深度解析(2026)《GBT 31489.3-2020额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统 第3部分：直流海底电缆》

《GB/T31489.3-2020额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘电力电缆系统

第3部分：

直流海底电缆》(2026年)深度解析目录标准出台背后:500kV及以下直流海底电缆为何需专属技术规范?专家视角剖析制定背景与核心目标电缆结构设计玄机:导体

绝缘层等关键组件有何特殊要求?专家拆解直流海底电缆结构技术要点电气性能核心考核:直流耐压

绝缘电阻等指标如何规定?测试方法与合格判定标准深度剖析环境适应性设计:海水腐蚀

温度变化等如何应对?防腐蚀与耐候性技术规范全解析试验检测全流程把控:出厂

型式及现场试验有何不同?各环节试验项目与操作规范详解适用范围与边界厘清:哪些直流海底电缆被覆盖?不适用场景有哪些?深度解读适用条件与排除项材料性能硬核指标:导体

绝缘等材料需满足哪些要求?对标国际看材料选型未来趋势机械性能严苛考验:海底复杂环境下如何保障抗压抗拉?机械性能要求与测试方案解读制造与敷设关键控制:生产环节有哪些质量要点?敷设工艺如何匹配海底特殊场景?专家指导方案未来发展与标准延伸:500kV及以下直流海底电缆技术趋势如何?标准对行业升级的指导价值剖准出台背后：500kV及以下直流输电用挤包绝缘海底电缆为何需专属技术规范？专家视角剖析制定背景与核心目标标准制定的行业背景：直流海底输电发展催生规范需求随着我国海洋经济崛起及跨区输电需求增长，500kV及以下直流海底电缆应用激增。此前缺乏专属规范，多借鉴交流或陆上直流电缆标准，无法适配海底高水压强腐蚀等特殊工况。海上风电并网海岛供电等工程推动下，统一技术标准成为行业迫切需求，此标准应运而生。（二）标准制定的核心驱动力：解决行业痛点与技术瓶颈过往直流海底电缆存在绝缘老化快机械强度不达标等问题，且不同厂家产品兼容性差，增加工程风险。标准制定以解决这些痛点为核心，针对海底环境特性，明确材料结构试验等关键要求，突破绝缘耐直流场防腐蚀等技术瓶颈，提升行业整体水平。12（三）标准的核心目标：保障安全可靠与推动技术统一核心目标一是保障电缆在海底复杂环境下长期安全运行，降低故障概率；二是统一产品技术要求与测试方法，实现不同厂家产品兼容性，简化工程选型与运维；三是引导行业技术升级，为未来更高电压等级发展奠定基础，助力海洋能源开发与跨区输电网络建设。12标准制定的参与主体与技术依据：多方协同确保权威性01参与主体涵盖科研院所电缆生产企业电力工程公司及检测机构等，多方协同调研国内外技术现状与工程经验。技术依据既参考IEC相关标准，又结合我国海域特点与工程实践，如针对我国东海南海不同海况调整机械性能指标，确保标准权威性与适用性。02适用范围与边界厘清：哪些直流海底电缆被覆盖？不适用场景有哪些？深度解读适用条件与排除项适用的电压等级界定：500kV及以下的具体范围说明标准明确适用于额定电压500kV及以下直流输电用挤包绝缘海底电缆，涵盖10kV35kV110kV220kV500kV等常用等级。此处额定电压指电缆系统设计的直流电压有效值，不包含暂态过电压，需与系统过电压保护设计协同，确保覆盖绝大多数海底直流输电工程场景。