2017年中国电缆附件行业发展概况分析

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    一、电缆附件的概念和分类

    1、电缆附件的概念

    电缆附件是电缆终端和接头的统称,它们是电缆线路中必不可少的组成部分。电缆终端安装在线路末端,用以将电缆与其它电气设备相连;电缆接头是安装在电缆与电缆之间,使两根或两根以上电缆联通以实现电能输送。电缆附件主要功能是恢复电缆的性能,同时实现与其它设备的连接。

    电缆有导体、绝缘层、屏蔽层和护层四个主要结构层,由于在电缆终端和接头处,电缆金属护套和屏蔽层断开,电场在此处发生畸变,若不通过电缆附件对其进行处理,将无法确保线路的安全稳定运行。电缆附件使电缆的四个结构层分别得到延续,并且实现导体连接和密封良好,绝缘可靠,并达到足够的机械强度。因此,电缆附件在保证整个电网供电可靠性中发挥着至关重要的作用。

    2、电缆附件在电气机械及器材制造业中所处的位置

    电气机械及器材制造业产品众多,结构复杂。业界通常将电气机械及器材按功能划分为一次设备和二次设备,具体情况如下表所示: 

类别

功能

代表产品

一次设备

生产和转换电能

变压器、电压互感器、电流互感器等

接通和断开电路

负荷开关、断路器、熔断器等

载流导体

电缆及电缆附件等

保护电器

电抗器、绝缘子、避雷器等

改善电能质量的设备

提高功率因子的电容器等

二次设备

对一次设备进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备

电流电压表、继电器、按钮、指示灯,保护系统,监控系统,计量系统,通讯系统等


    按照上述划分标准,电缆附件产品属于一次设备,是输电和配电环节以及保障电力系统正常运行的重要组成部分。鉴于电缆附件产品须依托于电缆产品配套使用和运行,因此电缆附件制造业与电线电缆制造业紧密相关。

    3、电缆附件的分类

    按照电缆附件应用的电压等级划分,电缆附件产品可分为中低压电缆附件、高压电缆附件和超高压电缆附件。具体划分如下:

类别

电压等级

应用领域

中低压电缆附件

1kV及以上至 35kV

用于电力系统的配电网络将电力从高压变电站送到城市和偏远地区;其余用于轨道交通、建筑、机械、冶金及化工等企业

高压电缆附件

66 kV 及以上至 220kV

(不含)

绝大部分应用于城市高压输电网络,部分用于钢铁、石化等大型企业内部供电

超高压电缆附件

220kV及以上至 500kV

主要运用于大型电站的引出线路,上海、北京等大型城市也将超高压电缆附件用于城市输电网络


    按照用途划分,电缆附件主要分为终端头和中间接头两大类,各大类下又根据具体用途的不同而分为若干品种。具体划分如下:

类别

品种

用途

终端头

户内终端头

安装在室内环境下(不经受风霜雨雪和阳光照射)运行的电缆末端,用以保证电缆与电网或其他用电设备的电气连接

户外终端头

安装在室外环境下(能经受风霜雨雪和阳光照射)运行的电缆末端,以便使电缆与架空线或室外运行的供电设备相连接

设备终端头(包括固定式和可分离式)

电缆与供用电设备直接相连接,高压导电金属处于全绝缘状态,而不裸露在空气中

中间接头

直通接头

连接两根相邻电缆,且相邻两根电缆的金属护套或金属屏蔽层及半导电层在电气上连通

分支接头

将支线电缆连接到干线电缆上去。当支线电缆与干线电缆近乎垂直的接头称 T 型分支接头,近乎平行的接头称 Y型分支接头,在干线电缆某处同时分出两根分支电缆,称 X型分支接头

转换接头

连接多芯电缆与单芯电缆,多芯电缆中的每相导体分别与一根单芯电缆导体连接

绝缘接头

用于大长度电缆线路里,使接头两端电缆的金属护套或金属屏蔽层及半导电层在电气上断开,以便交叉互联,减少护层或屏蔽层损耗

    按照主绝缘成型工艺,常用电缆终端头和中间接头主要可分为绕包式、热缩式、冷缩式和预制式等四种常用产品型式。此外还有应用于特定产品范围的浇铸式电缆附件产品。具体划分如下:

