淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

一般來說，風場位于特殊氣候條件的惡劣環(huán)境中，例如，強風、強紫外線和含鹽度很高的空氣等。正因如此，風電應用中的電纜性能無疑比其它應用更高。而風機內(nèi)的運動部件進一步提高了正確選擇電纜的重要性。"

現(xiàn)有風場的維護和新的大規(guī)模風場開發(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。單個風電機組所需的電纜數(shù)量比人們想像的要多。例如，一臺90米高的1.25MW風力發(fā)電機需要約1km的電力電纜。這樣算，50MW裝機容量的風場將需要40km的電纜。

風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*紫外線的照射下。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的輻射。對風機內(nèi)的運動部件而言，電纜應具有優(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、耐腐蝕性化學品及抗磨損。如果風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保護等其它特性。

綜上所述，風電應用中使用的電纜一般應滿足以下要求：

(1) 導線

為盡量提高柔曲性，*設計工程師只使用多股數(shù)的退火軟銅線。在彎曲繞折類應用中，采用短的同心絞線構(gòu)造；在扭轉(zhuǎn)繞折類應用中，采用長的同心絞線構(gòu)造。面積大于6mm2(10AWG)的導線要求使用復合絞線結(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電電纜的理想護套材料。

應當注意，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)的對稱導線設計通常具有高柔韌性。

即使電纜制造時遵循這些一般規(guī)則，仍強烈建議進行*的測試，以仿真"實際"應用。

電纜測試方法和程序

根據(jù)風向，需要由偏航驅(qū)動器調(diào)整風機角度。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(zhuǎn)。這就對扭轉(zhuǎn)撓曲性要求更加嚴格，也需要更多關注。雖然目前沒有扭轉(zhuǎn)撓曲性方面的標準或法規(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，底端綁定到一個旋轉(zhuǎn)裝置上。首先，將電纜順時鐘扭轉(zhuǎn)4圈(+1440o)，然后逆時針回轉(zhuǎn)4圈，恢復到原始位置。接著將電纜逆時針扭轉(zhuǎn)4圈(-1440o)，然后順時針回轉(zhuǎn)4圈，恢復到原始位置。重復上述整個過程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、護套也沒有裂紋，那么這根電纜就通過了測試。耐高溫控制電纜KHF46

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)應力測試

測試程序與(1)相同，只是換成了電纜束。

風電電纜標準

目前還沒有專門針對風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作為風電電纜導線以獲得所需的柔韌性。有趣的是，IEC 60228只為電力電纜規(guī)定了導線的標稱橫截面面積和導線中電線的數(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ASTM標準)不僅規(guī)定了導線中每股電線的尺寸和數(shù)量，還規(guī)定了導線結(jié)構(gòu)(如同心絞線、復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，如風機機架電纜(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)用于風能市場的電纜，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標準對風能應用有更嚴格的要求。

10kV配電線路常見故障及預防措施

10kV配電網(wǎng)絡涉及面廣、影響面大，它直接關系到工農(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，作為運行人員應該掌握線路事故發(fā)生的規(guī)律性，并采取有針對性的措施來預防或消除，盡量縮小停電面積，減短停電時間，以保證10kV配網(wǎng)能ān全可靠的供電、運行。一般10kV線路故障，從技術性質(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;從時間上分有線路瞬時性故障(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，因為此類故障不足以引起跳閘，有時無明顯的判別標志。

　　1.1 故障原因

　　發(fā)生單相接地故障的主要原因有導線在絕緣子上綁扎或固定不牢，脫落到橫擔或地上;導線斷線落地或搭在橫擔上;配電變壓器高壓引下線斷線;導線風偏過大，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;同桿架設導線上層橫擔的拉線一端脫落，搭在下排導線上;導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行粗略xún視，看是否有樹木短接、導線斷線、導線附著異物等，多注意線路轉(zhuǎn)角及分支線T接處;一是重點xún視配電室，根據(jù)經(jīng)驗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，可利用支線上的斷路保護器進行采取分片、分段、分設備的"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，盡快找到故障點并消除故障。

　　1.3 預防措施

　　1.3.1 對配電線路定期進行xún視，主要是看導線與樹木、建筑物距離，導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、拉線螺栓是否松脫，拉線是否斷裂或破股，導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、避雷器等設備進行絕緣測試，不合格的及時更換。

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

耐高溫控制電纜KHF46 　　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：大風造成一些導體、半導體的輕物質(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;鳥害與放風箏或一些人為的向空中亂拋雜物落在導線上;違章駕駛機動車輛碰撞傾斜或撞斷道路旁電桿，超高車刮斷導線;用戶因設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的設備)導致的接地相間短路等。

　　2.2 故障查找

　　首先根據(jù)變電所熔斷器保護動作情況進行初步判斷。如果線路發(fā)生的是電流速斷保護動作，則可以判斷故障點一般是線路兩相或三相直接短路引起，且故障點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。如果電流速斷保護與過流保護同時動作，一般說明故障點位于線路中段。然后根據(jù)判斷組織人員進行xún視, 如果10kV線路主干線及各分支線都裝設斷路器保護,,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行逐級查找，直到查出故障點; 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、跌落保險等處實施絕緣化，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)絡線保持裸線，為夏季雷擊提供放電點，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施安裝醒目標志;加強電力知識教育,提高用戶對供用電設施ān全保護的意識。

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

　　3 結(jié)束語

　　為保證線路健康運行，正常經(jīng)濟送電，在線路設計、施工時做到充分考慮各種因素外，各供電所應著重加強線路日常維護管理,進行定期檢修。公司對巡線人員不定期組織péi訓、考核，提高其專業(yè)技能、強化責任心;巡線人員應按規(guī)定進行xún視，檢查線路健康狀況，找出存在缺陷和問題，及時制訂檢修計劃，將事故消滅在萌芽狀態(tài),確保電網(wǎng)的ān全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行。