辐射加工利用高能射线(γ射线、X射线和电子束等)使高分子材料由线性结构转变为三维网状结构,产生广泛的物理、化学和生物变化,显著提高材料的应用价值。辐射加工在我国电线电缆行业应用起步于80年代,90年代辐照应用受到国家重视,在绝缘架空、阻燃电线电缆、机场助航灯光电缆等产品取得广泛的应用,实现了产品技术质量水平的显著提升。进入21世纪,电线电缆辐照加工应用发展迅速,产品、领域不断拓展,除传统的冶金、化工、城市输变电网、船用舰用等领域外,还广泛应用于航空、新型轨道交通、新能源(核电、风电等)等新兴行业,产品独特的耐热性能,广泛的材料适用特点,以及国产辐照交联装备技术的发展,我国辐射加工产业发展进入了快车道,取得世界瞩目的发展成果。
辐照交联线缆在新能源领域中的发展应用
随着国际能源资源的日益紧张,能源安全已成为国家安全的重要问题,发展新能源已成为世界各国研究的重点。核电、太阳能等新能源已是缓解能源危机的重要途径,是缓解日益突出的能源供应的重要措施。近年,我国新能源的发展已成为国家战略的重要内容,确立了重点发展核电、太阳能等新能源发展目标,制定了中远期发展规划。尤其去年世界金融危机引发的经济衰退,世界各国把新能源作为刺激经济的主要手段,取得更为快速的发展趋势。这一产业的发展将带动一系列产业的发展。
我国新能源发展提速迅猛,在2020年核电发展{zx1}的目标调整将达到7500万千瓦以上,风能达到1亿千瓦以上,也就是说,这将带动2万亿的产业发展,其中包括相关特种线缆的需求,辐照交联技术以自身特点,具有明显的发展优势,在实现相关特种线缆的发展上,具有不可替代的作用。以下介绍几种应用于新能源领域的特种线缆。
核电站用电缆
核级电缆作为核电站的血管和神经,在核电站正常运行及安全保证上起着非常重要作用,随着我国核电站建设的快速发展,核级电缆用量将大幅增加。核级电缆技术要求高,使用在核电站的安全壳内或安全壳外场合,其中核电站安全壳外1E级回路电缆(K3类电缆)用量占较大比例,产品包括中低压动力电缆、控制电缆、仪表电缆、补偿电缆等,K3类电缆应具备以下性能:①良好的绝缘性能:20℃阻燃电阻常数不小于3670MΩ.km;②绝缘线芯的单根垂直燃烧试验;③不少于40年的使用寿命;④良好的绝缘机械性能;⑤无卤特性、低烟特性等。
对于K3类电缆以上性能要求,目前主要采用辐照交联技术来实现。从综合产品成本、产品重量等方面来分析,辐照交联型K3类核级电缆具有较大优势,辐照交联K3类电缆与橡皮型K3类电缆相比,具有成本低、外径小、重量轻等特点,我国已投入运行或正在建设的核电站,安全壳外1E级回路基本采用了辐照交联K3类核电缆。
风能电缆
风电项目需要大量的风力发电机专用电缆,包括动力电缆、控制电缆和数据电缆。风力发电机用电缆除具备普通电缆的性能外,还必须满足弯曲半径小、部分电缆需耐频繁扭转的要求。此外风电项目大多处在我国的北方地区,气候较寒冷,且昼夜温差较大,环境温度―45℃~+50℃,运行温度为―40℃~+50℃的使用条件。因此,风力发电机用电缆应能具备耐扭(部分电缆)、耐臭氧、耐寒、耐油、耐盐雾及耐紫外线等特性。实现以上产品性能要求,辐照交联技术也已成为风力发电机用电缆的主要生产工艺技术之一。
光伏电缆
根据我国能源发展政策,太阳能应用已列入重点发展能源之一,国内光伏产业项目不断推出,呈现出欣欣向荣的光伏产业热。在此背景下,光伏电缆的用量也随之不断增加,进入稳定的市场成长期。
太阳能光伏电缆用于连接光伏组件和逆变器的布线系统,电压等级一般为AC600/1000V,太阳能系统使用环境恶劣,如高温和紫外线辐射等,工作环境温度一般为―40℃~+90℃,导体{zg}温度为120℃,例如在欧洲,晴天时将导致太阳能系统的现场温度可达100℃,光伏电缆在实际环境下的使用寿命不小于25年。
根据太阳能系统所处的环境,光伏电缆应具有优良的耐热、耐寒、耐油、耐臭氧、耐候性、低烟、无卤、低毒等;光伏电缆由于使用环境的特殊性,应具有良好的机械防护性能,如果电缆材料强度不够,电缆绝缘层在安装和维护期间,极易受到机械损坏,从而影响整个系统的使用安全性。
综合光伏电缆以上所列性能及当前材料技术的发展,辐照交联聚烯烃材料显示出独特的优势,专门开发的聚烯烃材料经辐照交联后,耐热性、耐候性、机械性能等特性符合规定要求。目前已投入运行的光伏电缆中,辐照交联型光伏电缆的运用最为广泛,满足了太阳能系统特殊环境的使用要求,取得了良好运行经验。目前德国莱因公司出版了《对光伏系统用电缆的要求》技术规范(2007版),对产品性能提出了更高要求。国内已有部份厂家开发的辐照交联光伏电缆达到了该技术规范要求,并通过了德国TUV认证,已投入批量使用,辐照交联技术促进了光伏电缆的技术进步。