淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

　　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，強風(fēng)、強紫外線(xiàn)和含鹽度很高的空氣等。正因如此，風(fēng)電應用中的電纜性能無(wú)疑比其它應用更高。而風(fēng)機內的運動(dòng)部件進(jìn)一步提高了正確選擇電纜的重要性。"

　　現有風(fēng)場(chǎng)的維護和新的大規模風(fēng)場(chǎng)開(kāi)發(fā)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(wǎng)和通信系統的互連質(zhì)量。單個(gè)風(fēng)電機組所需的電纜數量比人們想像的要多。例如，一臺90米高的1.25MW風(fēng)力發(fā)電機需要約1km的電力電纜。這樣算，50MW裝機容量的風(fēng)場(chǎng)將需要40km的電纜。

　　風(fēng)電機組工作在惡劣環(huán)境，這種環(huán)境一般具有寬溫度范圍(約-40℃至50℃)、并且暴露在極強紫外線(xiàn)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℃的低溫及可抵御紫外線(xiàn)的輻射。對風(fēng)機內的運動(dòng)部件而言，電纜應具有優(yōu)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(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保護等其它特性。

　　，風(fēng)電應用中使用的電纜一般應滿(mǎn)足以下要求：

　　(1) 導線(xiàn)

　　為盡量提高柔曲性，推薦設計工程師只使用多股數的退火軟銅線(xiàn)。在彎曲繞折類(lèi)應用中，采用短的同心絞線(xiàn)構造；在扭轉繞折類(lèi)應用中，采用長(cháng)的同心絞線(xiàn)構造。面積大于6mm2(10AWG)的導線(xiàn)要求使用復合絞線(xiàn)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(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)電電纜的理想護套材料。

　　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(chēng)導線(xiàn)設計通常具有高柔韌性。

　　即使電纜制造時(shí)遵循這些一般規則，仍強烈建議進(jìn)行完全的測試，以仿真"實(shí)際"應用。

　　電纜測試方法和程序

　　根據風(fēng)向，需要由偏航驅動(dòng)器調整風(fēng)機角度。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。這就對扭轉撓曲性要求更加嚴格，也需要更多關(guān)注。雖然目前沒(méi)有扭轉撓曲性方面的標準或法規，但終用戶(hù)通常仍追求電纜在投入使用前能通過(guò)某些方式的測試。

　　下面是電纜行業(yè)中終用戶(hù)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：

　　將一根10米長(cháng)的垂直懸掛電纜樣品的頂端固定，底端綁定到一個(gè)旋轉裝置上。首先，將電纜順時(shí)鐘扭轉4圈(+1440o)，然后逆時(shí)針回轉4圈，恢復到原始位置。接著(zhù)將電纜逆時(shí)針扭轉4圈(-1440o)，然后順時(shí)針回轉4圈，恢復到原始位置。重復上述整個(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、護套也沒(méi)有裂紋，那么這根電纜就通過(guò)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，只是換成了電纜束。

　　風(fēng)電電纜標準

　　目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對風(fēng)電應用中使用電纜的標準。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)標準，使用光面或鍍金屬的退火多股銅線(xiàn)作為風(fēng)電電纜導線(xiàn)以獲得所需的柔韌性。有趣的是，IEC 60228只為電力電纜規定了導線(xiàn)的標稱(chēng)橫截面面積和導線(xiàn)中電線(xiàn)的數量和尺寸，這給電纜制造商提供了很大自由度。因此，即使電纜滿(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標準)不僅規定了導線(xiàn)中每股電線(xiàn)的尺寸和數量，還規定了導線(xiàn)結構(如同心絞線(xiàn)、復合絞線(xiàn)和集合絞線(xiàn)等結構)，這些都是電纜柔韌性性能的關(guān)鍵。至于絕緣和護套，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)的通用標準。

　　諸如UL 758、UL 1581、UL 1277、UL 2277、IEC 60332等其它標準也經(jīng)常被用于支持一些額外特性，如風(fēng)機機架電纜(WTTC)規范和可燃性等級要求。

　　由于歐洲國家早于北美國家開(kāi)發(fā)用于風(fēng)能市場(chǎng)的電纜，因此電纜制造商目前更多的采用歐洲標準。盡管如此，類(lèi)似的美國UL標準具有相同功用，且在某些情況下，UL標準對風(fēng)能應用有更嚴格的要求。

　　型號 名 稱(chēng) 規格 用途

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

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

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

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

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

　　(4-14)*(4-6) 鋪設在室內、電纜內、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 鋪設在大磁場(chǎng)室內、電纜內、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) 鋪設在大磁場(chǎng)室內、電纜內、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電纜等規格型號的煤礦用阻燃控制電纜，電纜芯數為2,3,4,5,7,8,,24,27,30,37,44,48,52,61芯