解密345kV高壓纜線：現代電力傳輸的隱形巨人

核心亮點

• 高電壓大容量：345kV（即34萬5千伏特）高壓纜線屬於超高壓等級，專為長距離、大容量電力傳輸而設計，是現代電網的骨幹。
• XLPE絕緣主導：交聯聚乙烯（XLPE）因其優異的電氣、熱學及機械性能，已成為345kV電纜最主要的絕緣材料，尤其適用於地下及海底等嚴苛環境。
• 應用廣泛且關鍵：從城市電網地下化、再生能源併網到科學園區供電，345kV電纜在提升供電可靠性、滿足日益增長的能源需求方面扮演著不可或缺的角色。

345kV高壓纜線概覽

345kV高壓纜線是超高壓電力系統中的核心組成部分，設計用於在發電廠、變電站之間以及負載中心高效傳輸大量電力。隨著全球能源需求的增長以及對供電可靠性和環境影響的日益關注，345kV等級的地下及海底電纜應用愈發廣泛，特別是在北美和亞洲地區。這些纜線不僅承載著巨大的電力，其設計、製造和安裝也代表了電力工程領域的尖端技術。

圖示：一個大規模345kV輸電線路項目，展示了電力基礎設施的宏偉景象。此類項目常涉及架空與地下線路的結合。

為何需要345kV如此高的電壓？

提升輸電電壓的主要目的是提高輸電效率並減少能量損失。根據焦耳定律 \(P_{loss} = I^2R\)，輸電線路上的功率損失與電流的平方成正比。在輸送相同功率 \(P = VI\cos\phi\) 的情況下，電壓 \(V\) 越高，電流 \(I\) 就越小，從而顯著降低線路損耗。此外，高電壓允許使用截面積相對較小的導體進行長距離電力傳輸，這在一定程度上也降低了材料成本和建設難度。對於345kV這樣的超高壓等級，能夠以更高的效率將電力從偏遠的發電廠（如大型水電站、核電廠或再生能源基地）輸送到數百公里外的城市和工業區。

纜線結構與關鍵材料

345kV高壓纜線的結構精密複雜，每一層材料都扮演著至關重要的角色，以確保在高電壓下長期安全穩定運行。其典型結構由內而外通常包括導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、金屬護套及外護套。

核心組件詳解

導體 (Conductor)

導體是電流的通路，通常由高導電率的銅（Cu）或鋁（Al）製成。為適應大電流傳輸，導體截面積較大，常見規格從400mm²到2500mm²不等。其形狀可以是壓縮圓形，或為減少集膚效應和提高柔軟性的四分割（或更多分割）壓縮圓形導體（Segmental Conductor）。

絕緣層 (Insulation Layer)

這是纜線最核心的部分，用於承受高電壓。目前，交聯聚乙烯（XLPE）是345kV電纜最主流的絕緣材料。XLPE是一種熱固性材料，具有極佳的耐高溫性能（正常運行溫度可達90°C，短時過載溫度更高）、優異的介電強度、低介電損耗、良好的機械性能和耐化學腐蝕性。XLPE絕緣層的製造對純淨度要求極高，通常採用超潔淨XLPE材料，並通過「真實三層共擠」（True Triple Extrusion）和乾式固化（Dry Curing）工藝生產，以確保絕緣層內部無雜質、無氣隙，從而避免局部放電和絕緣擊穿。傳統上也有充油電纜（Oil-Filled, OF Cable），其絕緣由浸漬絕緣油的絕緣紙構成，但XLPE電纜因其環保和維護優勢已成為主流。

屏蔽層 (Shielding Layers)

包括導體屏蔽層（內屏蔽）和絕緣屏蔽層（外屏蔽）。這兩層均由半導電材料製成。導體屏蔽層緊密包覆在導體外側，旨在消除導體表面的不平整，使導體與絕緣層之間的電場均勻化。絕緣屏蔽層則包覆在絕緣層外側，使絕緣層與金屬護套之間的電場均勻過渡，並為金屬護套提供可靠的接地電位。良好的屏蔽層設計能有效控制電場分布，減少電應力集中，防止局部放電。

金屬護套 (Metallic Sheath)

位於絕緣屏蔽層之外，主要功能是提供徑向防水防潮保護，防止水分滲入絕緣層導致性能下降。同時，它也提供機械保護，並作為故障電流的通路。常用的材料有鉛合金護套、鋁護套（光滑或波紋）、銅波紋護套或不銹鋼波紋護套。對於充油電纜，金屬護套還起到容納絕緣油並承受油壓的作用。

外護套 (Outer Jacket/Sheath)

