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柔性電纜性能要求及測試方法
時間：2022/1/14 10:56:54 瀏覽：1073次
一般來說，風場位于具有特殊氣候條件的惡劣環(huán)境中，如強風、強紫外線、高鹽度空氣等。正因為如此，電纜在風電應用中的性能無疑要高于其他應用。風扇中的運動部件進一步提高了正確選擇電纜的重要性。無論是現(xiàn)有風電場的維護，還是新建大型風電場的開發(fā)，都需要考慮使用高等級的電力電纜、數(shù)據(jù)和控制電纜以及通信電纜，這決定了電網和通信系統(tǒng)之間的互聯(lián)質量。單個風力渦輪機需要的電纜比人們想象的要多。例如，一個90米高的1.25MW風力渦輪機需要大約1公里的電力電纜。因此，一個50MW的風電場將需要40公里的電纜。
風力渦輪機在通常具有較寬溫度范圍（約-40℃至50℃）并暴露于強紫外線的惡劣環(huán)境中運行。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℃和紫外線輻射。對于風扇中的運動部件，電纜應具有優(yōu)良的扭轉和彎曲柔韌性和較小的彎曲半徑。電纜還需要耐燃料、冷凍機、油、腐蝕性化學品和磨損。如果風場在陸上或海上，電纜還需要耐高鹽水。為安全起見，除上述要求外，還要求電纜具有阻燃性。在某些情況下，還需要其他特性，例如低煙、零鹵素（LSZH）材料和EMI保護。
綜上所述，風電應用中使用的鋁合金電纜一般應滿足以下要求：
（1）電線
為了最大限度地提高靈活性，建議設計工程師只使用多股退火軟銅線。在彎曲和折疊的應用中，使用較短的同心絞線。在扭轉繞組應用中，使用長的同心絞合線。大于6mm2（10AWG）的電線需要復合絞合線結構。
（2）絕緣
為了提高低溫柔韌性，通常選擇熱塑性橡膠（TPE）、乙丙橡膠（EPR、EPM或EPDM）或硅橡膠（SiR）作為絕緣材料，以抵抗臭氧腐蝕和熱致老化。PVC/尼龍絕緣也因其高介電強度而被廣泛使用。
（3）護套
鋁合金電纜護套可以是聚氯乙烯（CPE）、聚氯丁二烯（neoprene）、氯磺化聚乙烯（CSPE）合成橡膠等熱固性化合物；而且也有類似TPE、TPE-PVC合金和聚氨酯等熱塑性化合物。這些材料耐油、燃料和溶劑腐蝕，并且在低溫下具有柔韌性。這一特性使其成為風電電纜的理想護套材料。
需要注意的是，鋁合金電纜結構也是電纜柔韌性的決定性因素。具有平衡結構的對稱導體設計通常非常靈活。
即使電纜是按照這些一般規(guī)則制造的，強烈建議對它們進行全面測試以模擬“真實”應用。
鋁合金電纜測試方法和程序
偏航驅動器根據(jù)風向調整風扇角度。電源、控制和通信電纜要么沿水平軸彎曲，要么沿垂直軸旋轉。這使得扭轉彎曲更加嚴格，需要更多的關注。盡管沒有關于扭轉彎曲的標準或規(guī)定，但客戶通常會在電纜投入使用之前以某種方式對其進行測試。
以下是鋁合金電纜行業(yè)用戶常用的測試方法。
（1）單根電纜低溫（-40℃）扭轉應力試驗：
10米垂直懸索樣品的頂端固定，底端與旋轉裝置綁定。首先順時針轉動電纜4次（+1440O），然后逆時針轉動4次回到原來的位置。然后逆時針轉動電纜4次（-1440O），再順時針轉動電纜4次回到原位。整個過程重復了5000次，以模擬20年的使用。如果在2.5U0下5分鐘后電纜沒有被擊穿并且護套沒有破裂，那么電纜通過了測試。
注意：U0可以是600、1000或2000V，具體取決于電纜的電壓等級。
（2）一束電纜的扭轉應力測試
測試程序與（1）相同，只是更換了電纜束。
風電電纜標準
風力發(fā)電應用中電纜的使用沒有具體的標準。許多電纜制造商遵循IEC602285或6類標準（類似于DINVDE02955或6類、HD383、GB/T39565或6類），并使用平滑或鍍金的退火多股銅線作為繞線電力電纜導體以獲得所需的柔韌性。有趣的是，IEC60228只規(guī)定了電線的標稱截面積和電線中用于電力電纜的電線數(shù)量和尺寸，這給了電纜制造商很大的自由度。因此，即使電纜符合IEC60288Class5或6的要求，電纜性能也往往不能令人滿意。UL62（涵蓋多項ASTM標準）不僅規(guī)定了電線中每股電線的尺寸和數(shù)量，還規(guī)定了電線的結構（如芯線、復合線和組裝線），這是確保電線靈活性的關鍵電纜。至于絕緣和護套，許多制造商遵循DINVDE0207-20和DINVDE0207-21。HD22.1、HD22.4、UL44和UL62也已成為電纜生產的通用標準。
其他標準（例如UL758、UL1581、UL1277、UL2277、IEC60332）通常用于支持附加功能，例如風扇機架電纜（WTTC）規(guī)范和可燃性等級要求。
由于歐洲國家在北美之前為風電市場開發(fā)了電纜，因此電纜制造商現(xiàn)在正在采用更多的歐洲標準。然而，類似的美國UL標準具有相同的目的，并且在某些情況下對風能應用有更嚴格的要求。
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