tecnología de cable de CC de alto voltaje de nuestro país.

Cuáles son las ventajas técnicas de los cables de CC de alto voltaje? ¿Cuáles son las dificultades y desafíos enfrentados en la localización de cables de CC de alto voltaje? ¿Qué avances se han realizado en la tecnología de cables domésticos de ± 500 kV DC?

 

Como equipo clave de la tecnología de transmisión de CC flexible, los cables de CC de alto voltaje se pueden utilizar ampliamente en la transformación de la red eléctrica urbana, la interconexión de CC entre regiones, la transmisión de energía en áreas muy frías, la fuente de alimentación de la plataforma costa afuera, el acceso a la energía eólica marina y la energía en islas. suministro. Se han convertido en las de larga distancia y de gran capacidad en la dirección de desarrollo clave de la interconexión flexible de grandes redes eléctricas para la utilización a gran escala de la transmisión de energía y la nueva energía.

Los cables de CC de alto voltaje tienen menos carbono, son ecológicos, más seguros y más confiables que los cables de CA del mismo nivel de voltaje. Pueden resolver los problemas de transmisión de energía en la utilización a gran escala de nueva energía y la transmisión de energía interconectada regional, y mejorar la seguridad de la transformación del cable de la red de transmisión en el proceso de urbanización. Mejorar la capacidad de la red eléctrica para resistir desastres naturales y la confiabilidad operativa.

En el futuro, la construcción de redes eléctricas urbanas y el desarrollo de la energía marina tendrán una gran demanda de cables, especialmente cables de CC de alta tensión. En la actualidad, el nivel de voltaje más alto de los sistemas de cable terrestre de CC de alto voltaje que han completado las pruebas de tipo en todo el mundo es de ± 640 kV, y el nivel de voltaje más alto de los sistemas de cable de CC que han alcanzado la operación comercial es de ± 320 kV. Alemania ha planificado un corredor de transmisión por cable de ± 525 kV CC con una longitud total de 6.400 kilómetros. El Reino Unido también ha planificado 15 proyectos de cables de CC de alta tensión con una longitud total de más de 3000 kilómetros. En mi país, el proyecto de cable de CC conectado a la red de energía eólica marina de Jiangsu Rudong ± 400kV está en construcción. Con el rápido desarrollo de proyectos de energía eólica marina en Fujian y Guangdong, mi país se convertirá en el segundo mercado de desarrollo de energía eólica marina más grande del mundo, y existe una gran demanda de cables de CC de alto voltaje.

 

 Los cables de CC se dividen en cables llenos de aceite, cables aislados envueltos y cables aislados extruidos. Los cables de CC extruidos actualmente utilizan principalmente polietileno como medio aislante. El cable de polietileno tiene una estructura interna fuerte y simple, una producción e instalación convenientes y un bajo costo de operación y mantenimiento, lo que ha atraído la atención generalizada en la industria.

Nuestro país es el mayor fabricante de cables del mundo, pero su tecnología de material central ha dependido durante mucho tiempo de las importaciones. La fabricación de materiales aislantes para cables pertenece a la tecnología típica de "interferencia" en el campo de la fabricación de equipos en mi país. La brecha entre los materiales de aislamiento de cables de alta tensión nacionales y extranjeros restringe el desarrollo de equipos eléctricos de alta gama de mi país, independientes y controlables, y de energía a Internet.

La clave para la investigación y el desarrollo de materiales aislantes para cables de CC de alto voltaje es la materia prima básica del polietileno. Solo mejorando el rendimiento integral de la resina básica existente se pueden desarrollar materiales aislantes adecuados para cables de mayor voltaje. En la actualidad, la resina básica doméstica utilizada en los materiales de aislamiento domésticos está muy por detrás de los países extranjeros en términos de limpieza, intensidad de campo de ruptura y conductividad eléctrica. Al mismo tiempo, la investigación básica nacional sobre la tecnología de control de composición y reticulación de materiales aislantes, la tecnología del proceso de ultrapurificación de la preparación de lotes de material aislante y las características de conductividad de temperatura aún deben fortalecerse.

El diseño y fabricación de cables de CC de gran sección transversal también es una de las dificultades técnicas de los cables de CC de alta tensión. El aislamiento del cable es grueso y es difícil controlar el trenzado del conductor de forma especial del cable, la extrusión del aislamiento del cable y la posterior desgasificación del aislamiento. Debido a que los parámetros del proceso de cableado de etapa inicial de los fabricantes nacionales se establecen en base a materiales importados, tienen una acumulación técnica insuficiente para los materiales nacionales en términos de desgasificación y control de subproductos, lo que afecta la estabilidad de la calidad del cableado.

