摘 要：随着电力工业规模的发展和发电、送电形式的多样化，城市用电、水电送出、海底送电、资源环境保护的需要，各类电缆的应用日益广泛，包括气体绝缘电缆(管道)的应用也逐步提上日程。在总结电缆发展历史、存在的问题和国内外发展现状的基础上，对电缆今后的重点发展方向进行了探讨。讨论了电缆研究和发展中存在的高性能材料、电树枝老化、空间电荷、绝缘结构及工艺和电缆运行检测等重要问题，认为今后相当长的时间内，直流电缆在输电中的应用将越来越受到重视，但也面临由于空间电荷和非线性温度特性引起的绝缘的可靠性和新型材料的开发问题。在强调电缆需求越来越大的同时，也指出了拓展电缆应用范围与社会、经济和环境提出的新要求密切相关。提出在未来电网中，由架空线路、电力电缆线路和气体绝缘管道 3 种送电方式构成的混合输电线路模式，以解决远距离、大容量架空输电线路由于高海拔、跨海和生态环境保护带来的线路瓶颈问题，并对该混合输电线路模式的技术问题和可能存在的社会经济意义进行了深入探讨。强调由于用电需求增大、城市规模扩大和应用环境复杂化，交直流电力电缆的应用规模将得到大幅度增长，电力工业将迎来电力电缆和气体绝缘管道发展的新时代，随之而来的可靠性和经济性问题则是制约其发展的关键因素。
关键词：电力电缆；气体绝缘管道；纳米复合；电树枝老化；空间电荷；运行检测

一方面，水电、风电及光伏发电等清洁能源在电力供应中扮演着越来越重要的角色。但这些能源一般是来自于人口密度非常低的偏远区域或是大海等特殊地形，将这些电力输送到人口密集的发达城市需要建设大容量、远距离的输电线路，中间也会遇上穿越海洋、江河、高海拔、高寒地区及自然保护区等不适于传统架空输电的地区。例如，北欧大量的海上风电能源通过海底电缆传送至大陆电网。而最近才建成的南澳海上风力发电系统依靠海底电缆来输送其电能。
另一方面，在城市，20 世纪 70 年代之前，一个国家或地区，其发达先进的标志是在空中漫天飞舞的架空输电线路和通讯线路等，而 70 年代之后，城市用电量虽逐年上升，但城市清洁化成为了新的诉求，架空输电线路逐渐退出市民的视野之中，电力电缆输电系统得以大力发展，一个城市的发达标志转换为空中无线。除了视觉美观以外，电力电缆输电系统更有大幅度节省城市土地资源的优点，充分满足了资源节约、环境友好的要求。
电力电缆的需求量正在飞速增长，电缆的应用范围也在逐步扩大。但电力电缆采用封闭式紧凑型结构，固体挤塑材料绝缘或油纸构成的复合绝缘包裹于密闭的外壳之中，一旦发生故障，往往直接导致线路停电，并且不易定位、维修困难。对于海底电缆，维修的问题更为突出。因此，虽然实际运行中，电缆的故障率远低于架空输电线路，但偶发的电缆事故仍然带来较大麻烦。运行经验表明，除了安装不当或外力机械破坏外，大多数的击穿事故与电缆系统的绝缘材料和绝缘结构关系密切。本文主要介绍高压电力电缆的发展趋势，对目前亟待解决的绝缘问题和研究热点进行探讨，结合现有技术与未来电网发展的实际情况，对电力电缆、气体绝缘管道输电和架空输电混合送电模式在大容量远距离的未来电网中的应用问题进行深入研究。
1 高压电力电缆线路工程应用发展历程在电力电缆超过百年的发展过程中，为了实现更大的输送容量和更远的输送距离，人们不断提高电缆线路的电压等级。同时为了增强电缆系统的安全性、稳定性和可靠性，降低生产、安装及运行维护的成本，电缆技术不断改进。表 1 列举了电缆工程的标志性事件，描述了电力电缆在电压等级和绝缘技术上不断创新的历程(包含充油电缆、聚乙烯电缆(polyethylene，PE)、交联聚乙烯(crosslinked po-lyethylene，XLPE)电缆、聚丙烯–木纤维纸复合纸充油电缆(polypropylene-xylon composite paper, PPLP)等)
[1-5]。1.1 高压及超高压浸渍纸绝缘电缆与充油电缆最早达到现代意义的高电压等级的电力电缆主要是浸渍纸绝缘电缆与充油电缆。1924 年，意大利安装了第 1 条 130 kV 充油电缆。美国自 1927 年首次使用 132 kV 充油电缆，1934 年又安装敷设了 1条 220 kV 的充油电缆线路。法国在 1955 年和 1960年分别试制了 425 kV 和 500 kV 大容量充油电缆。上述电缆线路均处于试制和短距离输电的应用范畴，真正较大规模的应用始于 20 世纪 50 年代以后。当时修建了大量的高压海底电缆线路，代表着当时电缆线路应用的最高水平。1954 年瑞典–哥兰达岛间的直流海底电缆项目采用了黏性浸渍纸绝缘电缆，电压等级首次达到了直流(DC)±100 kV
[2]。1960 年挪威奥斯陆湾海底电缆项目电压等级达到交流(AC)300 kV，采用自容式充油电缆。1969 年英属哥伦比亚–温哥华直流±300 kV 粘性浸渍纸绝缘海底电缆项目竣工。1973 年，丹麦–瑞典厄勒海峡交流 420 kV 自容式充油海底电缆线路竣工。1976年，加拿大温哥华直流±300 kV 自容式充油海底电缆线路竣工
[3]。浸渍纸绝缘电缆与充油电缆在海底电缆中的