（二）适用的电缆类型限定：挤包绝缘结构的核心特征聚焦挤包绝缘电力电缆，其核心特征是采用挤塑工艺将绝缘材料（如交联聚乙烯）紧密包覆导体，相比传统浸渍纸绝缘，具有绝缘性能优生产效率高运维便捷等优势。仅适用于直流输电场景，交流海底挤包绝缘电缆不适用，明确电缆类型边界，避免混用。12（三）适用的敷设场景界定：海底环境的具体范畴适用于敷设于海底的电缆，包括从海岸登陆点至海底输电线路终点的全段，涵盖浅海深海不同水深场景，以及海底滩涂礁石区等特殊地形。但不包含敷设于河床的直流电缆，因河床与海底环境差异较大，如水流冲刷特性不同，需单独规范。明确的不适用场景：排除项的技术考量1不适用场景包括：额定电压超过500kV的直流海底电缆，因其绝缘机械性能要求更高；非挤包绝缘结构的海底电缆，如油浸纸绝缘电缆；敷设于陆地或河床的直流电缆；以及用于轨道交通等特殊领域的海底直流电缆。排除项基于技术特性与场景差异设定，确保标准精准适用。2电缆结构设计玄机：导体绝缘层等关键组件有何特殊要求？专家拆解直流海底电缆结构技术要点导体结构设计：材质绞合方式与截面选择的核心要求导体材质优先选用高纯度铜或铝，铜导体导电率不低于97%，铝导体不低于61%。绞合方式采用同心绞合，需满足柔软性要求以适配海底敷设，深海电缆还需增加中心加强芯。截面选择需结合载流量与机械强度，500kV等级电缆导体截面通常不小于1200mm²,确保导电性能与机械承载能力。（二）绝缘层设计：厚度材料与工艺的三重保障01绝缘层材料以交联聚乙烯（XLPE）为主，需满足耐直流场老化要求，添加抗空间电荷抑制剂。厚度根据电压等级确定，500kV电缆绝缘厚度不小于25mm。工艺采用三层共挤，确保绝缘层均匀致密，无气泡杂质等缺陷，避免局部电场集中导致绝缘击穿。02（三）屏蔽层设计：内屏蔽与外屏蔽的功能差异与技术规范内屏蔽采用半导电材料，与导体紧密贴合，消除导体表面电场集中；外屏蔽同样为半导电材料，连接接地，保障运行安全。屏蔽层电阻率需控制在10³-10⁵Ω·m，且与绝缘层结合紧密，避免剥离。海底电缆外屏蔽还需具备一定防腐蚀性能，提升使用寿命。护层结构设计：防腐蚀抗压与抗机械损伤的多层防护护层采用多层结构：内护层为聚乙烯或聚氯乙烯，起绝缘防护作用；中间为铠装层，采用钢丝或钢带铠装，抵御海底水压与机械冲击；外护层为防腐蚀层，采用聚乙烯或聚丙烯，添加抗紫外线与抗海水腐蚀添加剂。不同水深场景铠装层厚度不同，深海电缆铠装层更厚。缓冲层与阻水层设计：应对海底湿度与形变的关键1缓冲层位于绝缘层与屏蔽层之间，采用半导电缓冲带，吸收电缆运行中的热胀冷缩形变，避免绝缘层受力损坏。阻水层分径向与纵向，径向阻水采用阻水带绕包，纵向阻水采用阻水纱填充，防止海水渗入电缆内部，确保绝缘性能稳定，这是海底电缆区别于陆上电缆的关键设计。2材料性能硬核指标：导体绝缘等材料需满足哪些要求？对标国际看材料选型未来趋势导体材料性能：导电率抗拉强度与耐腐蚀性要求01铜导体导电率20℃时不低于58MS/m，铝导体不低于37MS/m；抗拉强度铜导体不低于196MPa，铝导体不低于120MPa。海底电缆导体需额外满足耐海水腐蚀要求，铜导体表面可镀锡或镀银，铝导体需采用防腐涂层处理，避免长期浸泡导致导体性能衰减。02（二）绝缘材料性能：耐直流场耐老化与耐温性的核心指标01绝缘材料（XLPE）20℃时体积电阻率不低于1×101⁴Ω·m，耐温等级分为90℃105℃等，根据运行温度选择。