Además, los materiales de aislamiento de los accesorios para cables y la tecnología de instalación también son uno de los cuellos de botella técnicos en el desarrollo de cables HVDC. La interfaz de conexión tiene una alta intensidad de campo y un gran tamaño, que tiene requisitos estrictos en el proceso de instalación. La instalación correspondiente de cables y accesorios se realiza principalmente a mano y el período de instalación es largo. El nivel técnico de los trabajadores tiene un mayor impacto en la calidad de los accesorios. También existe una brecha entre mi país y los países extranjeros en términos de ajuste no lineal y regulación de la conductividad de los materiales accesorios y materiales del cable, y la regulación de la presión de la interfaz durante el funcionamiento a largo plazo.

　

El desarrollo de cables implica muchos enlaces y todas las tecnologías centrales deben explorarse de forma independiente, lo que dificulta la I + D. Con el fin de acelerar los avances en la tecnología central del sistema de cables de CC y los materiales de aislamiento de mi país, Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd. toma la iniciativa, y las universidades, los fabricantes y los institutos de investigación de las Naciones Unidas están realizando investigaciones. El equipo de investigación llevó a cabo sistemáticamente investigaciones de tecnología clave, como diseño de simulación, investigación y desarrollo de materiales, fabricación de cables, emparejamiento de sistemas y evaluación de pruebas, y gradualmente rompió tecnologías clave como control y emparejamiento de carga de espacio de material, control de redondez de extrusión de cables y accesorios diseño de componentes clave.

En la investigación y desarrollo de materiales aislantes, no es particularmente difícil hacer muestras en el laboratorio. Lo difícil es el proceso de sacar los materiales del laboratorio y avanzar hacia la preparación industrial en masa. Desde muestras hasta productos, desde la simulación de "nivel de gramo" en el laboratorio hasta la prueba de "nivel de cien kilogramos" en la línea de producción piloto, hasta el "nivel de tonelada" real producido por la empresa, las propiedades de los materiales suelen sufrir cambios importantes. El equipo de investigación coordina los recursos ventajosos de las empresas de fabricación y las unidades de prueba para participar en la investigación científica. Para resolver un problema importante, el equipo de investigación produjo cientos de toneladas de muestras de materiales y miles de metros de muestras de cables para lograr una optimización iterativa y una mejora del rendimiento de los materiales y sistemas.

Después de repetidas iteraciones de materiales de aislamiento de cables de CC y 9 tipos de cables de CC, el equipo de investigación rompió los cuellos de botella técnicos como el control de la estructura molecular del material de base del aislamiento, la mejora de la resistencia eléctrica del material del cable de CC y el control de el campo eléctrico y la conductancia eléctrica coincidente del material de aislamiento del sistema de cables. El sistema de cable UHV DC y los materiales de aislamiento han superado las impurezas de los materiales y el control de defectos y la tecnología de preparación de lotes, el diseño de cables y accesorios de CC de gran tamaño, la fabricación, el proceso de instalación y los materiales accesorios y el diseño de optimización estructural y otras series de problemas, que son el HVDC de China. La aplicación de ingeniería de los cables sienta una base sólida. El equipo de investigación desarrolló materiales de aislamiento y blindaje de cables domésticos de ± 500kV CC, cables de ± 500kV CC (cables terrestres) y accesorios. En 2020, los cables de materiales de aislamiento domésticos ± 535 kV CC y los accesorios de cables de CC de alto voltaje han pasado sucesivamente las pruebas de tipo, lo que marca un avance en la tecnología central de mi país de sistemas de cables de CC de ultra alto voltaje y materiales de aislamiento.

En el proyecto de demostración y prueba de red de CC flexible de energía renovable de Zhangbei, se utilizó el cable de CC de ± 535 kV para la demostración. Esta es también la primera aplicación de ingeniería de cables de CC de polietileno reticulado en todo el mundo, lo que promueve la formación de una cadena técnica completa de "desarrollo-equipo-aplicación" de materiales de núcleo de cable.

El desarrollo de sistemas de cables y materiales aislantes de ± 500 kV CC rompió el monopolio de la tecnología extranjera y aceleró el ritmo de transformación y mejora de la industria de equipos eléctricos de mi país. El equipo de investigación continuará enfocándose en sistemas de cables de alta gama y materiales de aislamiento para llevar a cabo investigaciones técnicas, mejorar la competitividad del núcleo de los sistemas de cables de CC domésticos y materiales de aislamiento, realizar de manera constante la localización de los materiales de aislamiento del núcleo y promover la promoción de cadenas industriales a campos de alto valor.