绝缘材料是在允许电压下不导电的材料,但不是绝对不导电的材料,在一定外加电场强度作用下,也会发生导电、极化、损耗、击穿等过程,而长期使用还会发生老化。它的电阻率很高,通常在1010~1022Ω·m的范围内。如在电机中,导体周围的绝缘材料将匝间隔离并与接地的定子铁芯隔离开来,以保证电机的安全运行。
绝缘材料市场发展现状
绝缘材料是电工产品发展的基础和保证,对电机、电气工业的发展具有特别重要的作用,绝缘材料的发展与进步,有赖于高分子材料的发展并直接制约和影响着电工产品的发展和进步。
用于110千伏、220千伏、500千伏的国产高压电缆绝缘材料逐步实现工业化应用,将使我国高压电缆绝缘材料长期依赖进口的局面得到显著改善,为我国保障能源安全、助力“双碳”目标的实现贡献重要力量。
我国电力格局长久存在“源荷割离”现象,能源富藏地与用电负荷集中地不一致,由此而导致的长距离输电在所难免。随着“双碳”目标逐步推进,如何更加安全、高效地进行远距离电力输送,一直是我国电力事业发展中无法回避的问题。
高压电缆绝缘材料的发展经历了一个漫长过程。以当下广泛采用的高压直流输电方式为例,其电力电缆绝缘材料的发展先后经历了充油绝缘(OF)、油纸绝缘(MI)和交联聚乙烯(XLPE)绝缘3个阶段。“以充油和油纸为绝缘方式的直流电缆的问世已经超过100年。”陈新表示,早期的充油电缆采用中空导体作为油流道,通过充油不断浸渍导体外的绝缘层,达到绝缘效果。但此种绝缘方式需在电缆运行过程中不断进行充油,一旦电缆外层出现破损,便会造成油料泄漏,易导致环境污染,且维护难度大,现在已基本被淘汰。
近年来建设的高压直流输电工程中,发展迅速的交联聚乙烯挤塑电缆则成为更加普遍的选择。由于交联聚乙烯挤塑电缆相对于油纸电缆的运行温度更高,机械性能和绝缘性能更好,同时安装维护方便,生产工艺简单,目前已在电力系统中广泛应用。“目前的高压直流电缆几乎都采用交联聚乙烯作为绝缘材料。”
绝缘材料市场发展前景分析
制造绝缘材料上游的主要原材料有:苯酚、甲醛、苯乙烯等有机化合物,环氧树脂、聚丙烯、聚酯等高分子聚合物,云母、石棉、碳酸钙、滑石粉、氢氧化铝等无机物。
绝缘材料下游产业主要为电力(发电、输变电)电器、电机(电动机、牵引机车)、航空航天、电子和信息等行业。下游行业的快速发展带动了绝缘材料的发展。
绝缘材料与绝缘制品制造设备,绝缘漆浸渍、烘干、制造设备,电工非织布及聚酯薄膜的制造设备、绝缘材料工艺方法、检测分析、测试仪器设备、网地绝缘监控技术等。
2015-2020年全国35千伏及以上输电线路回路长度呈持续上升趋势,2019年达197.51万千米,初步估计2020年达到205万千米;新增交流110千伏及以上输电线路长度呈波动变化趋势,2019年达5.79万千米,2020年受疫情影响,初步估计增加5万千米。
绝缘材料迅速发展,现代应用纳米技术发展纳米绝缘材料。由于绝缘材料纳米级粒子的结构特征使复合型材料表现出一系列独特而又奇异的性能,使纳米材料发展成极有前景的新材料领域。我国已经开展了这方面的研究,如四川大学已制备聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合薄膜获得成功。纳米材料的应用必将为许多传统的绝缘材料无法达到的新异性能,开辟了新材料、新技术的发展前景。
更多行业研究分析,可以点击查阅中研普华产业研究院的《2021-2026年中国绝缘材料行业竞争分析及发展前景预测报告》。