产品型式

工艺原理

特点

绕包式电缆附件

绕包式电缆附件是指绝缘和屏蔽均使用带材绕包而成的电缆附件,其应力的控制方式采用应力锥或采用高介电常数的应力控制带

对施工人员工艺水平要求较高,施工工艺较为复杂,已逐渐淘汰

热缩式电缆附件

利用高分子聚合物具有的“弹性记忆”效应原理,开发出各种热缩管材、分支套、雨裙等热收缩预制件,按程序套装在经过处理的电缆末端或接头处,对其加热,可使其收缩紧箍在所需位置

热缩电缆附件工艺简便,价格低廉,便于维护,但也存在由于环境温度变化其不可避免存在的“呼吸作用”而引起的使用寿命缩短等问题,从而影响供电可靠性

预制式电缆附件

预制式电缆附件是指利用橡胶材料,将电缆附件内的增强绝缘和半导电屏蔽层在工厂内模制成一个整体或若干部件,现场套装在经过处理的电缆末端或中间接头处而形成的电缆附件

预制式电缆附件可以在工厂进行相应的出厂例行试验,进一步提高了电缆终端的运行可靠性,同时也大大降低了现场安装工作量

冷缩式电缆附件

目前工程应用的冷收缩管和其他冷收缩预制件,是以硅橡胶或三元乙丙橡胶为主要原料,经特殊配方合成后,预扩张在螺旋支撑芯线上而成,安装使用时,无须任何外部热源,只要拉开支撑芯线就会收缩,并紧箍在所需位置上

从结构上而言,冷缩电缆附件和预制式电缆附件基本一致,仅仅是材料性能和处理上有些差异;冷缩式电缆附件要求在规定的使用期限内使用,价格较高

浇铸式电缆附件

利用热固性树脂材料,现场浇铸在经过处理后的电缆末端或接头处的模子或盒体内,固化后而形成的电缆附件

特别适用于塑料挤包绝缘电缆和浸纸绝缘电缆的互连

    二、我国电缆附件行业概况

    1、我国电缆附件行业发展现状

    (1)电缆附件行业整体发展迅速

    电缆附件作为输配电网络的重要组成部分,其行业发展与国民经济发展及电力基础设施投资紧密相关。城镇化和工业化是促进电线电缆及附件行业快速增长的长期驱动因素,我国在前几年经历了城市基础设施建设和国民经济高速发展期,电缆附件行业也相应发展迅速。目前我国的城镇化率和工业化率与西方发达国家相比还有很大差距,预计未来几十年内,城镇化和工业化的进程还继续进行,为电缆附件行业带来持续性需求。

    (2)电缆附件行业是技术驱动型行业

    电缆附件行业是技术驱动型行业。电缆附件的设计、生产等相对电缆复杂程度更高,特别是在高压、超高压电缆附件领域。电缆附件的核心技术主要集中在三个方面:一是电缆附件结构设计技术,二是电缆附件绝缘材料技术,三是电缆附件生产设备及工艺技术。电缆附件研发与生产不仅需要引进先进生产线,更重要的是对绝缘技术的掌握和生产工艺的控制,需要深厚的行业积累和技术积淀。

    (3)从产品结构看,中低压产品竞争激烈,高压和超高压产品集中度较高

    目前国内电缆附件生产厂家已达数百家,但产销规模较小,主要集中在中低压电缆附件市场,竞争相对激烈。高压、超高压电缆附件的技术含量高,生产工艺复杂,存在较高的进入壁垒,目前市场主要参与者为少量外资厂商、合资厂商和内资龙头企业,竞争环境相对宽松。

    (4)高压、超高压电缆附件的国产化程度稳步提高,打破国外垄断

    随着我国加大对特高压建设的投入,智能电网和能源互联网建设的积极推进,电缆附件行业也进入了快速发展期,加快了科技创新步伐,产品的技术水平与发达国家的差距缩小,开发出一大批具有较高技术水平的新产品,如超高压直流电缆附件、智能电缆附件、超导电缆附件、特种电缆附件,部分产品的技术水平已经达到国际先进水平,国外厂家垄断格局已逐渐被打破。

    在 66-110kV 高压电缆附件领域,国内有10 余家企业具备生产能力,已经全部实现国产化。在 220kV超高压电缆附件领域,国内企业从2007年开始实现产业化,目前已基本实现国产化。在 500kV 超高压电缆附件领域,国内厂商目前亦正加紧研发,力争早日实现完全国产化。 综上所述,在电缆附件行业领域,国内产品替代进口产品,不仅能够降低电网建设成本,同时还有利于保障电网运行安全,国产化程度逐步提高已成为趋势。

