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浅谈低温柔性电缆性能要求及测试方法

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浅谈低温柔性电缆性能要求及测试方法

发布日期:2018-12-01 编辑: 点击:

       一般来说,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,风电应用中的电缆性能无疑比其它应用更高。而风机内的运动部件进一步提高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要考虑采用高等级的电力电缆、数据与控制电缆和通信电缆,它们决定了电网和通信系统的互连质量。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风力发电机需要约1km的电力电缆。这样算,50MW装机容量的风场将需要40km的电缆。


  风电机组工作在恶劣环境,这种环境一般具有宽温度范围(约-40℃至50℃)、并且暴露在极强紫外线的照射下。因此,要达到预期的使用寿命,所使用的特殊电缆需要能够承受-40℃的低温及可抵御紫外线的辐射。对风机内的运动部件而言,电缆应具有优异的扭转和弯曲柔韧性,并具有很小的弯曲半径。电缆还需要能抗燃料、抗冷冻剂、耐油、耐腐蚀性化学品及抗磨损。如果风场是靠近海岸的陆地或位于海上,电缆都还必须耐高含盐水的侵蚀。出于安全考虑,除上述要求外,还要求电缆具有阻燃性。在某些情况下,还要求低烟、零卤素(LSZH)材料和EMI保护等其它特性。


  综上所述,风电应用中使用的电缆一般应满足以下要求:


  (1) 导线

  为尽量提高柔曲性,推荐设计工程师只使用多股数的退火软铜线。在弯曲绕折类应用中,采用短的同心绞线构造;在扭转绕折类应用中,采用长的同心绞线构造。面积大于6mm2(10AWG)的导线要求使用复合绞线结构。


  (2) 绝缘

  为增加低温柔韧性,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)作为绝缘材料,以抵抗臭氧腐蚀和发热引起的老化。PVC/尼龙绝缘由于具有高电介强度也得到了广泛应用。


  (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)合成橡胶等热固性化合物;也可是类似TPE、TPE-PVC合金和聚亚安酯等热塑性化合物。这些材料都具有抗油、抗燃料、耐溶剂腐蚀等能力,并且在低温下具有出色的柔韧性。这种特性使其成为风电电缆的理想护套材料。


  应当注意,电缆结构也是电缆柔韧性的决定性因素。采用平衡结构的对称导线设计通常具有高柔韧性。


  即使电缆制造时遵循这些一般规则,仍强烈建议进行完全的测试,以仿真"实际"应用。


  电缆测试方法和程序


  根据风向,需要由偏航驱动器调整风机角度。电力、控制和通信电缆要么沿水平轴弯曲,要么沿垂直轴旋转。这就对扭转挠曲性要求更加严格,也需要更多关注。虽然目前没有扭转挠曲性方面的标准或法规,但Z终用户通常仍追求电缆在投入使用前能通过某些方式的测试。

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