泉州七星电气有限公司电力绝缘高分子材料研发可行性报告.doc
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1、1. 研发背景1.1 电力大发展环境及政策近十年来国家一直在电网改造方面加大投资力度,并把电力发展作为拉动内需,促进国民经济发展,提供人民生活质量的重要战略。在城市电网和农村电网建设和改造上国家电网公司计划2009-2011年共投资1.16万亿。西方国家的城市电缆化的平均水平在70%,而北京的架空线入地仅实现不到40%,1500万常驻人口北京市的地下电缆总长度还不及人口为300万的柏林市。城市缆化比率的提高已成为过去十年乃至以后相当长的时间里国家重点投资的对象。提高供电的安全性和可靠性及改善城市电网的供电质量。成为电力部门的首要任务。国家电网公司2005年年底出台关于推广和普及先进的适用技术的
2、意见。意见将8种技术列为电力系统先进适用技术,电力绝缘产品创新和绝缘材料创新属于先进适用技术范畴之列,属于国网公司重点鼓励和扶植的项目。1.2 国内市场需求国内电力工业的发展决定了电气绝缘制品的市场,绝缘产品作为配电设备的关键材料和基础件,是提高配电网络可靠性的关键所在,市场前景广阔。表1:电力绝缘产品年需求量序号产品名称年需求量(万套)单价(元/套)金额(亿元)11-35kV冷缩户内终端系列800100080.0021-35kV冷缩户外终端系列600120072.0031-35kV冷缩中间接头系列300200060.00410-35kV美式插接头系列156000.90510-35kV欧式插接
3、头系列186001.086110kV电缆附件3.83000011.407220kV电缆附件2.59000022.50810-35 kV合成绝缘子系列1201001.209110 kV合成绝缘子系列802802.2410220 kV合成绝缘子系列505502.75*:单价按照目前的市场平均价格估价随着电力系统对供电可靠性要求的普遍提高和技术进步的要求,高性能绝缘材料需求增长更快。硅橡胶是国内电力绝缘产品的主要原材料,其中德国Wacker公司、美国GE公司、Dow Coming公司等各自开发的加成型液态硅橡胶因其性能超群成为最重要的电缆附件原材料。目前国内冷缩电缆附件用液态硅橡胶大部分从这几家公司
4、进口,因此,国产电缆附件价格一直居高不下,其生产持续也无法得到保障。电缆附件用硅橡胶材料价格比较如下图所示:图1 不同材料价格比较1.3国外市场需求硅橡胶绝缘材料自20世界60年代开始在国外电力系统中应用。2006年国际大电工会议 的调查报告显示;超过1000万套硅橡胶绝缘设备用于全世界。美国3M公司生产的硅橡胶电力绝缘产品以其独特的设计、简易的安装操作占有全球电缆附件80%以上的市场。泉州七星电气有限公司自2007年开始拓展海外市场,每年45月份都参加越南东盟工业展览及德国汉诺威工业展览,结识了一大批海外客户;目前已有部分客户正式提出订货需求。其中丹麦HANNS FOLSGAARD有限公司需
5、求1KV冷缩中间接头套管,法国SPARDARK煤气管道有限公司需求管道连接管,这两家客户对产品的要求具有共同点:即产品主体原材料必须采用EPDM橡胶。原因主要有二点:l EPDM材料老化性能优l EPDM材料耐磨性好表2:两家海外公司的需求量序号产品名称销售量(支)单价(元/支)销售额(元)材料消耗(千克)2009年需求量11kV冷缩管1#(L=250mm)10000013.001,300,000.004700.0021kV冷缩管2#(L=350mm)10000015.001,500,000.006580.0031kV冷缩管3#(L=500mm)10000020.002,000,000.009
6、400.004冷缩管1#(直径=5.0cm L=100mm)10000040.004,000,000.0018000.005冷缩管2#(直径=5.5cm L=100mm)10000045.004,500,000.0021500.006冷缩管3#(直径=8.0cm L=120mm)10000050.005,000,000.0054000.007冷缩管4#(直径=10.0cm L=100mm)10000052.005,200,000.0071000.008冷缩管5#(直径=10.0cm L=150mm)10000055.005,500,000.00110000.009冷缩管6#(直径=10.0cm
7、 L=180mm)10000060.006,000,000.00130000.00合 计90000035,000,000.00425180.002010年需求量11kV冷缩管1#(L=25mm)20000013.002,600,000.009400.0021kV冷缩管2#(L=35mm)20000015.003,000,000.0013160.0031kV冷缩管3#(L=50mm)20000020.004,000,000.0018800.004冷缩管1#(直径=5.0cm L=100mm)20000040.008,000,000.0036000.005冷缩管2#(直径=5.5cm L=100m