    2、电缆附件发展趋势

    随着我国智能电网、特高压电网建设的推进,电缆附件行业将向交流特高电压、直流高压超高压、智能化、高温超导等方向发展,新材料的研究开发和低碳环保也是行业技术创新的重要方向。

    (1)向特高压方向发展

    我国正加大对特高压建设的投入,而目前特高压输电以架空线为主,存在如占地较多、输电安全性易受气候条件影响、输电质量不高等缺点,会对整个电网的安全稳定性造成影响,因此,采用特高压电缆输电将成为发展趋势,与之相关的超高压、特高压交联电缆及电缆附件的研发将成为未来发展的重要方向。 (2)向直流高压、超高压方向发展

    高压直流输电在远距离、大容量输电较传统的交流输电无功损耗小,线路压降少,输送成本低,优势明显。自 2000 年以来,国外已有多项高压直流输电工程投入运行。近年,随着国际社会对环境保护要求的呼声高涨,各国对可再生能源、清洁能源的开发也成为电力开发的热点。近海风电、离岛风电和太阳能发电将成为我国东部和南部沿海的电力开发方向,而这些能源开发因离陆地较远,且必需用海缆输送,采用高压直流海缆输电将是最佳技术选择,而目前国内对高压直流电缆及电缆附件的研发处于起步阶段。国家电网、南方电网先后设立了160kV、200kV、320kV 等近海直流输电示范项目并已经投运,这将推动我国近海电力开发的进程。可以预见,在不久的将来,柔性直流输电将在向偏远地区供电、海上供电、城网增容改造、新能源利用以及改善配网电能质量等方面发挥重要作用,并将带动高压直流电缆及附件需求的大幅增长。

    (3)向智能化方向发展

    电网智能化主要有六大方面:智能化变电站、智能发电、智能输电、智能配电网、智能用电和智能调度。电缆附件与除智能用电和智能调度以外的四个方面紧密联系。智能电网安全稳定运行的主要技术困难之一就是超高压电缆附件的设计及制造技术。有数据表明,80%的高压电缆输电线路故障是发生于电缆附件安装位置。由于该类故障停电时间长,抢修困难,可导致的直接和间接经济损失巨大,因此,电缆终端及连接头的安全可靠性受到高度重视。而传统模式的电缆线路日常运行维护,主要依赖于人工巡检测量,不能有效、实时的反映电网运行状况,不便于进行电缆线路的健康水平评估。因此,实现高压电缆系统,尤其是电缆附件的智能化,并建立一套完整的系统来对高压电缆运行中的接地环流、护层感应电压、终端液位、接头的线芯温度等关键指标进行实时监测,便于运维人员及时发现线路故障,消除隐患,保证线路安全运行,对电缆线路的健康状况评估提供重要依据将显得尤其重要。

    智能电缆附件相对于普通电缆附件而言,对材料选用、工艺技术、制造装备、性能标准、检测项目、环境影响等要求更高,它能满足实时传输应用数据、状态、自动检测反馈、报警、自动调节等系统需求。目前,国内仅有长缆电工等少数电缆附件生产厂家在电缆附件的温度、局放在线监测等方面进行研发。

    (4)向高温超导方向发展

    超导技术以其无可比拟的技术优势得到越来越广泛的应用。对于电力行业而言,超导材料的应用,节能效果明显,意义重大。目前超导材料在电力行业的应用尚需解决材料方面的技术问题。超导材料应有较高的临界温度和临界电流,提高超导材料的超导转变温度和临界电流是其得以广泛应用的基本前提。目前,在液氢温区大规模应用高温超导体还需努力,并需进一步发展制备工艺,如果再加上高压、超高压条件下电场的处理与控制,整个系统将变得极为复杂。随着高温超导材料和低温制冷技术的迅速发展,超导技术在输送电领域的运用空间将得到进一步拓展,因此,超导技术也必将成为电缆及附件的重要发展方向。

    (5)开发应用新材料

    绝缘材料的性能是电缆附件产品性能的重要决定因素之一。加大 500kV 及以上电压等级的超高压电缆、特高压电缆附件用绝缘材料的创新符合市场的需求方向。

    (6)向安全、环保方向发展

    电缆附件的安全环保,将成为电缆附件发展的重大要求。在绝缘材料方面,电缆附件行业企业进一步开发低烟、无卤、阻燃的材料,并从设计源头避免用SF6以及各种油类介质作为绝缘材料,以适应现代电缆附件使用环境的要求。


2017年12月7日 10:01
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