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浅谈低温柔性电缆性能要求及测试方法
        风场位于特殊气候条件的恶劣环境中,例如,强风、强紫外线和含盐度很高的空气等。正因如此,风电使用中的电缆功能无疑比其它使用更高。而风机内的运动部件进一步进步了正确选择电缆的重要性。"
现有风场的维护和新的大规模风场开发都需求思索采用初等级的电力电缆、数据与控制电缆和通讯电缆,它们决议了电网和通讯零碎的互连质量。单个风电机组所需的电缆数量比人们想像的要多。例如,一台90米高的1.25MW风力发电机需求约1km的电力电缆。这样算,50MW装机容量的风场将需求40km的电缆。
        风电机组任务在恶劣环境,这种环境普通具有宽温度范围(约-40℃至50℃)、并且表露在极强紫外线的照射下。因而,要到达预期的运用寿命,所运用的特殊电缆需求可以接受-40℃的高温及可抵挡紫外线的辐射。对风机内的运动部件而言,电缆应具有优异的改变和弯曲柔韧性,并具有很小的弯曲半径。电缆还需求能抗燃料、抗冷冻剂、耐油、耐腐蚀性化学品及抗磨损。假如风场是接近海岸的海洋或位于海上,电缆都还必需耐高含盐水的腐蚀。出于平安思索,除上述要求外,还要求电缆具有阻燃性。在某些状况下,还要求低烟、零卤素(LSZH)资料和EMI维护等其它特性。
综上所述,风电使用中运用的电缆普通应满足以下要求:
(1) 导线
        爲尽量进步柔曲性,引荐设计工程师只运用多股数的退火软铜线。在弯曲绕折类使用中,采用短的同心绞线结构;在改变绕折类使用中,采用长的同心绞线结构。面积大于6mm2(10AWG)的导线要求运用复合绞线构造。
(2) 绝缘
        爲添加高温柔韧性,通常选择热塑性橡胶(TPE)、乙丙橡胶(EPR,一种EPM或EPDM)或硅橡胶(SiR)作爲绝缘资料,以抵抗臭氧腐蚀和发热惹起的老化。PVC/尼龙绝缘由于具有高电介强度也失掉了普遍使用。
(3) 护套
        电缆护套既可以是诸如聚氯乙烯(CPE)、聚氯丁烯(氯丁橡胶)、氯磺化聚乙烯(CSPE)分解橡胶等热固性化合物;也可是相似TPE、TPE-PVC合金和聚亚安酯等热塑性化合物。这些资料都具有抗油、抗燃料、耐溶剂腐蚀等才能,并且在高温下具有出色的柔韧性。这种特性使其成爲风电电缆的理想护套资料。
       该当留意,电缆构造也是电缆柔韧性的决议性要素。采用均衡构造的对称导线设计通常具有高柔韧性。
       即便电缆制造时遵照这些普通规则,仍激烈建议停止完全的测试,以仿真"实践"使用。
电缆测试办法和顺序
        依据风向,需求由偏航驱动器调整风机角度。电力、控制和通讯电缆要麼沿程度轴弯曲,要麼沿垂直轴旋转。这就对改变挠曲性要求愈加严厉,也需求更多关注。虽然目前没有改变挠曲性方面的规范或法规,但用户通常仍追求电缆在投入运用前能经过某些方式的测试。
上面是电缆行业中用户采用的普通测试办法。
(1) 单根电缆在高温(-40℃)下的改变应力测试:
        将一根10米长的垂直悬挂电缆样品的顶端固定,底端绑定到一个旋转安装上。首先,将电缆顺时钟改变4圈(+1440o),然后逆时针回转4圈,恢复到原始地位。接着将电缆逆时针改变4圈(-1440o),然后顺时针回转4圈,恢复到原始地位。反复上述整个进程5000次以模仿20年的运用状况。假如在2.5U0条件下经过5分钟,电缆没被击穿、护套也没有裂纹,那麼这根电缆就经过了测试。
        留意:取决于电缆的电压等级,U0可以是600、1000或2000V。
(2) 一束电缆的改变应力测试
测试顺序与(1)相反,只是换成了电缆束。
风电电缆规范
        目前还没有专门针对风电使用中运用电缆的规范。许多电缆制造商遵照IEC 60228 Class 5或6(相似于DIN VDE 0295 Class 5或6、HD 383、GB/T 3956 Class 5 或 6)规范,运用光面或镀金属的退火多股铜线作爲风电电缆导线以取得所需的柔韧性。风趣的是,IEC 60228只爲电力电缆规则了导线的标称横截面面积和导线中电线的数量和尺寸,这给电缆制造商提供了很大自在度。因而,即便电缆满足IEC 60288 Class 5或6的要求,电缆功能也常常会不尽善尽美。而UL 62(触及多个ASTM规范)不只规则了导线中每股电线的尺寸和数量,还规则了导线构造(好像心绞线、复合绞线和集合绞线等构造),这些都是电缆柔韧性功能的关键。至于绝缘和护套,许多制造商遵照DIN VDE 0207-20和DIN VDE 0207-21。HD 22.1、HD 22.4、UL 44和UL 62也成爲电缆消费的通用规范。
诸如UL 758、UL 1581、UL 1277、UL 2277、IEC 60332等其它规范也常常被用于支持一些额定特性,如风机机架电缆(WTTC)标准和可燃性等级要求。
由于欧洲国度早于北美国度开发用于风能市场的电缆,因而电缆制造商目前更多的采用欧洲规范。虽然如此,相似的美国UL规范具有相反功用,且在某些状况下,UL规范对风能使用有更严厉的要求。
 

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