8、m)20000045.009,000,000.0043000.006冷缩管3#(直径=8.0cm L=120mm)20000050.0010,000,000.00108000.007冷缩管4#(直径=10.0cm L=100mm)20000052.0010,400,000.00142000.008冷缩管5#(直径=10.0cm L=150mm)20000055.0011,000,000.00220000.009冷缩管6#(直径=10.0cm L=180mm)20000060.0012,000,000.00260000.00合 计180000070,000,000.00850360.002011
9、年需求量11kV冷缩管1#(L=25mm)30000013.003,900,000.0014100.0021kV冷缩管2#(L=35mm)30000015.004,500,000.0019740.0031kV冷缩管3#(L=50mm)30000020.006,000,000.0028200.004冷缩管1#(直径=5.0cm L=100mm)30000040.0012,000,000.0054000.005冷缩管2#(直径=5.5cm L=100mm)30000045.0013,500,000.0064500.006冷缩管3#(直径=8.0cm L=120mm)30000050.0015,00
10、0,000.00162000.007冷缩管4#(直径=10.0cm L=100mm)30000052.0015,600,000.00213000.008冷缩管5#(直径=10.0cm L=150mm)30000055.0016,500,000.00330000.009冷缩管6#(直径=10.0cm L=180mm)30000060.0018,000,000.00390000.00合 计2700000105,000,000.001275540.002012年需求量11kV冷缩管1#(L=25mm)40000013.005,200,000.0018800.0021kV冷缩管2#(L=35mm)40
11、000015.006,000,000.0026320.0031kV冷缩管3#(L=50mm)40000020.008,000,000.0037600.004冷缩管1#(直径=5.0cm L=100mm)40000040.0016,000,000.0072000.005冷缩管2#(直径=5.5cm L=100mm)40000045.0018,000,000.0086000.006冷缩管3#(直径=8.0cm L=120mm)40000050.0020,000,000.00216000.007冷缩管4#(直径=10.0cm L=100mm)40000052.0020,800,000.0028400
12、0.008冷缩管5#(直径=10.0cm L=150mm)40000055.0022,000,000.00440000.009冷缩管6#(直径=10.0cm L=180mm)40000060.0024,000,000.00520000.00合 计3600000140,000,000.001700720.002013年需求量11kV冷缩管1#(L=25mm)60000013.007,800,000.0028200.0021kV冷缩管2#(L=35mm)60000015.009,000,000.0039480.0031kV冷缩管3#(L=50mm)60000020.0012,000,000.005
13、6400.004冷缩管1#(直径=5.0cm L=100mm)60000040.0024,000,000.00108000.005冷缩管2#(直径=5.5cm L=100mm)60000045.0027,000,000.00129000.006冷缩管3#(直径=8.0cm L=120mm)60000050.0030,000,000.00324000.007冷缩管4#(直径=10.0cm L=100mm)60000052.0031,200,000.00426000.008冷缩管5#(直径=10.0cm L=150mm)60000055.0033,000,000.00660000.009冷缩管6#
