淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

一般來說，風(fēng)場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)用中的電纜性能無疑比其它應(yīng)用更高。而風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動部件進(jìn)一步提高了正確選擇電纜的重要性。"

現(xiàn)有風(fēng)場的維護(hù)和新的大規(guī)模風(fēng)場開發(fā)都需要考慮采用高等級的電力電纜、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的輻射。對風(fēng)機(jī)內(nèi)的運(yùn)動部件而言，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)滿足以下要求：

(1) 導(dǎo)線

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。在彎曲繞折類應(yīng)用中，采用短的同心絞線構(gòu)造；在扭轉(zhuǎn)繞折類應(yīng)用中，采用長的同心絞線構(gòu)造。面積大于6mm2(10AWG)的導(dǎo)線要求使用復(fù)合絞線結(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)的對稱導(dǎo)線設(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*的測試，以仿真"實(shí)際"應(yīng)用。

電纜測試方法和程序

根據(jù)風(fēng)向，需要由偏航驅(qū)動器調(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。雖然目前沒有扭轉(zhuǎn)撓曲性方面的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，但zuì終用戶通常仍追求電纜在投入使用前能通過某些方式的測試。

下面是電纜行業(yè)中zuì終用戶采用的一般測試方法。

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

將一根10米長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)過程5000次以模擬20年的使用情況。如果在2.5U0條件下經(jīng)過5分鐘，電纜沒被擊穿、護(hù)套也沒有裂紋，那么這根電纜就通過了測試。1×2×7/0.37 MHYVP電纜

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(zhuǎn)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)

目前還沒有專門針對風(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作為風(fēng)電電纜導(dǎo)線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)線的標(biāo)稱橫截面面積和導(dǎo)線中電線的數(shù)量和尺寸，這給電纜制造商提供了很大自由度。因此，即使電纜滿足IEC 60288 Class 5或6的要求，電纜性能也經(jīng)常會不盡如人意。而UL 62(涉及多個(gè)ASTM標(biāo)準(zhǔn))不僅規(guī)定了導(dǎo)線中每股電線的尺寸和數(shù)量，還規(guī)定了導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(如同心絞線、復(fù)合絞線和集合絞線等結(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)范和可燃性等級要求。

由于歐洲國家早于北美國家開發(fā)用于風(fēng)能市場的電纜，因此電纜制造商目前更多的采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，類似的美國UL標(biāo)準(zhǔn)具有相同功用，且在某些情況下，UL標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)能應(yīng)用有更嚴(yán)格的要求。

10kV配電線路常見故障及預(yù)防措施

10kV配電網(wǎng)絡(luò)涉及面廣、影響面大，它直接關(guān)系到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及廣大人民群眾生活等ān全可靠供電的需要。為了減少線路故障的發(fā)生,迅速查找線路缺陷及事故隱患，作為運(yùn)行人員應(yīng)該掌握線路事故發(fā)生的規(guī)律性，并采取有針對性的措施來預(yù)防或消除，盡量縮小停電面積，減短停電時(shí)間，以保證10kV配網(wǎng)能ān全可靠的供電、運(yùn)行。一般10kV線路故障，從技術(shù)性質(zhì)上分有接地(多指單相接地)、相間短路、接地相間短路三種形式;從時(shí)間上分有線路瞬時(shí)性故障(一般是斷路器重合閘成功)和yǒng久性故障(一般是斷路器重合閘不成功)兩類。

　　1 單相接地故障

　　一般引起此類故障的問題較多且不易查找，因?yàn)榇祟惞收喜蛔阋砸鹛l，有時(shí)無明顯的判別標(biāo)志。

　　1.1 故障原因

　　發(fā)生單相接地故障的主要原因有導(dǎo)線在絕緣子上綁扎或固定不牢，脫落到橫擔(dān)或地上;導(dǎo)線斷線落地或搭在橫擔(dān)上;配電變壓器高壓引下線斷線;導(dǎo)線風(fēng)偏過大，與建筑物距離過近;配電變壓器高壓

　　繞組單相絕緣擊穿或接地;配電變壓器臺上的避雷器或熔斷器絕緣擊穿;同桿架設(shè)導(dǎo)線上層橫擔(dān)的拉線一端脫落，搭在下排導(dǎo)線上;導(dǎo)線上的分支熔斷器絕緣擊穿;絕緣子擊穿;線路落雷;樹木短接等。

　　1.2 故障查找

　　對于此類故障的查找的辦法一是沿線路進(jìn)行粗略xún視，看是否有樹木短接、導(dǎo)線斷線、導(dǎo)線附著異物等，多注意線路轉(zhuǎn)角及分支線T接處;一是重點(diǎn)xún視配電室，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)這樣的故障一般是配電室的跌落熔斷器、避雷器、穿墻套管絕緣下降擊穿造成的。如果上述辦法未查找到故障點(diǎn)，可利用支線上的斷路保護(hù)器進(jìn)行采取分片、分段、分設(shè)備的"排除法"，并與絕緣搖測、蹬桿檢查等辦法相結(jié)合，縮小排查范圍，盡快找到故障點(diǎn)并消除故障。

