这项技术在未来科学城实现零的突破！将为企业节省4.8亿元

剖开一根电缆，绝缘层是它的基本构件。当充足的电能沿着电缆内的导体顺畅奔涌，外侧的绝缘材料负责为其安全传输保驾护航。然而，也正是这层绝缘材料，在过去牢牢“卡”住了国内电线电缆行业的“脖子”。

记者从未来科学城全球能源互联网研究院（联研院）获悉，今年5月，国家电网研制的首根国产绝缘材料±535千伏直流电缆完成型式试验，具备工程应用条件。由此，我国超高压直流电缆系统及绝缘材料核心技术实现从零到一的突破，成功打破国外垄断。据悉，绝缘材料在电缆生产成本中约占20%，实现国产化替代后预计能为我国企业节省约4.8亿元。

迫在眉睫 不让绝缘材料“卡脖子”

电力是国民经济的基础性产业。作为全球第一大电缆制造国，我国在以绝缘材料为代表的核心材料技术上却一直受制于人。目前，国内高压直流电缆的绝缘材料全部依赖进口，年进口量超过10万吨。

与此同时，随着世界范围内能源转型持续推进，我国新能源利用水平不断提升、海上风电迅速发展，有望成为继欧洲之后最大的海上风电开发市场。高压直流电缆具有大长度、大容量、低损耗传输等优势，随着海上新能源开发与接入以及未来能源跨洲跨海互联的发展，高压直流电缆技术“瓶颈”效应日益凸显。

海上风电成为未来趋势

由此，尽快突破直流电缆系统及绝缘材料核心技术迫在眉睫！2016年，“±500千伏直流电缆关键技术”国家重点项目启动，由落户未来科学城“能源谷”的联研院材料所牵头，国内多家高校、科研院所、制造厂商组成的项目团队系统开展了仿真设计、材料研发、电缆制造、试验评价等一系列技术研究，逐步突破料空间电荷调控与匹配、超净批量化制备、大截面异形导体绞制等难题。

“±500千伏直流电缆技术在国际上是热点问题，这次攻关中的一些技术研究，在世界范围内也是走在前面的。”项目负责人兼首席科学家、西安交通大学教授钟力生说。

四次失败 科研人员“咬定青山不放松”

失败是成功之母，这话一点不假。在这次型式试验成功之前，科研人员曾经历四个批次绝缘材料的试验失败。

联研院材料所所长陈新至今仍清楚记得，2018年，攻关团队经过两年摸索、上万次试验，研制的前四个批次电缆绝缘材料在产品试验过程中连续失败，核心技术攻关难度远超预期、遭遇瓶颈。“说是上万次试验，其实几个上万次也有了。”陈新感慨。

联研院实验室

攻关到底难在哪儿？科研人员告诉记者，在实验室里做出配方并不是特别难，难在材料走出实验室、走向工业化大批量制备的“放大”过程。从配方到产品，从实验室里的“克级”模拟到中试生产线上的“百公斤级”试验、再到企业生产的“吨级”实战，材料性能通常会发生较大变化，遑论不同电缆厂家、不同工艺所产生的叠加“扰动”了。我国电缆基础技术研究时间短、底子薄的缺点在这个过程中被充分暴露。

难关面前，一组组数字，诠释出科研人员“咬定青山不放松”的韧性：2019年至今，团队共组织材料研制、故障分析、试验总结等专题会议24次，试制材料200余吨、电缆5000多米、附件30多套，逐步解决了绝缘基料分子结构调控、多层绝缘电导匹配等技术难题。

终于，在前四批材料失败的基础上，第五批次材料取得技术突破。今年5月，国产绝缘材料±535kV直流陆缆系统成功通过第三方型式试验，项目研究成果被纳入500kV直流电缆国标GB/T31489和CIGRE国际大电网组织电缆试验导则。

持续攻关 新批次材料研发已启动

对于这次核心技术突破，陈新认为，集智攻关、团结协作的协同精神在项目攻关中发挥了重要作用。

“±500千伏直流电缆系统及绝缘材料的研制涉及化工基料、材料复配、规模化放大、装备制造、试验验证等诸多环节，且跨领域、跨专业的各环节为串联关系，材料配方试验迭代周期长，所有核心技术均需自主摸索攻关，研发难度相当大。”陈新表示。在国家电网公司的带动下，材料、电缆制造厂商，系统化内科研院所、省公司，系统外研究机构和各大高校纷纷“加盟”，组成了技术攻关的“最强大脑”。

联研院实验室内进行试验

多方通力协作下，电缆系统型式试验耐压水平从最初725kV提升到990kV，电流从空载提升到满载3000A，耐压时间也从满载几分钟提升到几小时、几天、几周，并在经历23次击穿失败后实现990kV连续满载30天一切正常，最终，通过型式试验的±535直流电缆系统关键指标与国外相当。

但这绝不意味着研发的止步。目前，对±500千伏超高压直流电缆系统及绝缘材料的协同攻关还在继续，第六批次材料的型式试验已经开始，第七批次材料的研发也已启动。

要做到什么程度才算结束？“对我们科研人员来说，把研究成果应用到工程中去，真正实现国产化替代、而且产品没有问题了才算得上胜利。”陈新回答：“目前阶段性的突破给我们打开了一扇门，打开门走出去，未来的路还有很长。”