專欄簡介
電力電器高原環(huán)境可靠性專欄將解析高海拔環(huán)境對電器產(chǎn)品的影響并提供可靠性提升方案，助力企業(yè)精準應對高海拔技術(shù)挑戰(zhàn)，全面提升產(chǎn)品環(huán)境適應性與可靠性。專欄將不定期更新，歡迎關(guān)注！
隨著“西電東送”及“南亞電網(wǎng)樞紐”等國家能源戰(zhàn)略的深入推進，電纜作為高原輸電工程的“生命線”，承擔著清潔能源跨區(qū)域輸送的核心使命。而電纜附件（包括電纜終端、電纜接頭等）作為連接電纜的關(guān)鍵元件，其可靠性直接影響整個輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。然而，高原地區(qū)特有的低氣壓、空氣稀薄、強紫外輻射、劇烈溫差等極端環(huán)境條件，對傳統(tǒng)電纜及附件的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了多重嚴峻挑戰(zhàn)。絕緣擊穿、材料加速老化、局部放電加劇等現(xiàn)象頻發(fā)，不僅嚴重影響輸電效率，還可能引發(fā)大規(guī)模停電及設(shè)備損毀等重大安全事故，成為制約高原電力發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
本文將深入分析高原環(huán)境對電纜及附件性能的具體影響，探討適用于高原特殊環(huán)境的電纜及附件的研發(fā)方向，并為高海拔地區(qū)電纜及附件的生產(chǎn)和技術(shù)升級提供科學依據(jù)，最終保障其安全、可靠運行。
一、高原環(huán)境對電纜及附件的主要影響
(一) 電纜附件外絕緣性能下降，短路故障風險驟增
隨著海拔升高，氣壓降低，空氣密度減小，分子自由程增大，空氣的絕緣性能顯著下降，電纜附件的外絕緣強度明顯降低。
●表面閃絡(luò)與局部放電加?。?在電纜附件電場高度集中的區(qū)域，隨著海拔升高，表面閃絡(luò)的風險顯著增加。局部放電的起始電壓降低，放電量增大，長期作用下可能最終導致?lián)舸┒搪飞踔帘ā?/span>
●絕緣內(nèi)部損傷： 隨著海拔升高，絕緣材料內(nèi)部的微小氣隙在低氣壓環(huán)境下活躍度提高。通過能量沖擊、化學侵蝕和電荷積累三重機制，對高分子鏈結(jié)構(gòu)造成破壞，導致絕緣電阻下降，從而影響電纜附件的整體絕緣性能。
因此， 對于高海拔環(huán)境下使用的電纜附件產(chǎn)品，必須充分考慮增加產(chǎn)品的爬電距離和電氣間隙，以滿足更高的絕緣要求。
(二) 散熱不足，老化進程加速
高原空氣稀薄導致對流散熱效率顯著下降，加之強烈的太陽輻射，容易產(chǎn)生熱疊加效應：
●溫升增加與壽命縮短：電纜的溫升隨著海拔升高而增加，長期在高溫下運行會顯著縮短電纜絕緣材料的使用壽命。
●“熱點”風險： 電纜附件，如電纜終端、電纜接頭等結(jié)構(gòu)薄弱部位更容易形成“熱點”，進一步誘發(fā)局部放電和絕緣失效，成為電纜故障的主要誘因之一。
(三) 材料性能衰退，使用壽命縮短
高原的極端環(huán)境對電纜及附件的材料及防護層構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)：
●紫外輻射與溫差導致材料老化： 強烈的紫外線輻射加之晝夜劇烈的溫差（最大日溫差可達30℃），會導致聚合物材料的化學鍵斷裂，使得電纜絕緣層和護套脆化開裂，彈性顯著下降。在敷設(shè)和運行過程中，這些材料更容易發(fā)生物理損傷。
●低溫脆性： 極端低溫環(huán)境（最低可達-40℃以下）會使電纜材料從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，表現(xiàn)出明顯的冷脆特性。在彎曲或振動條件下，材料易發(fā)生斷裂，影響電纜及附件的機械強度和密封性。
●風沙、污穢與腐蝕： 部分高海拔地區(qū)，風沙、重污穢與鹽堿腐蝕的協(xié)同作用，會侵蝕電纜護套及金屬鎧裝層。水分與雜質(zhì)的侵入可能引發(fā)內(nèi)部導體腐蝕，同時污穢物積聚易形成導電層，增加“污閃”事故發(fā)生的風險。
二、相關(guān)標準對高原環(huán)境使用電線電纜終端提出的規(guī)定和要求
為規(guī)范高原地區(qū)電線電纜及附件的設(shè)計、選型和使用，相關(guān)國家和行業(yè)標準已提出明確的規(guī)定和要求：
1、DL/T 401-2017 《高壓電纜選用導則》規(guī)定：“在標準大氣條件下能符合沖擊耐受電壓試驗要求的終端，均可在不高于1000m的任何海拔使用。為了確保在更高海拔處符合使用要求，應適當增加在正常條件下規(guī)定的空氣凈距。電纜終端的外絕緣爬距應按GB311.1進行高海拔修正。”
2、Q/GDW 132XX.X—2024《國家電網(wǎng)公司電纜采購標準》規(guī)定，當買方對電纜的耐低溫性能有特殊要求時，電纜外護套材料應滿足相應的要求；當戶外終端安裝于海拔高于1000m的地域時，終端的外絕緣爬距應進行高海拔修正；當買方對電纜附件的耐低溫性能有特殊要求時，電纜附件應滿足相應的要求。
三、高原環(huán)境電纜及附件試驗研究的未來展望
為提升高原地區(qū)電纜及附件的安全性和可靠性，未來的研究與發(fā)展應重點關(guān)注以下幾個方向：
1、標準化體系的完善：
●建議制定涵蓋絕緣性能和材料性能的專項標準，并進一步細化海拔分區(qū)的跨度以及對特殊環(huán)境（如風沙、重污穢）的要求。
●建立針對高原電纜及附件的特色認證體系，規(guī)范市場準入機制，從源頭保障產(chǎn)品質(zhì)量，提升高原電網(wǎng)的整體可靠性。
2、新型材料和產(chǎn)品的研發(fā)與應用：
●基于對高原環(huán)境的深入研究，優(yōu)化高原電纜及附件的材料配方和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。
●針對高原特有的強紫外線、低氣壓、劇烈溫差、風沙、覆冰等極端條件，重點開發(fā)具備優(yōu)異抗輻射、耐低溫、高柔韌性的特種絕緣材料和防護層材料。
●通過材料與結(jié)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)高原電纜及附件在全生命周期內(nèi)的性能優(yōu)化，確保其在高海拔地區(qū)的長期穩(wěn)定運行
京公網(wǎng)安備11010802046783號
