淺析海底電力電纜需求增長的三大因素

根據Technavio發布的海底電力電纜市場研究報告稱，2016-2020年，海底電力電纜市場需求年復合增率約為5.89%。其中，原材料價格波動、高壓直流電纜需求增加以及研發投入加大是促進海底電力電纜需求穩定增加的三大新興趨勢。

　　到2020年，海上風電產業是海底電力電纜zuì主要的終端應用市場。能源企業加大對海底電力電纜的投入與建設是為了進一步提高輸電有效性，zuì終保障陸地電力供應。

　　與此同時，對可再生能源電力投資加大，包括潮汐能、波浪能、海上風電將持續促進該市場需求增長。

　　原材料價格波動

　　用于生產電力電纜的主要原材料是鋁材和銅材。電纜本身就是料重工輕的行業，所以原材料價格波動對電纜制造商的影響非常直接。截止2015年12月，原材料價格成本占海底電力電纜生產成本的近85%。

　　其中，銅材和鋁材的成本則占生產總成本的50%左右。因此，銅鋁和其他必要原材料價格波動，再加之燃料和能源成本價格波動對電纜制造商銷售成本和收入都產生了非常大的影響。為此，電纜制造商試圖通過成品協商價格變化來減少金屬價格波動帶來的影響。

　　報告中認為，通過提高成品售價可以實現毛利潤率增加的目的，以減少原材料價格成本波動的風險，但前提是成品市場供不應求。

　　高壓直流電纜銷售增加

MKVVR礦用-MKVVR軟芯控制 　　高壓直流地下電纜是長距離高壓電力輸送的一個可行選擇。歐洲委員會已經篩選出43個主要能源項目來打造跨境基礎設施，以實現單一能源市場，提高區域能源ān全。在這些項目中都需要大量的電力從歐洲一個國家輸送至另一個國家。因此，到2020年，歐洲市場將成為高壓直流電纜的主要需求市場。

　　此外，質量輕、低損耗等特點也使得高壓直流電纜成為比交流電纜更具優勢的選擇，尤其是在海底輸電市場。

　　研發投入加大

　　報告中認為，研發投入增加是促進未來海底電力電纜市場需求穩定增長一大原因。海上風電市場的迅猛增長為研發創造了更多機會。不同替代性能源資源需要不同類型的電力電纜來實現電力的穩定輸送。

　　因此，電纜制造商們將不斷加大對新電纜技術的投入，實現耿長距離、更低損耗的高壓電力輸送。

　　不僅如此，由于產品同質化競爭嚴重，電纜制造商不斷加大新產品研發，以使企業保持競爭力。

　　報告中還指出，未來海底電力電纜的發展趨勢(包括高壓/特高壓電纜)：

　　·　濕式設計向干式絕緣轉變，有利于電纜外圍環境條件;

　　·　低電應力向高應力轉變;

　　·　大直徑尺寸向小直徑轉變;

　　·　電纜質量更輕;

　　·　短程向長距離目的地配送。

電纜故障的性質與分類

1. 以故障材料特征分類

可分為串聯故障、并聯故障及復合故障三類。

（1）串聯故障

串聯故障（金屬材料缺陷）是指電纜一個或多個導體（包括鉛、鋁外皮）斷開的故障。它是廣義的電纜開路故障。因纜芯的連續性受到破壞，形成斷線或不*斷線。不*斷線尤其不容易發現。串聯故障具體可分為：一點開斷、多點開斷、一相斷線、多相斷線等。

（2）并聯故障

并聯故障（絕緣材料缺陷）是指導體對外皮或導體之間的絕緣水平下降，不能承受正常運行電壓而發生的短路故障。它是廣義的電纜短路故障。這類故障由于纜芯之間或纜芯對外皮間的絕緣破壞而形成短路、接地、閃絡擊穿等現象，在現場出現頻率較高。并聯故障具體可分為：一相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路等。

（3）復合故障

復合故障（絕緣材料、金屬材料都出現了缺陷）是指纜芯與纜芯之間的絕緣均出現故障。它包括一相斷線并接地、兩相斷線并接地、兩相短路并接地等。

2. 以故障點絕緣特征分類

根據電纜故障點絕緣電阻Rf與擊穿間隙G的情況，電纜故障又可分為開路故障、低阻故障、高阻故障、閃絡故障四大類。該分類法為現場電纜故障zuì基本的分類方法，特別有利于探測方法的選擇。

其中，間隙擊穿電壓UG的大小取決于故障點放電通道（即擊穿間隙）的距離G，絕緣電阻Rf 的大小取決于故障點電纜介質碳化程度，分布電容 Cf 的大小取決于故障點受潮程度。

