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淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

發布日期:2017-12-06 作者: 點擊:

   一般來說,風場位于特殊氣候條件的惡劣環境中,例如,強風、強紫外線和含鹽度很高的空氣等。正因如此,風電應用中的電纜性能無疑比其它應用更高。而風機内的運動部件進一步提高了正确選擇電纜的重要性。"


  現有風場的維護和新的大規模風場開發都需要考慮采用高等級的電力電纜、數據與控制電纜和通信電纜,它們決定了電網和通信系統的互連質量。單個風電機組所需的電纜數量比人們想像的要多。例如,一台90米高的1.25MW風力發電機需要約1km的電力電纜。這樣算,50MW裝機容量的風場将需要40km的電纜。


  風電機組工作在惡劣環境,這種環境一般具有寬溫度範圍(約-40℃至50℃)、并且暴露在極強紫外線的照射下。因此,要達到預期的使用壽命,所使用的特殊電纜需要能夠承受-40℃的低溫及可抵禦紫外線的輻射。對風機内的運動部件而言,電纜應具有優異的扭轉和彎曲柔韌性,并具有很小的彎曲半徑。電纜還需要能抗燃料、抗冷凍劑、耐油、耐腐蝕性化學品及抗磨損。如果風場是靠近海岸的陸地或位于海上,電纜都還必須耐高含鹽水的侵蝕。出于安全考慮,除上述要求外,還要求電纜具有阻燃性。在某些情況下,還要求低煙、零鹵素(LSZH)材料和EMI保護等其它特性。


  綜上所述,風電應用中使用的電纜一般應滿足以下要求:


  (1) 導線

  為盡量提高柔曲性,推薦設計工程師隻使用多股數的退火軟銅線。在彎曲繞折類應用中,采用短的同心絞線構造;在扭轉繞折類應用中,采用長的同心絞線構造。面積大于6mm2(10AWG)的導線要求使用複合絞線結構。


  (2) 絕緣

  為增加低溫柔韌性,通常選擇熱塑性橡膠(TPE)、乙丙橡膠(EPR,一種EPM或EPDM)或矽橡膠(SiR)作為絕緣材料,以抵抗臭氧腐蝕和發熱引起的老化。PVC/尼龍絕緣由于具有高電介強度也得到了廣泛應用。


  (3) 護套

  電纜護套既可以是諸如聚氯乙烯(CPE)、聚氯丁烯(氯丁橡膠)、氯磺化聚乙烯(CSPE)合成橡膠等熱固性化合物;也可是類似TPE、TPE-PVC合金和聚亞安酯等熱塑性化合物。這些材料都具有抗油、抗燃料、耐溶劑腐蝕等能力,并且在低溫下具有出色的柔韌性。這種特性使其成為風電電纜的理想護套材料。

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  應當注意,電纜結構也是電纜柔韌性的決定性因素。采用平衡結構的對稱導線設計通常具有高柔韌性。


  即使電纜制造時遵循這些一般規則,仍強烈建議進行完全的測試,以仿真"實際"應用。


  電纜測試方法和程序


  根據風向,需要由偏航驅動器調整風機角度。電力、控制和通信電纜要麼沿水平軸彎曲,要麼沿垂直軸旋轉。這就對扭轉撓曲性要求更加嚴格,也需要更多關注。雖然目前沒有扭轉撓曲性方面的标準或法規,但最終用戶通常仍追求電纜在投入使用前能通過某些方式的測試。


  下面是電纜行業中最終用戶采用的一般測試方法。


  (1) 單根電纜在低溫(-40℃)下的扭轉應力測試:

  将一根10米長的垂直懸挂電纜樣品的頂端固定,底端綁定到一個旋轉裝置上。首先,将電纜順時鐘扭轉4圈(+1440o),然後逆時針回轉4圈,恢複到原始位置。接着将電纜逆時針扭轉4圈(-1440o),然後順時針回轉4圈,恢複到原始位置。重複上述整個過程5000次以模拟20年的使用情況。如果在2.5U0條件下經過5分鐘,電纜沒被擊穿、護套也沒有裂紋,那麼這根電纜就通過了測試。

  注意:取決于電纜的電壓等級,U0可以是600、1000或2000V。


  (2) 一束電纜的扭轉應力測試

  測試程序與(1)相同,隻是換成了電纜束。


本文網址:http://www.dtvjapan.com/news/376.html

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