這是纜線的最外層保護，通常由聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）等高分子材料製成。其主要作用是保護纜線內部結構免受機械損傷、化學腐蝕、紫外線輻射等外部環境因素的侵害。對於直埋敷設的電纜，外護套還需具備良好的耐磨性和抗蟻害、菌害等性能。有時外護套表面會塗覆一層半導電層，用於接地檢測或減少感應電壓。

圖示：高壓電纜正在進行嚴格的測試與評估，以確保其在極端條件下的性能和可靠性。

主要構成材料特性比較

下表概述了345kV高壓纜線各主要組件的常用材料及其關鍵功能：

技術特性與性能指標

345kV高壓纜線的設計和運行涉及多項關鍵技術特性和性能指標，這些參數直接影響其傳輸能力、可靠性和使用壽命。

關鍵性能參數

額定電壓與絕緣水平

額定電壓為345kV，這是指纜線設計長期運行的相間電壓。其絕緣水平（BIL，Basic Insulation Level）通常在1300kV至1425kV範圍，以承受雷擊過電壓和操作過電壓。

傳輸容量

取決於導體截面積、材料、敷設方式和環境溫度。一條345kV XLPE電纜迴路的連續傳輸容量可達600 MVA甚至更高，能夠滿足大型城市或工業區的用電需求。

運行溫度

XLPE絕緣電纜的導體長期允許最高運行溫度通常為90°C，在緊急過載情況下短時間內可承受更高溫度（如105°C或130°C，視標準和設計而定）。充油電纜的允許溫度略低。

介電損耗

XLPE絕緣材料具有非常低的介電損耗角正切值（tanδ），通常在 \(0.0005\) 左右，這意味著在長期運行中，絕緣自身消耗的能量非常少，有助於提高輸電效率。

製造工藝

XLPE絕緣的製造對潔淨度要求極高，任何微小的雜質都可能成為電擊穿的起點。因此，生產車間通常達到極高的無塵等級，並採用先進的材料處理和擠出技術。

性能比較雷達圖

為了更直觀地比較不同類型或應用情境下345kV纜線的綜合特性，以下雷達圖展示了幾個關鍵性能維度的評估。請注意，這些評估是基於一般行業認知，具體項目會有所差異。

此雷達圖比較了地下XLPE電纜、海底XLPE電纜以及傳統充油電纜在傳輸容量、安裝成本（數值越高代表成本越低，此處為示意，實際應理解為成本高則數值低，為簡化統一為正面指標）、維護需求（數值越高代表需求越低）、環境影響（數值越高代表影響越小）、可靠性和技術成熟度方面的相對表現。例如，地下XLPE電纜在傳輸容量、可靠性和環境影響方面表現優異，但安裝成本相對較高。

應用場景與代表性工程

345kV高壓纜線因其高容量和高可靠性，被廣泛應用於多種關鍵電力傳輸場景，尤其是在對空間、環境和可靠性有特殊要求的場合。

主要應用領域

城市電網地下化

隨著城市化進程加速，土地資源日益緊張，傳統的架空輸電線路在人口稠密的市區面臨諸多限制，如佔用走廊、影響市容、電磁環境等。345kV地下電纜成為解決方案，它們可以敷設在地下管道、隧道或直埋，有效節省地面空間，降低對環境的視覺和電磁影響。例如，美國波士頓NSTAR的345kV XLPE地下電纜系統就是為了應對城市空間限制而建設的。

長距離大容量輸電

連接大型發電基地（如水電、火電、核電以及大型風電場、太陽能電站）與遠距離的負荷中心。例如，德州Cross Texas Transmission (CTT) 345kV輸電項目，部分採用高架線路，部分可能涉及地下電纜，旨在將西部地區的風力發電輸送到人口稠密的東部地區。

海底/水下輸電

用於跨越海峽、河流、湖泊，連接島嶼電網或進行海上風電場電力送出。345kV海底電纜技術要求極高，需要考慮水深、海床條件、腐蝕防護以及長距離敷設和維修的特殊性。

大型工業區與科學園區供電

高耗能的工業用戶，如半導體廠、數據中心等，對供電質量的要求極高。345kV電纜能為這些區域提供穩定、大容量的電力供應。台灣的科技園區發展就高度依賴此類超高壓電纜的建設。

台灣地區的應用與發展

台灣電力公司（台電）在超高壓電纜的應用和發展方面有著長足的進步。早在1967年便成功開發15kV電纜，並逐步掌握了161kV乃至345kV超高壓電纜的製造、檢驗和施工技術。台灣第一條345kV超高壓輸電線路建於1968年。

