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)部件進(jìn)一步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*紫外線(xiàn)的照射下。因此，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ān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。

綜上所述，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，*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。

即使電纜制造時(shí)遵循這些一般規(guī)則，仍強(qiáng)烈建議進(jìn)行*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。雖然目前沒(méi)有扭轉(zhuǎn)撓曲性方面的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，但zuì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zuì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。首先，將電纜順時(shí)鐘扭轉(zhuǎn)4圈(+1440o)，然后逆時(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)，然后順時(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。MHYVR傳感器電纜

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。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(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，因此電纜制造商目前更多的采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，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。

電纜現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)過(guò)程中電纜護(hù)套表面刮傷破損修補(bǔ)措施

在電纜的現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)過(guò)程中電纜護(hù)套表面刮傷破損的現(xiàn)象是普遍存在的，損傷輕微的只傷及了護(hù)套，如何修補(bǔ)能保證質(zhì)量，而且修補(bǔ)時(shí)間短，又能保證質(zhì)量日益成為電纜消費(fèi)者普遍關(guān)心的問(wèn)題。而且投入小，在現(xiàn)場(chǎng)的惡劣條件下又容易實(shí)現(xiàn)，因此現(xiàn)場(chǎng)護(hù)套的修補(bǔ)技術(shù)及質(zhì)量日益成為用戶(hù)關(guān)心的問(wèn)題。

　　電纜的現(xiàn)場(chǎng)施工條件一般比較惡劣，可能位于初步建設(shè)的發(fā)電廠(chǎng)，也可能位于初步正在建設(shè)的野外新建鐵路，可能在橋架上，還可能在電纜隧道內(nèi)，由于野外電纜護(hù)套的修補(bǔ)都采用塑焊qiāng進(jìn)行，而且塑焊qiāng的加熱需要220V的交流電，而處于新興建設(shè)的野外工程，現(xiàn)場(chǎng)一般都缺乏電源，或者有電源可能由于現(xiàn)場(chǎng)電纜的敷設(shè)位置的隨即性，給電源的提供帶來(lái)了一定的困難，因此要實(shí)現(xiàn)電纜的護(hù)套的修補(bǔ)，一方面是人員的到位，另一方面主要是電源的提供，只有作好上述兩件基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作，才能實(shí)現(xiàn)電纜護(hù)套修補(bǔ)工作的正常開(kāi)展和進(jìn)行。

　　為便于電纜修補(bǔ)工作的順利進(jìn)行，施工單位要配備有野外小型發(fā)電機(jī)。同時(shí)處于現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)的方便現(xiàn)在提供的塑料焊qiāng的質(zhì)量要過(guò)硬。噴頭加熱面積要大，而且加熱速度要快。而且電纜放線(xiàn)過(guò)程破損部位具有隨機(jī)性，在一般的城市和平原地區(qū)，此項(xiàng)工作比較好開(kāi)展，但是在一些山區(qū)地帶，由于收到復(fù)雜地形的影響，電纜的修補(bǔ)工作其實(shí)是很艱難的。因此要減少相應(yīng)方面的投入和快速解決問(wèn)題，一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題是電纜敷設(shè)過(guò)程人員的配備數(shù)量必須足夠，而且采用正規(guī)的電纜專(zhuān)業(yè)敷設(shè)設(shè)備進(jìn)行正規(guī)放線(xiàn)，避免和減少電纜放線(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)護(hù)套破損的現(xiàn)象。

MHYVR傳感器電纜 　　電纜的現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)方面需要的技術(shù)不是很高，電纜敷設(shè)施工單位，在電纜發(fā)生破損后，一定要在確認(rèn)電纜內(nèi)部沒(méi)有受到損傷的前提下，然后在對(duì)電纜進(jìn)行修補(bǔ) ，否則電纜護(hù)套修補(bǔ)的實(shí)際意義不大。電纜的修補(bǔ)一定要及時(shí)，否則時(shí)間一長(zhǎng)外部的水分和潮氣進(jìn)入，將會(huì)影響電纜的正產(chǎn)使用壽命。在南方梅雨天氣電纜端部在敷設(shè)完畢后，對(duì)電纜的端頭因沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行密封處理，造成流入電纜溝內(nèi)的水分進(jìn)入電纜斷頭10-20米不等，剝開(kāi)端頭的絕緣發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體都已全部發(fā)黑，從而造成 敷設(shè)后電纜的浪費(fèi)，因此對(duì)于敷設(shè)完畢的電纜還是要加強(qiáng)相應(yīng)方面的檢查，維護(hù)和保管，防止電纜在通電使用前應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)各種外部因素造成電纜壽命的縮短和終結(jié)。