关键指标为耐直流场老化性能，经1000h直流电压老化试验后，击穿场强下降不超过20%。还需具备良好的抗空间电荷积累能力，避免电场畸变。02（三）屏蔽材料性能：半导电特性与结合性能要求屏蔽材料为半导电复合材料，体积电阻率10³-10⁵Ω·m，且在运行温度范围内保持稳定。与绝缘层的剥离强度不低于1.5N/mm，确保紧密结合，避免出现间隙导致电场集中。同时需具备良好的耐热性与耐腐蚀性，适应海底复杂环境长期运行。护层与铠装材料性能：机械强度与防腐蚀性能详解A外护层聚乙烯材料拉伸强度不低于12MPa，断裂伸长率不低于300%；铠装钢丝抗拉强度不低于1570MPa，钢带抗拉强度不低于345MPa。防腐蚀材料需通过1000h海水浸泡试验，质量损失率不超过0.5%。铠装材料还需具备良好的柔韧性，适配敷设过程中的弯曲。B对标国际标准：材料性能指标的异同与选型未来趋势与IEC62067标准相比，我国标准在导体耐腐蚀性绝缘耐老化指标上更严格，适配我国海域特点。未来材料选型趋势为：导体向高导电率轻量化方向发展，如新型铜合金；绝缘材料向耐更高温度低空间电荷方向升级；护层材料向环保长效防腐蚀方向进步，如生物可降解防腐蚀材料。12电气性能核心考核：直流耐压绝缘电阻等指标如何规定？测试方法与合格判定标准深度剖析直流耐压性能：试验电压时长与合格判定标准试验电压根据额定电压确定，500kV电缆为1.8倍额定电压，试验时长60min。试验过程中需监测泄漏电流，泄漏电流应稳定且无明显增长，无击穿现象即为合格。对油纸绝缘电缆不同，挤包绝缘电缆需采用阶梯升压方式，避免瞬间高压损坏绝缘层。（二）绝缘电阻性能：测试条件测量方法与指标要求测试在20℃相对湿度60%条件下进行，采用2500V兆欧表测量。绝缘电阻值与电缆长度相关，20℃时每公里绝缘电阻不低于5000MΩ·km。测量前需对电缆充分放电，避免残余电荷影响测量结果，且需多次测量取平均值，确保数据准确性。12（三）局部放电性能：测试频率灵敏度与允许值规定采用超高频法或脉冲电流法测试，测试电压为0.8倍额定电压，灵敏度不低于5pC。合格标准为局部放电量不超过10pC，且无明显放电信号增长趋势。测试需在屏蔽室进行，避免外界干扰，同时对电缆施加电压后需稳定一段时间再测量，确保结果可靠。载流量性能：不同敷设条件下的载流量计算与要求01载流量与敷设水深海水温度土壤热阻系数等相关，标准提供载流量计算方法。以500kV1200mm²铜导体电缆为例，浅海（水深10m）敷设时载流量不低于1200A，深海（水深1000m）因散热条件好，载流量可提升至1300A。载流量需满足工程传输容量要求，且留有一定裕度。02过电压耐受性能：操作过电压与雷电过电压的耐受要求01操作过电压耐受值为1.2倍额定电压，雷电过电压耐受值根据电压等级确定，500kV电缆不低于1200kV。测试采用冲击电压发生器，施加正负双极性冲击电压各10次，无击穿即为合格。过电压耐受性能需与系统过电压保护配合，确保电缆在故障状态下安全。02机械性能严苛考验：海底复杂环境下如何保障抗压抗拉？机械性能要求与测试方案解读抗拉性能：导体与铠装层的抗拉强度要求及测试方法导体抗拉强度铜导体不低于196MPa，铝导体不低于120MPa；铠装钢丝抗拉强度不低于1570MPa。测试采用万能材料试验机，对导体和铠装层试样施加轴向拉力，直至断裂，记录断裂时的最大拉力。