　　1.3 預(yù)防措施

　　1.3.1 對配電線路定期進(jìn)行xún視，主要是看導(dǎo)線與樹木、建筑物距離，導(dǎo)線與絕緣子的綁扎和固定是否牢固，絕緣子固定螺栓是否松脫，橫擔(dān)、拉線螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導(dǎo)線弧垂是否過大或過小等。

　　1.3.2 對配電線路上的絕緣子、分支熔斷器、避雷器等設(shè)備進(jìn)行絕緣測試，不合格的及時(shí)更換。

　　1.3.3 在10kV配電線路分支上加裝斷路保護(hù)器，可以縮小故障范圍、減少停電面積和停電時(shí)間，有利于快速查找故障點(diǎn)。

1×2×7/0.37 MHYVP電纜　　2 相間短路故障

　　2.1 故障原因

　　引起此類故障的原因主要有：大風(fēng)造成一些導(dǎo)體、半導(dǎo)體的輕物質(zhì)刮到線路上，例如田間的塑料薄膜、刮斷的樹枝、廢棄錄音長帶等;鳥害與放風(fēng)箏或一些人為的向空中亂拋雜物落在導(dǎo)線上;違章駕駛機(jī)動車輛碰撞傾斜或撞斷道路旁電桿，超高車刮斷導(dǎo)線;用戶因設(shè)備原因造成的低壓相間短路;變壓器燒壞;

　　立在陡坡的電桿受雨水沖刷或低洼沼澤地帶桿基被泥水軟化、腐蝕，形成電桿傾斜或倒桿事故;雷擊引起的相間弧光短路或者對地絕緣擊穿(絕緣擊穿發(fā)生處一般為絕緣子、隔離刀閘、跌落式熔斷器等沒有避雷器保護(hù)的設(shè)備)導(dǎo)致的接地相間短路等。

　　2.2 故障查找

　　首先根據(jù)變電所熔斷器保護(hù)動作情況進(jìn)行初步判斷。如果線路發(fā)生的是電流速斷保護(hù)動作，則可以判斷故障點(diǎn)一般是線路兩相或三相直接短路引起，且故障點(diǎn)在主干線或靠變電所較近的線路可能性較大。如果線路發(fā)生的是過電流保護(hù)動作，一般屬非金屬性短路或線路末端分支線路短路引起。如果電流速斷保護(hù)與過流保護(hù)同時(shí)動作，一般說明故障點(diǎn)位于線路中段。然后根據(jù)判斷組織人員進(jìn)行xún視, 如果10kV線路主干線及各分支線都裝設(shè)斷路器保護(hù),,則查看主干線柱上分段斷路器及各分支線斷路器是否跳閘，爾后對跳閘后的線路，對照2.1講過的可能發(fā)生的各種故障原因進(jìn)行逐級查找，直到查出故障點(diǎn); 對裝有線路短路故障指示器的架空線，可借助故障指示器的指示來確定故障段線路。

　　2.3 預(yù)防措施

　　2.3.1 在所有ān全距離裕度不大的轉(zhuǎn)角桿、T接桿、跌落保險(xiǎn)等處實(shí)施絕緣化，避免異物和鳥類造成的故障。但要注意T接桿及轉(zhuǎn)角桿zuì上端的聯(lián)絡(luò)線保持裸線，為夏季雷擊提供放電點(diǎn)，防止雷擊斷線。

　　2.3.2 在雷場區(qū)的線路加裝避雷線及耦合地線。

　　2.3.3 在施工現(xiàn)場、道路兩旁等比較繁忙的公共場所處的電力設(shè)施安裝醒目標(biāo)志;加強(qiáng)電力知識教育,提高用戶對供用電設(shè)施ān全保護(hù)的意識。

　　2.3.4 加強(qiáng)配電線路xún視,及時(shí)清理線路通道內(nèi)的障礙物。

　　3 結(jié)束語

　　為保證線路健康運(yùn)行，正常經(jīng)濟(jì)送電，在線路設(shè)計(jì)、施工時(shí)做到充分考慮各種因素外，各供電所應(yīng)著重加強(qiáng)線路日常維護(hù)管理,進(jìn)行定期檢修。公司對巡線人員不定期組織péi訓(xùn)、考核，提高其專業(yè)技能、強(qiáng)化責(zé)任心;巡線人員應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行xún視，檢查線路健康狀況，找出存在缺陷和問題，及時(shí)制訂檢修計(jì)劃，將事故消滅在萌芽狀態(tài),確保電網(wǎng)的ān全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行。