　　電纜的現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)也所用的一些工具和材料必須準(zhǔn)備充分，塑料焊qiāng是*的，高壓絕緣膠帶，防水膠帶和塑料絕緣和護(hù)套剝切下來(lái)的皮子，等密封材料，也必須準(zhǔn)備，因?yàn)殡娎|絕緣護(hù)套材料主要分為交聯(lián)聚乙烯，聚乙烯，聚氯乙烯等材料。有些材料屬于熱固性材料，如交聯(lián)聚乙烯絕緣無(wú)法重復(fù)熔融再次利用，在現(xiàn)場(chǎng)用原材料進(jìn)行修補(bǔ)，只能用高壓絕緣膠帶和美國(guó)3M公司提供的修補(bǔ)膠帶系列進(jìn)行修補(bǔ)。而有些材料屬于熱塑性材料，*可以再次用高溫使其熔融利用，如聚乙烯，聚氯乙烯等材料，有可以現(xiàn)場(chǎng)取材，利用電纜端部剝切下來(lái)的邊角護(hù)套料切成細(xì)條，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓電纜絕緣和護(hù)套方面的修補(bǔ)，其修補(bǔ)質(zhì)量*可以達(dá)到電纜正常使用性能方面的要求。再一個(gè)對(duì)于中壓電纜 現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)過(guò)程出現(xiàn)的護(hù)套破損現(xiàn)象的處理，不能過(guò)于粗糙，一個(gè)是電纜的敷設(shè)過(guò)程必須請(qǐng)拿輕放，再一個(gè)電纜出現(xiàn)外部破損后，其內(nèi)部絕緣的破壞情況有時(shí)是不好說(shuō)的，筆者曾經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)過(guò)程施工不小心造成外護(hù)套多處破損的電纜進(jìn)行過(guò)返廠(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電纜的破損部位出現(xiàn)了局部放電超標(biāo)和擊穿現(xiàn)象，因此對(duì)于中壓電力電纜的在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)過(guò)程出現(xiàn)外護(hù)套破損后，zuì好是截?cái)嘧鲋虚g接頭或重新更換電纜，因?yàn)閷?duì)電纜破損部位進(jìn)行護(hù)套修補(bǔ)后，可能存在使用隱患。

　　事實(shí)證明，對(duì)于低壓電纜絕緣和護(hù)套的修補(bǔ)必須是電纜損傷較為輕微的，僅僅是絕緣和護(hù)套出現(xiàn)損傷，電纜其他結(jié)構(gòu)完好無(wú)損的前提下，才能進(jìn)行絕緣和護(hù)套的修補(bǔ)，而中高壓電纜的要求可能更為苛刻，現(xiàn)在的有些工程的電纜輸電為了減少電纜的中間接頭的數(shù)量，電纜全部采用大長(zhǎng)度單芯電纜，由于線(xiàn)路的敷設(shè)距離較長(zhǎng)及地形負(fù)責(zé)，及施工人員的配備數(shù)量及缺乏專(zhuān)業(yè)的電纜敷設(shè)設(shè)備等因素，施工過(guò)程造成電纜護(hù)套破損出現(xiàn)幾率大大增加。有些施工在出現(xiàn)上述問(wèn)題后，就用普通膠帶隨便包一包，草草了事，這樣的做法很不負(fù)責(zé)任。對(duì)于電纜破損點(diǎn)內(nèi)部的破壞情況一無(wú)所知，電纜在現(xiàn)場(chǎng)竣工試驗(yàn)過(guò)程和后期的運(yùn)行過(guò)程很可能發(fā)生絕緣擊穿或質(zhì)量隱患。