隨著經濟發展和能源轉型需求，台電持續推動345kV電網的擴建和升級。例如，「通霄—超高壓變電所345kV輸電線路工程」的完成，大幅增加了電力輸送能力，提升了系統備轉容量率。「再造板龍—板橋龍潭345kV超高壓線路新建工程」則旨在更新擴建既有線路，增加供電能力，強化北部地區電網的穩定性。

本土電線電纜製造商如太平洋電線電纜（PEWC）、大亞電線電纜、合機電線電纜、華榮電線電纜、台一國際、華新麗華等公司，均已具備345kV XLPE電纜的生產能力，並積極參與台電的相關標案與工程項目，支持台灣在離岸風電、科技園區發展等方面的電力需求。

影片：台電「再造板龍板橋龍潭345kV超高壓線路新建工程」介紹。此類工程對於提升區域供電能力和電網穩定性至關重要。

安裝、維護與環境考量

345kV高壓纜線的安裝是一項技術複雜、要求嚴格的系統工程，其後的維護和環境影響也是重要的考量因素。

安裝過程與挑戰

345kV地下電纜的安裝通常涉及以下步驟：

• 路徑規劃與勘測：詳細勘測地形地質、地下管線分布，規劃最佳敷設路徑。
• 溝槽開挖或隧道施工：根據設計要求開挖電纜溝，或建設專用電纜隧道。
• 管道敷設（若採用）：敷設HDPE管、水泥管等作為電纜的保護通道。
• 電纜敷設：使用專業的牽引設備將沉重的電纜卷盤沿著路徑展放並拖入管道或溝槽中。需嚴格控制牽引力、彎曲半徑，避免損傷電纜。
• 接頭與終端製作：這是技術含量最高、也最耗時的環節。345kV電纜的接頭（Joints）和終端（Terminations）必須在潔淨環境下由經過專業培訓的技師（電纜接續工，Splicers）製作。一個中間接頭的製作可能需要40至60小時甚至更長時間。任何微小的失誤都可能導致絕緣薄弱點，引發故障。
• 回填與地表恢復：使用符合規定的回填材料（如熱阻低的沙土混合物），並恢復路面或地貌。

海底電纜的敷設則更為複雜，需要使用特種敷纜船，並考慮海流、潮汐、海床穩定性等因素。

維護要點

XLPE電纜本身被認為是「免維護」的，但整個電纜系統仍需定期檢查，特別是接頭和終端部分。部分系統會配備線上監測裝置，如局部放電監測、溫度監測等，以及時發現潛在問題。對於傳統的充油電纜，則需要定期檢查油壓和油質，防止漏油。

環境與安全考量

電磁場 (EMF)

任何載流導體周圍都會產生電磁場。345kV高壓纜線由於承載大電流，其近距離磁場強度較高。然而，地下電纜由於敷設深度和金屬護套的屏蔽作用，其在地表產生的磁場強度遠低於同等容量的架空輸電線路，並且通常能夠符合國際相關安全標準（如ICNIRP導則）對公眾暴露的限值。設計時會進行電磁場計算與評估，必要時採取額外屏蔽措施。

環境影響

地下電纜相比架空線路，對景觀的視覺衝擊小，也避免了對鳥類的影響。然而，施工過程可能對局部生態和交通產生短期影響。選擇合適的敷設路徑和施工方法，以及施工後的環境恢復至關重要。

製造環境

如前所述，超高壓XLPE電纜的製造對無塵環境有極高要求，以防止絕緣材料在生產過程中受到污染，確保電纜的長期可靠性。

345kV高壓纜線知識圖譜

下方的思維導圖概述了345kV高壓纜線的核心概念、組成、應用及相關考量，幫助您建立一個整體的知識框架。

此思維導圖清晰地展示了345kV高壓纜線從基本定義到市場趨勢的各個方面，突顯了其在現代電力系統中的複雜性和關鍵性。

常見問題 (FAQ)

推薦探索

• 超高壓XLPE電纜的製造工藝有哪些特殊要求？
• 345kV地下電纜與架空輸電線路的成本效益比較如何？
• 未來更高電壓等級（如500kV或以上）的電纜技術發展趨勢是什麼？
• 台灣在離岸風電併網中如何應用345kV海底電纜技術？

參考資料

southwire.com

High-Voltage Cu 345kV-400kV Power Cable - Southwire

tdworld.com

First 345-kV XLPE Underground Cable Reference in the U.S. for Brugg Cables - T&D World

gswc.us

Cross Texas Transmission (CTT) 345kV Transmission Line Project - Great Southwestern Construction

cna.com.tw

台電通霄345kV電源線完工 年底可增百萬瓩供電 - 中央社

tewc.com.tw

XLPE Cables - 大東電業