14、(直径=10.0cm L=180mm)60000060.0036,000,000.00780000.00合 计5400000210,000,000.002551080.002. 电力绝缘产品对材料的要求2.1高弹性,低永久变形性高弹性保证电缆芯绝缘与附件之间的紧密结合,从而确保界面特性。低永久变形性保证了电缆附件套在电缆后,在运行过程中与电缆同呼吸的特性。同时,要保证低温下(-20),保持良好的回缩弹性。2.2优良的抗紫外线和抗臭氧性能电缆附件被用于户外环境时,在太阳光照射及氧气(特别是臭氧)、紫外线作用下,材料特别容易老化,从而影响电缆附件的运行。所以要求材料具有良好的抗老化性能。2.3持久
15、的憎水性及迁移性电缆附件被用于污秽环境时,积聚在其表面上的导电污秽物质,在潮湿天气受潮后,在恶劣天气还会发生局部放电,发生闪络事故。所以,要求材料具有持久的憎水性及迁移性,减少污秽的积累,防止闪络事故的发生。2.4优良的阻燃性电缆附件在高压下运行,其表面的污湿所引起的泄漏电流可能导致材料发热,所以要求材料在大电流通过的情况下,不会因发热引起燃烧。2.5高耐漏电起痕性电缆附件在高压下运行,其表面的污湿所引起的泄漏电流可能导致材料的电腐蚀。所以要求材料绝缘性能好,不易产生导电碳化通道,减少电腐蚀。2.6产品所用化学材料必须符合欧洲的环保要求表3 冷缩电缆附件材料主要指标项目指标硬度(邵氏A)455
16、5拉伸强度(Mpa)7扯断伸长率%500扯断永久变形%2撕裂强度kN/m35体积电阻率cm1015介电常数34介质损耗角正切值0.03介电强度kV/mm25耐漏电起痕性和电蚀损性TMA4.5级,蚀损深度2.5mm阻燃性FV-0级3. 成本分析3.1 电力绝缘材料市场目前,国内市场的电力绝缘材料主要以硅橡胶材料为主,硅橡胶大多以混炼胶的形式供应。国内生产企业主要有东爵(南京)、宏达(镇江)等,生产规模大小不一。国外公司在我国销售硅橡胶混炼胶主要有德国Wacker公司、美国GE公司、Dow Coming公司等,高性能电力绝缘材料生产技术和市场还是被这几家公司所垄断。3.2 材料成本目前,原材料成本
17、占电力绝缘产品总成本的60%以上;但原材料在很大程度上却要依靠国外进口,价格长期居高不下,产品生产成本极高,企业利润的大部分被国外公司获取。以下是公司产品的成本比较:表4:产品材料成本比较序号产品名称单位重量公斤/套进口液态胶固态胶EPDM胶单价成本单价成本单价成本110kV冷缩户内终端0.450134.0060.7550.0022.5030.0013.50210kV冷缩户外终端系列0.690134.0092.4650.0034.5030.0020.70310kV冷缩中间接头系列3.300134.00442.2050.00165.0030.0099.00420kV冷缩户内终端系列0.57013
18、4.0076.3850.0028.5030.0017.10520kV冷缩户外终端系列0.840134.00112.5650.0042.0030.0025.20620kV冷缩中间接头系列3.900134.00522.6050.00195.0030.00117.00735kV冷缩户内终端系列1.500134.00201.0050.0075.0030.0045.00835kV冷缩户外终端系列2.400134.00321.6050.00120.0030.0072.00935kV冷缩中间接头系列5.400134.00723.6050.00270.0030.00162.001010/250欧式插接头系列2
19、.400134.00321.6045.00108.0030.0072.001110/630欧式插接头系列4.200134.00562.0045.00185.0030.00126.00注:资料来源于泉州七星电气有限公司2005年,2006年和2007年生产统计以上情况说明国内的电力绝缘产品若想在市场上占主导地位,必须从源头上原材料方面节约成本,开发新型绝缘材料。电力绝缘产品用硅橡胶材料是以硅橡胶为主体,添加各种填料及助剂共混后高温硫化而得的复合材料。其中,硅橡胶生胶含量40%左右,白炭黑含量15%左右,填料含量40%左右,其他助剂含量5%左右。硅橡胶生胶、白炭黑、助剂以进口产品的性能为最佳,但是
20、,同样存在价格贵、供应不及时的问题。填料方面,目前国内填料的细化、改性技术已经比较成熟,可以采用。另外,目前国外电力绝缘材料的原材料以EPDM为主,且比重逐年加大。实现EPDM橡胶可扩性的典型厂家为美国3M公司,其EPDM电力绝缘产品在国际市场上占垄断地位。 因此,本项目开发的目的在于从硅橡胶入手,先采用国外进口材料,然后逐步用国产材料代替,最后实现用EPDM代替硅橡胶。具体材料成本比较如下:表5:不同阶段硅橡胶成本分析阶段目标材料类型成本价格(元/公斤)2009年进口成分:国产成分6:41002010年进口成分:国产成分4:6802011年进口成分:国产成分2:8602012年进口成分:国产
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