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2016年中國紙質絕緣材料行業發展情況、技術水平及細分行業發
2017/7/6 17:46:36 來源:智研咨詢 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:(1)紙質絕緣材料細分行業簡介絕緣紙板及絕緣成型件等紙質絕緣材料作為電力工業的基礎性有機固體絕緣材料,是制作電力變壓器、電抗器、互感器、電機、電纜等必不可少的絕緣材料,尤其在油浸式變壓器中應用最為廣泛。絕緣紙板是以100%未漂硫酸鹽(1)紙質絕緣材料細分行業簡介
絕緣紙板及絕緣成型件等紙質絕緣材料作為電力工業的基礎性有機固體絕緣材料,是制作電力變壓器、電抗器、互感器、電機、電纜等必不可少的絕緣材料,尤其在油浸式變壓器中應用最為廣泛。
絕緣紙板是以100%未漂硫酸鹽針葉木漿為原料制成的,具有機械強度高、平整度好、收縮變形小、電氣絕緣性能高、使用壽命長等特點。根據變壓器、電抗器、互感器、電機等設計的需要再加工成不同形狀的成型件,如墊塊、撐條、壓圈、墊板等成型件。根據產品性能和適用電壓等級不同,可以分為中低壓、高壓、超高壓和特高壓絕緣紙板。
絕緣成型件是以濕紙坯或絕緣紙板為原材料,利用專門的模具、采用專業的制造方法或專用機械加工方法成型的,用于電力設備中保證產品絕緣強度和機械強度的各種絕緣件。絕緣成型件的電氣性能和機械性能主要取決于材料本身的性能,此外還與制造方法有關,不同的制造方法生產出來的成型件,性能會有差異。絕緣成型件按制造工藝不同可分為機械成型件、模壓成型件、異型成型件和整體出線裝置。
(2)紙質絕緣材料發展歷史
20 世紀30 年代,瑞士魏德曼公司開始使用未漂硫酸鹽木漿制造絕緣紙板和成型絕緣件,取代傳統的酚醛紙板應用于變壓器,開創了絕緣紙板工業時代。在世界電力工業發展歷程中,輸配電設備制造的發展已經經歷了100 多年的歷史。上世紀70 年代中期,隨著電力需求不斷增長,電力運輸要求進行大容量長距離輸電,輸配電設備電壓等級迅速向超高壓方向發展。進入21 世紀,主要的輸配電設備制造國家相繼開展了特高壓1,100kV、±800kV 電壓等級輸電技術的研究與產品生產。絕緣紙板和成型絕緣件也隨著輸配電設備電壓等級的發展而不斷發展。
絕緣紙板和成型絕緣件制造業在電力工業中屬于十分專業的細分行業,制造優質、大尺寸的紙板和成型件不僅一次性投資大,投資回收周期較長,而且需要具備制漿造紙和變壓器設計的專業技術。目前,全球主要絕緣紙板和成型絕緣件規模以上企業(集團)僅有十幾家。
我國絕緣紙板的發展起步較晚,20 世紀60 年代以來,遼陽工業紙板廠、湖南省第一紙板廠和泰州絕緣材料廠開始生產電氣用壓紙板。20 世紀80 年代中期,我國成功研制交流500kV 的全套成型絕緣件,為特變電工、保變電氣、西電集團等大型變壓器企業提供成型絕緣件。但由于紙板幅面的限制,國內超高壓輸電設備使用的優質、大幅面絕緣紙板主要依賴國外進口,或由外資控股的泰州魏德曼公司供給。近年來,以發行人、泰州新源電工器材有限公司、常州市英中電器有限公司等為代表的國內企業先后取得一系列研發成果,引進或自主開發先進生產技術和裝備,我國絕緣紙板及成型件行業的自動化水平有了較大的提高,成功縮小了與世界先進水平的差距,產能規模和市場占有率逐步提高,已基本能有效滿足國內市場的絕緣紙板和成型絕緣件的需求。除產量繼續增長外,國內企業生產的產品在品種需求結構方面也發生了較大變化,部分產品已達到世界先進水平,并開始應用于特高壓變壓器、高鐵和軌道交通牽引變壓系統等領域。
(3)行業技術水平
紙質絕緣材料是以100%未漂硫酸鹽針葉木漿為原料經過特定工藝制成,具有以下技術特點:
1.產品工藝要求高
紙質絕緣材料中除了優質的纖維,不添加任何其他物質,水是漿料稀釋、輸送等工藝環節的唯一介質。水的潔凈度直接影響絕緣紙板及成型件的電氣強度和電導率。若絕緣紙板及成型件的雜質含量超標可能引起發熱,甚至擊穿、縮短變壓器的使用壽命,進而影響整個輸變電系統的安全。因此,紙質絕緣材料生產從原材料到產成品都有嚴格的控制,包括原料木漿的純凈度、設備的潔凈度、生產工藝污染源的控制、生產環境清潔度控制,以及產品存儲和運輸的防護等均有較高要求。
2.電氣性能要求高
紙質絕緣材料的電氣性能是決定變壓器、電機和電纜等設備絕緣性能的主要指標。隨著電壓等級的升高,對紙質絕緣材料性能的要求也不斷提高,為確保紙質絕緣材料具備優良的電氣性能,必須提高其制造水平。紙質絕緣材料的電氣性能主要包括材料的絕緣電阻、電氣強度、介質損耗及介電常數等四個方面。高純度的木漿、純凈的水、潔凈的生產環境、制造工藝經驗和杜絕生產過程中的金屬污染等技術是決定紙質絕緣材料電氣性能的關鍵。
3.機械強度要求高
紙質絕緣材料的機械特性主要包括拉伸強度、伸長率、抗壓強度、抗彎強度、密度和層間粘合性等指標。紙質絕緣材料不但要滿足變壓器等輸變電設備對其電氣特性的要求,而且其機械特性必須滿足其線圈繞組的機械強度,如撐條、壓板等支承和壓緊件的機械強度對繞組的短路強度影響很大,在大型變壓器中尤其重要。特別是電磁線圈匝絕緣、絕緣紙筒、墊塊及絕緣壓圈的機械強度要求更高。
(4)細分行業發展前景
一、輸變電設備應用領域
①變壓器
根據國家統計局數據,2008-2014 年,我國變壓器產量從11.61 億千伏安增長到17.01 億千伏安,累計增長46.5%,年均增長6.6%。2015 年前10 個月我國變壓器產量達13.4 億千伏安。我國變壓器歷年產量情況如下圖:

