淺談低溫柔性電纜性能要求及測(cè)試方法

　　一般來(lái)說(shuō),，風(fēng)場(chǎng)位于特殊氣候條件的惡劣環(huán)境中，例如，強(qiáng)風(fēng),、強(qiáng)紫外線(xiàn)和含鹽度很高的空氣等,。正因如此，風(fēng)電應(yīng)用中的電纜性能無(wú)疑比其它應(yīng)用更高,。而風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件提高了正確選擇電纜的重要性,。"

　　現(xiàn)有風(fēng)場(chǎng)的維護(hù)和新的大規(guī)模風(fēng)場(chǎng)開(kāi)發(fā)都需要考慮采用高等級(jí)的電力電纜、數(shù)據(jù)與控制電纜和通信電纜,，它們決定了電網(wǎng)和通信系統(tǒng)的互連質(zhì)量,。單個(gè)風(fēng)電機(jī)組所需的電纜數(shù)量比人們想像的要多。例如,，一臺(tái)90米高的1.25MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要約1km的電力電纜,。這樣算，50MW裝機(jī)容量的風(fēng)場(chǎng)將需要40km的電纜,。

　　風(fēng)電機(jī)組工作在惡劣環(huán)境,，這種環(huán)境一般具有寬溫度范圍(約-40℃至50℃)、并且暴露在極強(qiáng)紫外線(xiàn)的照射下,。要達(dá)到預(yù)期的使用壽命,，所使用的特殊電纜需要能夠承受-40℃的低溫及可抵御紫外線(xiàn)的輻射。對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件而言,，電纜應(yīng)具有優(yōu)異的扭轉(zhuǎn)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(xué)品及抗磨損,。如果風(fēng)場(chǎng)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(hù)等其它特性。

　　,，風(fēng)電應(yīng)用中使用的電纜一般應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

　　(1) 導(dǎo)線(xiàn)

　　為盡量提高柔曲性,，推薦設(shè)計(jì)工程師只使用多股數(shù)的退火軟銅線(xiàn)。在彎曲繞折類(lèi)應(yīng)用中,，采用短的同心絞線(xiàn)構(gòu)造,；在扭轉(zhuǎn)繞折類(lèi)應(yīng)用中,，采用長(zhǎng)的同心絞線(xiàn)構(gòu)造。面積大于6mm2(10AWG)的導(dǎo)線(xiàn)要求使用復(fù)合絞線(xiàn)結(jié)構(gòu),。

　　(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)或硅橡膠(SiR)作為絕緣材料,，以抵抗臭氧腐蝕和發(fā)熱引起的老化。PVC/尼龍絕緣由于具有高電介強(qiáng)度也得到了廣泛應(yīng)用,。

　　(3) 護(hù)套

　　電纜護(hù)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(lèi)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(fēng)電電纜的理想護(hù)套材料,。

　　應(yīng)當(dāng)注意，電纜結(jié)構(gòu)也是電纜柔韌性的決定性因素,。采用平衡結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)導(dǎo)線(xiàn)設(shè)計(jì)通常具有高柔韌性,。

　　電纜制造時(shí)遵循這些一般規(guī)則，仍強(qiáng)烈建議進(jìn)行完全的測(cè)試,，以仿真"實(shí)際"應(yīng)用,。

　　電纜測(cè)試方法和程序

　　根據(jù)風(fēng)向,，需要由偏航驅(qū)動(dòng)器調(diào)整風(fēng)機(jī)角度,。電力、控制和通信電纜要么沿水平軸彎曲,，要么沿垂直軸旋轉(zhuǎn),。這就對(duì)扭轉(zhuǎn)撓曲性要求更加嚴(yán)格，也需要更多關(guān)注,。目前沒(méi)有扭轉(zhuǎn)撓曲性方面的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī),，但終用戶(hù)通常仍追求電纜在投入使用前能通過(guò)某些方式的測(cè)試。

　　下面是電纜行業(yè)中終用戶(hù)采用的一般測(cè)試方法,。

　　(1) 單根電纜在低溫(-40℃)下的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力測(cè)試：

　　將一根10米長(zhǎng)的垂直懸掛電纜樣品的頂端固定,，底端綁定到一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置上。將電纜順時(shí)鐘扭轉(zhuǎn)4圈(+1440o),，逆時(shí)針回轉(zhuǎn)4圈,，恢復(fù)到原始位置,。接著將電纜逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)4圈(-1440o)，順時(shí)針回轉(zhuǎn)4圈,，恢復(fù)到原始位置,。重復(fù)上述整個(gè)過(guò)程5000次以模擬20年的使用情況。如果在2.5U0條件下經(jīng)過(guò)5分鐘,，電纜沒(méi)被擊穿,、護(hù)套也沒(méi)有裂紋，那么這根電纜就通過(guò)了測(cè)試,。

