杜伯学 李忠磊 周硕凡 范铭升

(天津大学电气自动化与信息工程学院 天津 300072)

1 引言

高压直流(High voltage direct current，HVDC)输电是高电压、大容量、远距离输电和区域电网互联的重要手段，在当今和未来的全球能源互联网中发挥至关重要的作用[1-2]。高压直流挤包绝缘电缆具有输送容量大、损耗低、重量轻、敷设与维护方便等优势，自1999年首次在欧洲投入商业运行以来迎来指数式快速发展。目前，全球已投运高压直流塑料电缆输电工程20余项，总长度超3 000 km，在海上风电并网、海岛供电、同/异步电网互联等方面发挥关键作用。交联聚乙烯(Cross-linked polyethylene，XLPE)绝缘是目前高压直流挤包电缆的主要绝缘材料，自20世纪80年代初开始逐渐成为高压电缆的重要研究与应用方向。目前，基于XLPE绝缘的±525 kV高压直流电缆已成功研制，在张北柔直工程中完成敷设并即将投入运行。

随着XLPE绝缘高压直流电缆敷设里程与使用年限的不断增加，XLPE直流电缆绝缘的诸多问题日益突显[3-5]：① XLPE作为热固性材料，在电缆退役后难以回收利用，传统的焚烧、掩埋等手段将造成极大的环境污染；② XLPE电缆绝缘制造过程中，过氧化二异丙苯(Dicumyl peroxide，DCP)等交联剂将产生极性小分子副产物，导致绝缘性能下降，目前只能依赖长时间脱气处理降低其含量；③ 大长度高压直流海底电缆成为目前的重要发展方向，XLPE绝缘长时间连续挤出过程中极易发生焦烧反应，焦烧产物阻塞滤网，同时在绝缘中引入杂质，导致高压直流电缆绝缘性能大幅下降，此外挤出与交联生产工艺复杂、能耗大。……