數據來源:國家統計局
根據下游變壓器行業經驗數據,國內變壓器對絕緣紙板及成型件消耗量可保守估計為0.40 噸/萬kVA。因此,按2014 年國內變壓器產量(kVA)推算絕緣紙板及成型件市場需求量約為6.8 萬噸。2015 年前10 個月我國變壓器用絕緣紙板及成型件消耗量約為5.36 萬噸。
②電抗器
電抗器作為電力系統中用于限制短路電流、無功補償和移相等的電感性電器,通過其在電網中限流或限壓,補償高壓輸電線的容性電流或電壓,從而起到穩定電網的作用,被廣泛應用于遠距離輸配電線路。隨著我國特高壓電網的建設加快,電抗器市場需求也呈快速增長態勢。
在“十二五”期間,由于我國特高壓交流的投資額近2,700 億元,而輸變電設備投資占其中的45%,電抗器又占輸變電設備投資的16%,所以可以計算出“十二五”期間我國電抗器市場容量超過190 億元。
③互感器
近年來,受國家電網和農村電網改造、城市電能表更新換代的原因,加上國外電工儀器儀表產能逐漸向中國轉移,我國互感器市場發展迅速,產量增長明顯。2014 年我國互感器產量3,389 萬臺,同比2013 年的產量2,352 萬臺增長了44.09%①。隨著新材料的不斷應用,互感器也出現了不少新的種類,電磁式互感器更是得到了充分的發展,其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結構適應了電力建設的發展需求。互感器行業的快速發展,極大地推動了上游絕緣材料的需求增長。
④電力電容器
隨著電力工業的快速發展、技術進步以及無功補償、節能降損管理的加強,電力電容器制造企業遇到了較好的發展機遇,電力電容器的市場迅速擴大。2014年,我國電力電容器產量為30,848 萬kvar,比2013 年的30,047 萬kvar 增長2.67%。
對電力系統進行無功補償是電力電容器最主要的用途,其主要作用是提高功率因數、降低線路和輸變電設備的損耗、改善受端電壓質量以及提高輸送功率,電力電容器的市場需求量與年新增發電裝機容量有密切關系。2015 年,我國新增發電裝機容量為12,974 萬千瓦,同比增長24.2%③,新增發電裝機容量的快速增長將促使電力電容器市場需求隨之增長。
⑤輸變電設備領域發展前景
近年來,國家不斷加大電力電網的投資規模,電力行業發展迅速,農網改造、特高壓以及智能電網建設、水電、核電以及風能、太陽能發電規模持續增長。據中國電力企業聯合會統計,2015 年國家電網基本建設投資完成額4,602.99 億元,同比增長11.80%。2010-2015 年我國電網建設投資額情況如下:

