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。ZR-KVVP2 2*0.5 0.75 1.0 1.5

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。

討論導(dǎo)致橡套電纜出現(xiàn)外觀缺陷的原因

在橡套電纜的生產(chǎn)過(guò)程中，便經(jīng)常出現(xiàn)外觀上的缺陷，如表面不光滑；表面有熟料粒子（早期硫化橡膠粒子）或雜質(zhì)；電線(xiàn)電纜表面劃傷、擦傷；表面有塌陷；表面有麻花紋等。以下為五種常見(jiàn)的導(dǎo)致橡套電纜出現(xiàn)外觀缺陷的原因：

　　1.模套承線(xiàn)太長(zhǎng)或太短、?？诓还饣铱讖教螅粰C(jī)頭、?？诨驒C(jī)身溫度低；橡料塑性小等均有可能導(dǎo)致橡套電纜表面不光滑。

　　2.供給的橡膠不干凈，含有雜質(zhì)；膠料焦燒時(shí)間太短；擠橡機(jī)身、機(jī)頭或口模溫度太高；機(jī)頭內(nèi)橡膠流動(dòng)不順，有橡料滯留死角；螺桿不光滑、粘膠等均有可能導(dǎo)致橡套電纜表面出現(xiàn)熟料粒子（早期硫化橡膠粒子）或雜質(zhì)。

　　3.模套不光滑，無(wú)倒角；有雜質(zhì)或熟膠粒子堵住?？冢辉诹蚧軆?nèi)拖管擦傷；硫化管出口密封橡皮墊圈孔徑偏小等均有可能導(dǎo)致橡套電纜表面劃傷、擦傷。

　　4.模套孔徑太大；導(dǎo)電線(xiàn)芯外層股線(xiàn)間、單絲間空隙偏大，纜芯外徑不均勻；橡料塑性小，粘性差；橡料中有雜質(zhì)；對(duì)模距離小，壓力小等均有可能導(dǎo)致橡套電纜表面塌陷。

　　5.模套孔徑太??；橡料擠出不足，線(xiàn)芯縫隙填不滿(mǎn)；導(dǎo)電線(xiàn)芯或纜芯跳線(xiàn)；對(duì)模距離短等均有可能導(dǎo)致橡套電纜表面出現(xiàn)麻花紋。

橡套電纜是由多股的細(xì)銅絲為導(dǎo)體，外包橡膠絕緣和橡膠護(hù)套的一種柔軟可移動(dòng)的電纜品種。 一般來(lái)講，包括通用橡套軟電纜，電焊機(jī)電纜，潛水電機(jī)電纜，無(wú)線(xiàn)電裝置電纜和攝影光源電纜等品種。

產(chǎn)品概述：

　　橡套電纜廣泛使用于各種電器設(shè)備，例如日用電器，電動(dòng)機(jī)械，電工裝置和器具的移動(dòng)式電源線(xiàn)。同時(shí)可在室內(nèi)或戶(hù)外環(huán)境條件下使用。根據(jù)電纜所受的機(jī)械外力，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上分為輕型、中型和重型三類(lèi)。在截面上也有適當(dāng)?shù)你暯印?/span>

　　一般輕型橡套電纜使用于日用電器、小型電動(dòng)設(shè)備，要求柔軟、輕巧、彎曲性能好；

　　中型橡套電纜除工業(yè)用外，廣泛用于農(nóng)業(yè)電氣化中；

　　重型電纜用于如港口機(jī)械、探照燈、家業(yè)大型水力排灌站等場(chǎng)合。這類(lèi)產(chǎn)品具有良好的通用性，系列規(guī)格完整，性能良好和穩(wěn)定。

　　應(yīng)用范圍：

　　防水橡套電纜和潛水泵用電纜：主要用于潛水電機(jī)配套， 型號(hào)為JHS，JHSB。

　　無(wú)線(xiàn)電裝置用電纜：現(xiàn)在主要生產(chǎn)兩種橡套電纜(一種屏蔽的,一種不屏蔽)，基本能滿(mǎn)足要求，型號(hào)為WYHD，WYHDP。

　　攝影用電纜產(chǎn)品：配合新型光源的發(fā)展，具有結(jié)構(gòu)小、性能好，同時(shí)滿(mǎn)足室內(nèi)和野外工作的需要，逐步取代一些粗重、耐熱性能差的老產(chǎn)品。

ZR-KVVP2 2*0.5 0.75 1.0 1.5 　　注意事項(xiàng)：

　　一、設(shè)備：具有自動(dòng)控溫、定時(shí)和多規(guī)格管狀模腔的小型壓力設(shè)備。

　　二、膠料：與所補(bǔ)電線(xiàn)的線(xiàn)材*，并且含膠量要高于被補(bǔ)材料，硫化體系略強(qiáng)。

　　三、操作方法：

1、按照膠料的硫化體系設(shè)定溫度和時(shí)間

2、用橡膠用油墨稀釋劑檫洗修補(bǔ)處，特別是結(jié)合處要充分處理。

3、根據(jù)缺口的大小適量剪取修補(bǔ)膠料，注意不能偏多或偏少，

4、將剪好的膠料塞在缺口處，，注意膠料不要高于電線(xiàn)圓周面。

5、用耐高溫PP帶包好。并將其放入比線(xiàn)徑略小的管狀模腔里，鎖緊上下模，讓所補(bǔ)位置具有一定的壓力。注意模腔直徑比線(xiàn)徑略小0.1~0.2mm。

6、待硫化時(shí)間到，取出產(chǎn)品，如有少量膠料溢出，用鋒利刀片修盡，并用稀釋劑檫盡即可。

　　四、驗(yàn)證方法：

　　將適量空氣壓入所補(bǔ)電線(xiàn)并置于水中，見(jiàn)有無(wú)漏氣現(xiàn)象即可判定好壞。