电缆整体抗拉强度需满足敷设时的牵引力要求，避免拉断。12（二）抗压性能：不同水深对应的抗压指标与测试方案抗压指标与水深正相关，水深100m时电缆需承受10MPa压力，水深1000m时需承受100MPa压力。测试采用高压釜模拟海底水压环境，将电缆试样放入高压釜中，施加对应压力并保持1h，试验后检测电缆绝缘性能与结构完整性，无损坏即为合格。12（三）弯曲性能：敷设与运维中的弯曲半径要求及测试方法敷设时弯曲半径不小于20倍电缆外径，运维时不小于25倍电缆外径。测试采用弯曲试验机，将电缆试样按规定弯曲半径反复弯曲10次，弯曲后检测绝缘电阻与局部放电性能，无异常即为合格。弯曲性能确保电缆在敷设过程中适应海底地形变化。12抗冲击性能：应对海底落物与锚害的冲击耐受要求01抗冲击性能要求承受100J冲击能量后无结构损坏与绝缘击穿。测试采用落锤冲击试验机，将规定质量的落锤从指定高度落下，冲击电缆试样，冲击后检测电缆电气与机械性能。浅海电缆因易受锚害，抗冲击要求更高，可采用加厚铠装层提升性能。02扭转性能：敷设过程中扭转形变的耐受限度与测试扭转性能要求电缆在承受±360。/m的扭转形变后，绝缘电阻不低于规定值，无结构损坏。测试采用扭转试验机，对电缆试样施加规定扭转角度，扭转后进行电气与机械性能测试。扭转性能确保电缆在敷设牵引过程中因扭转产生的形变不影响运行安全。12环境适应性设计：海水腐蚀温度变化等如何应对？防腐蚀与耐候性技术规范全解析防海水腐蚀设计：护层材料与防腐工艺的双重保障外护层采用高密度聚乙烯，添加炭黑与防老化剂，提升耐海水腐蚀与抗紫外线能力；对铠装钢丝采用镀锌或涂塑处理，镀锌层厚度不低于80μm。关键工艺为三层共挤护层成型，确保护层均匀无缺陷。还可在电缆表面涂覆防腐涂料，形成双重防护，适应长期海水浸泡。（二）耐温度变化设计：绝缘与护层材料的耐温等级选择01根据海底温度范围选择耐温材料，浅海电缆因受海面温度影响大，选择耐温105℃的绝缘材料；深海电缆温度稳定，可选择耐温90℃的材料。护层材料需满足-40℃-80℃的温度变化范围，具备良好的低温抗脆裂与高温抗软化性能。通过热循环试验验证，确保温度变化下性能稳定。02（三）耐生物侵蚀设计：应对海底贝类微生物附着的技术措施采用防生物附着护层材料，添加贝类忌避剂，抑制贝类附着；对电缆外护层表面进行粗糙化处理，减少微生物附着面积。还可在电缆敷设时采用防生物网套包裹，物理阻挡生物侵蚀。标准要求电缆通过生物侵蚀试验，在模拟海底生物环境中放置6个月后，性能无明显衰减。耐泥沙磨损设计：敷设与运行中泥沙冲刷的防护方案1在护层外增加耐磨层，采用聚氨酯材料，厚度不低于2mm；铠装层采用紧密钢丝铠装，提升表面硬度。敷设时选择合理路径，避开泥沙冲刷剧烈区域；对冲刷严重区域的电缆，采用沙袋或混凝土盖板防护。通过磨损试验验证，电缆在承受1000次泥沙冲刷后，护层厚度损失不超过10%。2耐压力变化设计：深海高压环境下的结构强度保障A深海电缆采用加厚铠装层与护层，铠装钢丝直径根据水深确定，1000m水深钢丝直径不小于5mm；绝缘层采用高密度交联聚乙烯，提升抗压强度。结构设计上采用中心加强芯，增强电缆整体抗压性能。通过高压试验验证，在对应水深压力下，电缆结构无变形，绝缘性能稳定。B制造与敷设关键控制：生产环节有哪些质量要点？敷设工艺如何匹配海底特殊场景？