（1）開路故障

電纜金屬部分的連續性受到破壞，形成斷線，且故障點的絕緣材料也受到不同程度的破壞。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 為無窮大（∞），但在直流耐壓試驗時，會出現電擊穿；檢查芯線導通情況，有斷點。現場一般以一相或二相斷線并接地的形式出現。

（2）低阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現接地故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf小于10Z0（Z0為電纜的波阻抗，一般取10～40Ω之間）。現場一般低壓動力電纜和控制電纜出現低阻故障的幾率較高。

（3）高阻故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現接地故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf 大于10Z0，在直流高壓脈沖試驗時，會出現電擊穿。高阻故障是高壓動力電纜（6KV或10KV電力電纜）出現幾率zuì高的電纜故障，可達總故障的80%以上。

現場實測時，筆者一般取Rf =3KΩ為劃分高阻與低阻故障的界線。因為Rf =3KΩ時，恰好能得到回線法電橋jīng確測量所必需的10～50mA的測量電流。

MKVVR礦用-MKVVR軟芯控制 （4）閃絡故障

電纜絕緣材料受到損傷，出現閃絡故障。現場用兆歐表測其絕緣電阻Rf為無窮大（∞），但在直流耐壓或高壓脈沖試驗時，會出現閃絡性電擊穿。閃絡性故障比較難測，特別是新敷設的電纜進行預防性試驗出現閃絡故障時。現場一般使用直流閃絡法進行探測。

3. 以故障觸發原因及故障點特征分類

根據電力電纜在運行或預防性試驗中，電纜、電纜頭及中間盒出現不同特點的絕緣破壞，還可分為放炮故障、擊穿故障和運行故障三類。

（1）放炮故障

在工礦企業，運行中的電力電纜，由于種種原因，絕緣出現嚴重損壞，產生跳閘的事故。稱為電纜放炮。這類故障的特點是：電纜故障點多數有鉛包或銅皮破裂，外部有不同程度的變形；電纜故障性質常表現為兩相短路接地或兩相斷線并接地，其接地電阻一般較小，解剖故障點，可發現電弧擊穿的碳化點或樹狀放電碳道與裂痕。電纜放炮故障，其故障特征明顯，大多數情況下，運行值班人員都能提供放炮大致位置。所以，這類故障除少數較復雜的情況需測距外，一般只要用萬用表測定故障的具體性質（單相接地、短路接地、斷線接地等），可用聲測法直接定點，簡單明了。

（2）擊穿故障

實際工作中，因預防性試驗而觸發的電纜絕緣破壞事件，習慣稱為電纜擊穿。該類故障均發生在直流實驗電壓下，其絕緣破壞為電擊穿，接地點一般鉛包或銅皮完好，外部無明顯變形（機械創傷除外）。電纜擊穿故障多為單純性接地故障，其接地故障較高，解剖故障點，絕緣材料沒有碳化點，但通過儀器可發現碳孔和水樹枝老化結構。對電纜擊穿故障，特別是一些高阻接地性電纜擊穿故障，其測試難點在測距。由于該類故障較為隱蔽，測試參數復雜多變，缺少規律性，所以能否迅速發現電纜故障點，測距是關鍵。"高壓回線法"、"電錘法"均具有探測該類故障zuì有效的方法。

（3）運行故障

它是指工廠電力系統在運行中，電纜饋出線、電機、變壓器的電纜引線，其高壓二次回路出現電壓波動或發現接地信號（有接地保護的電力元件出現接地跳閘），排除其他電力元件故障的可能性而確定的電纜故障。這類故障的zuì大特點就是不明確。電纜運行故障的形式就是電纜放炮（如兩點接地引發的相間短路）；另一部分運行故障在做停點檢查時，由于耐壓通不過而發展成電纜擊穿故障（如電纜老化、絕緣缺陷等）；還有一部分電纜運行故障是由于電纜引出線安裝位置不當（如電纜相間或對地距離不夠、電纜頭臟污或電機基礎進水等），這些故障主要進行一些簡單處理即可；zuì不明確的是那些瞬時接地、產生不穩定閃絡的電纜運行故障。該類故障在電纜停電后，絕緣電阻測量和直流耐壓實驗有相當部分可以通過，再把電纜投入系統后，也能正常運行一段時間；剩下的就是單相接地電纜故障，它們約占電纜運行故障的40%，這種接地故障一般外部也沒有明顯變形，接地電阻也不太高（一般幾十至幾百歐）。解剖故障點有細微的碳化點。

電纜運行接地故障原因有兩種：其一，由于電纜運行時間較長，絕緣層出現自然老化；其二，電纜在腐蝕環境中，電纜護套被迅速破壞，腐蝕性氣體侵入絕緣層使其劣化。電纜絕緣層不管出現老化還是劣化，其擊穿電壓都會下降，zuì終導致額定工頻電壓下的電擊穿，從而產生電纜接地故障。這類故障可用"低壓回線法"探測；用"電錘法"探測，效果也較好。