2021年度中国机械工业科学技术奖公示，线缆行业四项目入选!

中国机械工业科学技术奖科技进步类二等奖

电缆装备是电力能源大范围优化配置的基本“脉络”。在大规模城市化的推动下，电缆化迅速发展。根据交联聚乙烯电缆30年设计寿命及可靠性“浴盆曲线”，未来5-10年我国将逐步迎来电缆老化高峰，由此引发的系列故障隐患成为我国电力发展、社会稳定面临的重大挑战。

此外，电缆在电-热-环境等复合条件作用下的老化基础理论研究、抗老化绝缘材料研发、诊断和延寿等关键技术缺乏。完善电缆老化基础理论，开发新型长寿命抗老化电缆，实现在运电缆老化诊断、修复延寿是提高输配电系统安全稳定运行和建设环保、低碳型社会的关键。

项目组经10余年系统性研究，通过产学研用协同攻关，最终取得了长寿命抗老化电缆基础理论、关键技术及装备领域的重大突破，所取得创新成果如下：

1.提出了基于电场应力下高聚物分子链蠕变模型的电缆电-机械疲劳老化理论，建立了基于绝缘材料内部聚集态结构变化特征与宏观电气特性的电缆老化模型，阐明了复杂应力下抗老化助剂动力学行为特征及其对电缆绝缘老化抑制的作用机制，揭示了电缆在多物理场耦合条件下的老化机理。

2.提出了基于长链硅烷偶联剂-抗老化助剂固载无机纳米颗粒的电缆材料改性方法，并通过调控抗老化助剂分子量及化学结构，实现其耐迁移性及运动性的统一。与常规电缆材料相比，新型长寿命抗老化电缆材料拉伸强度提升68.9%，达22.8MPa；击穿场强提高162.4%，达65.6MV/m；水树长度降低78.8%；长期老化后电树引发电压提高54.1%，预期热老化使用寿命可达80年。

3.开发了基于损耗不对称性、时间不稳定性的电缆全寿命周期状态检测技术，实现了电缆老化类型快速分类识别及老化程度精确辨识；提出了基于反射系数谱实部的频域老化缺陷定位技术，首次采用频域滑动加窗方法，实现了出厂及在运电缆微弱缺陷定位，误差小于±0.6%，精度较传统缺陷定位方法大幅提升。

4.提出了无机纳米颗粒+偶联剂+XLPE基体的电缆老化缺陷有机-无机复合填充结构，通过偶联剂改善基体与纳米颗粒的结合性，研发了基于带电修复及预修复的电缆寿命延长技术，可使老化电缆绝缘强度提升21%以上，修复后延长在运电缆寿命20年以上。

中国机械工业科学技术奖科技进步类二等奖

【立项背景】

海洋经济是我国“十二五”“十三五”重点发展的经济领域，海工装备是海洋经济必备的技术支撑，需要用到大量特种光电复合缆，大部分需进口，国内缺乏测试评估手段。海洋工程与装备用复合缆测试服务平台是针对该需求而建立的，是我国发展海洋事业必备的基础条件。

【项目的重要性和意义】

项目牵头单位上海电缆研究所作为中国电线电缆行业的专业性研究所，立足深厚的技术积累与行业经验，联合上海国缆检测股份有限公司、江苏中天科技股份有限公司和江苏中天科技海缆股份有限公司，围绕海洋工程与装备应用需求，以海工特种复合缆测试技术为核心，开展ROV脐带缆张力卷绕、光电复合缆光纤在线监测和机械测试后光纤寿命评估能力、海工复合缆静态力学参数测试能力等关键测试技术研发，建立专业的海工特种复合缆测试实验室，形成海洋工程与装备用复合缆测试服务平台服务能力。该平台在专业技术和检测能力上具有新颖性，且达到国际先进水平。

【主要科技内容】

建立ROV脐带缆光电试验能力，具备实时在线光电性能监测的能力，满足海洋工程装备用特种复合缆对于张力疲劳、卷绕等工况的测试评估能力；建立光电复合缆光纤寿命评估能力，配置关键测试仪器，以光纤传感技术为核心，自行设计集成海工特种线缆在线光学监测系统和机械测试后光纤寿命评估系统；建立海工复合缆静态力学参数测试能力，设计定制静态力学测试系统，形成海工复合缆静态力学参数测试能力。