专家指导方案导体制造质量控制：拉丝绞合与退火工艺的要点01拉丝工艺控制线径公差±0.02mm，确保导体截面均匀；绞合采用同心绞合，节距比控制在12-16倍，确保导体圆整性；退火工艺温度控制在300℃-400℃,时间1-2h，消除导体内部应力。每道工序需进行尺寸与性能检测，导体外观无毛刺裂纹，导电率与抗拉强度达标。02（二）绝缘挤出质量控制：温度速度与真空度的精准把控挤出温度根据材料特性设定，XLPE材料挤出温度控制在180℃-200℃；挤出速度与牵引速度匹配，确保绝缘层厚度均匀，公差±0.5mm；真空度不低于0.09MPa，避免绝缘层产生气泡。采用在线测厚仪实时监测厚度，绝缘层外观无杂质凹陷等缺陷，经火花试验无击穿。（三）护层制造质量控制：共挤工艺与厚度均匀性控制01采用三层共挤工艺，内护层铠装层外护层同步成型，确保各层结合紧密；外护层厚度根据电压等级与水深确定，500kV深海电缆外护层厚度不低于8mm。通过模具精准设计与挤出速度调节，控制护层厚度均匀性，外观无鼓包开裂等缺陷，经耐环境试验达标。02海底敷设前准备：电缆检测路径勘察与设备选型敷设前对电缆进行绝缘电阻直流耐压等电气性能检测，确保合格；采用声呐与水下机器人勘察路径，避开礁石沉船等障碍物；设备选型需匹配水深与海况，浅海采用挖沟机敷设，深海采用电缆敷设船。制定应急预案，应对敷设过程中的风浪设备故障等问题。海底敷设工艺控制：牵引速度埋深与接头处理要点牵引速度控制在3-5m/min，避免速度过快导致电缆扭转或拉断；埋深根据水深确定，浅海不小于1.5m，深海不小于0.5m，防止锚害与冲刷；接头采用水下密封接头，接头处绝缘电阻不低于电缆本体，经直流耐压试验合格。敷设后采用水下机器人检测，确保敷设质量。12试验检测全流程把控：出厂型式及现场试验有何不同？各环节试验项目与操作规范详解出厂试验：每根电缆必做的常规检测项目与要求出厂试验为逐根检测，项目包括绝缘电阻测试（2500V兆欧表，每公里不低于5000MΩ·km）直流耐压试验（1.8倍额定电压，60min无击穿）外观检查（无缺陷）尺寸测量（导体截面绝缘与护层厚度达标）。试验合格后出具出厂合格证，不合格产品严禁出厂。（二）型式试验：批量生产前的全面性能验证项目详解01批量生产前进行，每3年或产品结构变更时重做，项目包括电气性能（局部放电过电压耐受）机械性能（抗拉抗压弯曲）环境性能（耐腐蚀耐温耐生物侵蚀）等。采用抽样检测，抽样比例不低于批量的5%。全部项目合格后方可批量生产，确保产品整体性能达标。02（三）现场敷设后试验：验证敷设质量的关键检测环节01敷设后试验包括绝缘电阻测试（排除敷设过程中的损伤）直流耐压试验（1.6倍额定电压，60min无击穿）路径检测（水下机器人检查敷设位置与埋深达标）接头检测（接头处绝缘电阻与耐压性能合格）。试验不合格需查找原因，如电缆损伤需修复或更换，确保敷设后可安全运行。02试验检测设备要求：精度与量程的匹配性规范01绝缘电阻测试仪量程不低于1×101⁵Ω,精度±5%；直流耐压试验设备输出电压不低于1000kV，电流精度±1%；机械性能测试设备量程需覆盖试样最大受力，精度±1%。设备需定期校准，校准周期不超过1年，确保试验数据准确可靠，避免因设备误差导致误判。02试验数据处理与判定：合格边界与异常情况处理试验数据需记录完整，包括试验条件设备型号测试值等，采用统计学方法分析数据稳定性。合格判定依据标准明确的指标，如绝缘电阻耐压性能等需达到规定值。异常情况如