數據來源:中國電力企業聯合會
根據國家能源局《配電網建設改造行動計劃(2015~2020 年)》指出:我國將通過實施配電網建設改造行動計劃,持續加大配電網資金投入,2015-2020 年配電網建設改造投資不低于2 萬億元,預計到2020 年,高壓配電網變電容量達到21 億千伏安、線路長度達到101 萬公里,中壓公用配變容量達到11.5 億千伏安、線路長度達到404 萬公里。根據《關于“十三五”期間實施新一輪農村電網改造升級工程的意見》提出,到2020 年,全國農村地區基本實現穩定可靠的供電服務全覆蓋,農村電網供電可靠率達到99.8%。隨著上述規劃的實施,“十三五”期間,我國將迎來特高壓交流骨干網架和跨區特高壓直流工程建設、城鄉配電網智能化建設改造投資高峰期,將進一步增加對輸變電設備的需求。
二、電機和電線電纜領域
①電機
電機是利用電和磁的相互作用實現能量轉換和傳遞的電磁機械裝置,主要應用于電力、家電、冶金、汽車、消費電子等國民經濟各個行業,具有量大面廣的特點,與國民經濟發展息息相關。電機主要包括導電材料、導磁材料和絕緣材料三種不同性質用途的材料,其中薄紙(紙板)可以作為復合絕緣材料的基材或單獨作為絕緣材料,具有質地柔軟、良好的機械性能、抗拉強度和表面平整度特性,而廣泛用于中小型電機、分馬力電機、高效電機和變頻電機的槽襯、槽楔和端部襯墊絕緣。我國歷年中小型電機行業銷售規模情況如下圖:

數據來源:公開資料整理
隨著國家節能減排的積極推行及高效節能電機補貼政策的逐步落實,高效節能電機業將迎來爆發式的增長,節能環保電機設備將占國內新增中小型機電設備的60%以上,同時,隨著電力電子技術、計算機技術、微電子技術及控制理論的發展和應用,中小型電機應用領域日益廣泛。
②電線電纜
電力電纜是用于傳輸和分配電能的電纜,電力電纜常用于城市地下電網、發電站引出線路、工礦企業內部供電及過江海水下輸電線、特高壓交直流輸電線。電力電纜的結構一般從內向外分為電纜線芯、線芯屏蔽、絕緣層、絕緣屏蔽、內護層、內襯墊、加強帶、外護層等。其中電纜絕緣層由于直接承受工作電壓、直接與電纜線芯接觸、需耐受大電流通過,因此,電纜的絕緣層材料是電纜能否承受高電壓的關鍵所在,也就是防止電纜線路故障的關鍵所在。在電纜領域,薄紙是最常用的絕緣材料。
根據國家統計局數據,2014 年我國電力電纜產量高達5,570.37 萬千米,同比大幅增長了32.8%。隨著中國電力工業、數據通信業、城市軌道交通業、汽車業以及造船等行業規模的不斷擴大,對電線電纜的需求也將迅速增長。2015 年1-10 月,我國電力電纜產量為4,475.27 萬千米。我國歷年電力電纜產量情況如下圖:

數據來源:國家統計局
三、電氣化鐵路和城市軌道交通領域
電氣化鐵路和城市軌道交通上所行走的動車、高鐵列車或地鐵列車等電力機車所需能源由電力牽引供電系統提供,牽引供電系統一般分成牽引變電所和接觸網兩部分,牽引變電所的核心設備是路基牽引變壓器和機車牽引變壓器。由于牽引負荷極度不穩定、短路故障多,因此牽引變壓器對負荷和抗短路沖擊能力要強,對絕緣紙板的性能提出了更高的技術要求。
①電氣化鐵路
根據國家統計局數據,截至2015 年末,我國鐵路營運里程為12.1 萬公里,其中電氣化運營里程為7.4 萬公里,同比增長13.8%,高鐵運營里程超過1.9 萬公里,居世界第一位,占世界高鐵總里程的60%以上。十二五期間,我國鐵路電氣化運營里程情況如下圖:

數據來源:國家統計局
根據國家鐵路局《中長期鐵路網規劃》,到2020 年,全國鐵路營業里程達到12 萬公里以上,電化率達到60%以上。根據國家鐵路局《鐵路“十三五”發展規劃》,“十三五”期間,鐵路固定資產投資規模將達3.5 至3.8 萬億元,其中基本建設投資約3 萬億元,建設新線3 萬公里。至2020 年,全國鐵路營業里程達到15萬公里,其中高速鐵路3 萬公里。
②軌道交通
截至2015 年末,我國累計有26 個城市建成投運城軌線路116 條,運營線路長度3,612 公里。根據《“十三五”規劃綱要》,到2020 年,我國城市軌道交通規劃總里程將超過6,000 公里。我國城市軌道交通運營線路網里程趨勢情況如下圖:

數據來源:中國城市軌道交通協會
未來幾年,隨著我國新建鐵路(高鐵)的持續推進、鐵路電氣化的提升以及城市軌道交通的快速發展,軌道交通牽引變壓器及配套絕緣材料行業將迎來廣闊前景。
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