【项目成果】

1.提出海洋工程与装备用复合缆标准的草案稿2项；依托平台获得授权专利8项，其中发明专利5项。

2.该项目开展测试服务硬件能力建设：主要包括海洋工程装备用特种复合缆的各种机械性能的测试、光学测试、力学测试三个方面进行测试服务平台的建设工作。

3.该项目以测试技术研究为核心，主要扩展平台的检测与试验服务，面向海工线缆制造企业和线缆用户，提供研发服务、检测与试验服务、国内外行业信息会展、技术交流合作及电子商务服务。截止目前，新增千余次各类复合缆检测服务。

【社会效益】

该平台的服务能力对提升产业发展、企业创新等行业发展有着重大的作用和意义。项目成果有助于快速提升我国电线电缆企业的产品升级换代能力和技术创新能力，更好地服务于国家海洋战略产业的实施，社会效益巨大。

【经济效益】

该项目初步建成我国乃至亚洲唯一的海工装备复合缆专用的检测服务平台。技术性收入是体现公共服务的收效之一，该平台的技术性收入超过3亿元，占建设单位营业收入50%以上。

平台开展的公共服务能力建设，提升了对外服务范围和服务数量，服务成效反过来促进研发需求和基础服务需求，并反哺对研发和标准等开展所需的资金，形成良性的服务体系循环从用户数量和行业产值的角度估算，平台服务对象基本涵盖了全国电线电缆行业的制造企业和行业产值的70%以上，线缆企业通过该平台服务而开发的海工线缆产品市场销售额超过百亿。

中国机械工业科学技术奖科技进步类三等奖

电力电缆运行是电力生产的重要环节之一，关系到企业和人民生命财产的安全。“应用光纤传感技术的电力电缆状态监测技术研究及装备研制”项目：

（1）完成光纤传输性能测试装备的研制，打破了该领域高端产品被英美企业垄断的局面。 

（2）完成基于光纤光栅电流传感器的电缆护层绝缘监测系统，光纤光栅电流传感器为国际首家研发产品。

（3）完成基于光纤光栅测温装置的电缆载流量监测系统，提高了载流量的预测与评估能力。

项目完成国家科技部中俄科技合作专项项目等多项重点项目，获得授权专利14项。项目经中国机械工业联合会组织的产品鉴定表明：该产品达到国际先进水平。

项目采用纯光网传感器检测及光信号传输，符合智能电网的发展方向。该项目的研制成功与应用，对提升我国电力行业的自主创新能力，实现智能电网的发展具有重要促进作用。

中国机械工业科学技术奖科技进步类三等奖

该项目旨在响应国家大力发展新能源战略。发展海上风电是国家能源战略“去碳化和零排放”的最关键举措。超大型海上风电机组用高压耐扭电缆作为大功率低损耗海上风电输电系统用关键零部件，可大幅提升电缆传输容量，降低线路损耗，提高传输效率和安全可靠性。提升海上风电系统电压等级，可以减少风机回路数，减少投资综合成本，66kV高压风电是未来海上风电的发展方向。

该项目研发产品不仅具有耐高压、高强度要求，而且具有耐候、耐扭、耐寒、阻燃、耐盐雾等特性。该项目主要研究的核心技术有：

（1）66kV 高压乙丙绝缘材料的研究；

（2）高压耐扭电缆结构设计和工艺技术的研究；

（3）无卤低烟高阻燃高抗撕护套材料的研究；

（4）海上高压风电电缆寿命评估的研究。

与该项目相关已授权发明专利8项，实用新型专利2项；已受理发明专利3项。

该项目产品已在上海电气、金风科技等客户海上风电工程项目得到批量应用。产品的研发解决了高压耐扭软电缆卡脖子难题，实现了66kV高压绝缘材料和高压扭转电缆的国产化，打破了国外市场垄断，促进了海上风电技术的进步，推动我国风电事业的高质量快速发展。