智能电网背景下的电线电缆新技术

摘要：随着对地球资源越来越多的要求和期望，新能源、绿色资源利用和能源合理利用等受到各国的持续关注，智能电网这一议题随之也被搬上了各国电力发展的日程表上。在电网的发电、变电、输电、用电和配置各个环节，都必须要有电线电缆技术的应用。本文首先对智能电网进行了概述，在此基础之上介绍了超导电缆技术、特高压输电网电线电缆技术和光纤复合低压电缆技术，描述了这三种电线电缆新技术的发展和主要特征。

关键词：电缆技术；超导电缆；光纤复合电缆；

中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：

1、智能电网的发展

智能电网是基于各种电力设备基础之上，通过配套的配电网络形成的一种新型的输电网。而其智能的定义正是由于其使用了包括物联网技术、自动智能控制技术和高新通信技术等新型技术所形成的，通过各种技术的应用和各个环节的加入，智能电网实现了电网的完全自动化，能够对所有用户、所有节点进行监视和管理控制，极大地节约了人力物力。

智能电网加入的与用户的高效互动，也使得电力的使用和收费等更合理，更人性化。在发生任意简单故障时，智能电网能够进行自我修复，在自然灾害面前，它能保证配电系统的正常运行，它具有强大的预警和前馈预防能力能够进行自我诊断，在保证整个电网的安全前提下，也能保障用户电能使用的稳定性。

在此背景下，作为智能电网重中之重的电线电缆技术也获得了蓬勃的发展。其中，有些技术早于智能电网出现，有些却是搭着智能电网的顺风车发展了起来；另一方面，一些技术是为了更好地发展智能电网才产生的。本文将主要介绍其中的三个电线电缆新技术：超导电缆技术、特高压输电网电线电缆技术和光纤复合低压电缆技术。

2、超导电缆技术

在卡茂林-昂尼斯1911年的一次实验中他发现了汞冷却到一定温度的时候，汞的电阻会突然消失，这一现象后来被我们称作为超导现象，简而言之，就是电力在传输过程中再也没有电阻。而超导电缆技术也可以很容易地理解，即能够大大降低电力在传输过程中的损耗，而极大地提升电力传送的效率。现有的超导电缆技术可以简单地定义为高温超导电缆技术，其基本结构与常规电缆有着极大的区别。自从1996年美国电力研究所开展了高温超导电缆技术的研究之后，已经由许多国家和许多科研组织投入了大量的人力物力在其中，目前日本已经将高温超导电缆并入电网，并计划在未来一年正式投入使用。高温超导电缆技术由于采用无阻、能传输高电流密度的超导材料作为导电体，所以高温超导电缆具有如下的优点：

（1）体积小

高温超导电缆传输的电流密度相较于常规电缆高出许多，因此其传送相同电能所需要的传送通道相应地就小了许多，从节省资源和最大化利用的角度出发，各种新建的城市电网或者对以往城市电网的改建使用高温超导电缆都能使得利益最大化。

（2）容量大

高温超导电缆中应用的是无阻和临界电流密度的高温超导材料最为导体，电缆的电能传输能力得到了巨大的提高，这一提高使得高温超导电缆传输的电流相 较于传统的电缆传输提高了3-5倍。

（3）能够限制故障电流。

高温超导电缆中运用的超导体本身就具有电流限制能力，当电网中发生短路，如果短路造成的电流增强到一定程度，高温超导电缆就会失去超导性而突然产生电阻，这样的设计能够使得在超导体失去超导性的时候不会给电网带入太大的电流造成损害。

3、特高压输电网电线电缆技术

特高压电网一般是指交流电压为750KV和1000kv或以上,直流电压为800kv以上的输电网，我国的特高压技术研究和发展起步都比较晚，但现在已经在技术和应用层面上都达到了世界顶尖的水平。

智能电网在我国的实施和应用离不开特高压电网技术。由于特高压电网电压较高的原因，对于输电中传输电力的电线电缆要求就比一般输电网的电线电缆要求高上许多，其技术的发展也是极为迅速且需求不断，而特高压输电网电线电缆的新技术基本是在以下三个方面展开的：

3.1 采用耐热铝合金电线电缆

这类电线电缆输电容量较普通输电电线电缆高, 其容量( 载流量) 普遍可以增加70% ~ 100%，其工作温度相较于普通的输电电线电缆也有极大的提升，同时耐热铝合金电线电缆的线路损耗低,由于它不存在使用钢芯铁磁材料,也就不会产生铁磁损耗。而且耐热铝合金电线电缆硬度较高，表面不容易被磨损，超高压条件下也减少了相当多的电量耗损，最后它还具有阻抗低，重量轻等特点，使得在耐热铝合金电线电缆铺设之后其弧垂不会产生太大的变化。

3.2 采用碳纤维复合芯软铝绞线

碳纤维复合芯软铝绞线的应用是一种全新的电线电缆技术, 芯线由包括碳纤维和玻璃纤维等高强度的新型纤维材料复合而成，在它的外层通常用软铝型线包裹。碳纤维复合芯软铝绞线有着重量较轻、耐高温、弧垂小等显著的特点，使其优于传统的钢芯铝绞线，可以说它是现有最适合特高压输电网的电线电缆技术应用。这一技术在欧美等国家已经开始投入到应用层之中，而由于我国还没有掌握其核心技术，需要依赖与进口，所以其使用规模十分有限。

3.3 采用大截面、高强度钢芯铝绞线

对于钢芯铝绞线来说，电线电缆的横截面积越大，电线在传送过程中的电阻就越小，输送等量电能时造成的电能损耗就越小。而在远距离的电能传送过程中，必须要保证铝绞线的抗拉强度足够。因此，只有大截面、高强度的钢芯铝绞线才能满足远距离、大容量的输电要求。

4、光纤复合低压电缆技术

光纤复合低压电缆(Optical Fiber Composite Low—voltage Cable,简称OPLC) ，可以说是电力电缆与通信光缆的有机复合体，图12表示了其复合结构，它能够解决宽带接入等问题，同时还能够基于物联网实现在智能建筑中实现各种电力与通信的结合问题，使得生活变得更加智能化和理想化，这一技术的特点有：

（1）适应性强，机械性能极佳

OPLC技术自从诞生之日起就考虑到了它的应用环境问题，在研发时，很早就加入了适应性强的要求。因此现有的光纤复合低压电缆普遍具有很强的环境适应能力，同时其抗压、抗冲击能力也比较强。

（2）工作温度能够长时间兼容

OPLC敷设之后，能够工作很长时间，且电缆中的光纤单元和电力单元的温度都能够长时间兼容。

（3）用途广泛

OPLC技术能够搭配各种相应的设备和器材，在此基础上它能够构建出主要的XPON技术，从而使得在单传输线上能够实现许多业务，大大地降低了业务的构建成本，使人们能够得到更简易、更方便、更便宜的业务使用。

（4）布置简易，施工费用低

OPLC技术集光纤和电力输配电缆于一身，不用二次布线，有效降低了成本。相较于传统的FTTH技术，使用OPLC作为智能电网用户端接入方案，能够节约大量的金属、管道、塑料等资源，还可以有效地降低进入小区和用户的各项成本。

5、总结

在智能电网的大背景下，还有许多应运而生的电线电缆新技术，如基于物联网的输电线路状态监测技术等，它们都已经或即将投入使用。而在这场智能电网所带来的大变革中，电线电缆的新技术将扮演着越来越重要的角色。

参考文献

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