　　注意：取決于電纜的電壓等級(jí),，U0可以是600、1000或2000V,。

　　(2) 一束電纜的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力測(cè)試

　　測(cè)試程序與(1)相同,，只是換成了電纜束。

　　風(fēng)電電纜標(biāo)準(zhǔn)

　　目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)風(fēng)電應(yīng)用中使用電纜的標(biāo)準(zhǔn),。許多電纜制造商遵循IEC 60228 Class 5或6(類(lèi)似于DIN VDE 0295 Class 5或6,、HD 383、GB/T 3956 Class 5 或 6)標(biāo)準(zhǔn),，使用光面或鍍金屬的退火多股銅線(xiàn)作為風(fēng)電電纜導(dǎo)線(xiàn)以獲得所需的柔韌性,。有趣的是，IEC 60228只為電力電纜規(guī)定了導(dǎo)線(xiàn)的標(biāo)稱(chēng)橫截面面積和導(dǎo)線(xiàn)中電線(xiàn)的數(shù)量和尺寸,，這給電纜制造商提供了很大自由度,。電纜滿(mǎn)足IEC 60288 Class 5或6的要求，電纜性能也經(jīng)常會(huì)不盡如人意,。而UL 62(涉及多個(gè)ASTM標(biāo)準(zhǔn))不僅規(guī)定了導(dǎo)線(xiàn)中每股電線(xiàn)的尺寸和數(shù)量,，還規(guī)定了導(dǎo)線(xiàn)結(jié)構(gòu)(如同心絞線(xiàn)、復(fù)合絞線(xiàn)和集合絞線(xiàn)等結(jié)構(gòu)),，這些都是電纜柔韌性性能的關(guān)鍵,。至于絕緣和護(hù)套，許多制造商遵循DIN VDE 0207-20和DIN VDE 0207-21,。HD 22.1,、HD 22.4、UL 44和UL 62也成為電纜生產(chǎn)的通用標(biāo)準(zhǔn),。

　　諸如UL 758,、UL 1581、UL 1277,、UL 2277,、IEC 60332等其它標(biāo)準(zhǔn)也經(jīng)常被用于支持一些額外特性，如風(fēng)機(jī)機(jī)架電纜(WTTC)規(guī)范和可燃性等級(jí)要求,。

　　由于歐洲國(guó)家早于北美國(guó)家開(kāi)發(fā)用于風(fēng)能市場(chǎng)的電纜,，電纜制造商目前更多的采用歐洲標(biāo)準(zhǔn),。如此，類(lèi)似的美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)具有相同功用,，且在某些情況下,，UL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)能應(yīng)用有更嚴(yán)格的要求。

　　型號(hào) 名 稱(chēng) 規(guī)格 用途

　　MKVV 銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套阻燃礦用控制電纜 （2-14)*(4-6)

　　(2-61)*(0.75-2.5) 鋪設(shè)在室內(nèi),、電纜內(nèi),、管道等固定場(chǎng)合

　　MKVV22 銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套鋼帶鍇裝阻燃煤礦用控制電纜 (7-61)*(0.75-1.5)

　　(4-14)*(4-6) 鋪設(shè)在室內(nèi)、電纜內(nèi),、管道,、直埋，能承受較大機(jī)械外力的固定場(chǎng)合

　　MKVV32 銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套鋼絲鍇裝阻燃礦用控制電纜 (2-61)*(0.75-2.5)

　　(4-14)*(4-6) 鋪設(shè)在室內(nèi),、電纜內(nèi),、管道、直埋,、垂掛,，能承受較大拉力的固定場(chǎng)合

　　MKVVP22 煤礦用銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套編織屏蔽鋼帶鍇裝阻燃控制電纜 (4-14)*(4-6)

　　(4-61)*2.5mm2 鋪設(shè)在大磁場(chǎng)室內(nèi)、電纜內(nèi),、管道,、直埋、垂掛,，能承受較大拉力的固定場(chǎng)合

　　MKVVRP 煤礦用銅芯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套編織屏蔽阻燃控制軟電纜 (4-61)*(0.5-2.5)

　　(4-37)*(1.5-2.5) 鋪設(shè)在大磁場(chǎng)室內(nèi),、電纜內(nèi)、管道等固定場(chǎng)合

　　MKVV電纜,MKVVP電纜,MKVVP2電纜,MKVV22電纜,MKVV32電纜,MKVVR電纜,MKVVRP電纜,MKVVP22電纜等規(guī)格型號(hào)的煤礦用阻燃控制電纜,，電纜芯數(shù)為2,3,4,5,7,8,,24,27,30,37,44,48,52,61芯