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淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

日期:2017年10月28日         文章点击数:

    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。"

  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裝機容量的風場將需要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℃)、並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。對風機內的運動部件而言,電纜應具有優異的扭轉和彎曲柔韌性,並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) 导线
  爲盡量提高柔曲性,推薦設計工程師只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) 绝缘
  爲增加低溫柔韌性,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)作爲絕緣材料,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) 护套
  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,並且在低溫下具有出色的柔韌性。這種特性使其成爲風電電纜的理想護套材料。

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