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。而風機內的運動部件進一步提高了正確選擇電纜的重要性。"

現有風場的維護和新的大規模風場開發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，它們決定了電網和通信系統的互連質量。單個風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風力發電機需要約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境，這種環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。對風機內的運動部件而言，電纜應具有優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的退火軟銅線。在彎曲繞折類應用中，采用短的同心絞線構造；在扭轉繞折類應用中，采用長的同心絞線構造。面積大于6mm2(10AWG)的導線要求使用復合絞線結構。

(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，電纜結構也是電纜柔韌性的決定性因素。采用平衡結構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

根據風向，需要由偏航驅動器調整風機角度。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。這就對扭轉撓曲性要求更加嚴格，也需要更多關注。雖然目前沒有扭轉撓曲性方面的標準或法規，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裝置上。首先，將電纜順時鐘扭轉4圈(+1440o)，然后逆時針回轉4圈，恢復到原始位置。接著將電纜逆時針扭轉4圈(-1440o)，然后順時針回轉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。MHYVR傳感器電纜

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只為電力電纜規定了導線的標稱橫截面面積和導線中電線的數量和尺寸，這給電纜制造商提供了很大自由度。因此，即使電纜滿足IEC 60288 Class 5或6的要求，電纜性能也經常會不盡如人意。而UL 62(涉及多個ASTM標準)不僅規定了導線中每股電線的尺寸和數量，還規定了導線結構(如同心絞線、復合絞線和集合絞線等結構)，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也成為電纜生產的通用標準。

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

由于歐洲國家早于北美國家開發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。

電纜現場敷設過程中電纜護套表面刮傷破損修補措施

在電纜的現場敷設過程中電纜護套表面刮傷破損的現象是普遍存在的，損傷輕微的只傷及了護套，如何修補能保證質量，而且修補時間短，又能保證質量日益成為電纜消費者普遍關心的問題。而且投入小，在現場的惡劣條件下又容易實現，因此現場護套的修補技術及質量日益成為用戶關心的問題。

　　電纜的現場施工條件一般比較惡劣，可能位于初步建設的發電廠，也可能位于初步正在建設的野外新建鐵路，可能在橋架上，還可能在電纜隧道內，由于野外電纜護套的修補都采用塑焊qiāng進行，而且塑焊qiāng的加熱需要220V的交流電，而處于新興建設的野外工程，現場一般都缺乏電源，或者有電源可能由于現場電纜的敷設位置的隨即性，給電源的提供帶來了一定的困難，因此要實現電纜的護套的修補，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準備工作，才能實現電纜護套修補工作的正常開展和進行。

　　為便于電纜修補工作的順利進行，施工單位要配備有野外小型發電機。同時處于現場修補的方便現在提供的塑料焊qiāng的質量要過硬。噴頭加熱面積要大，而且加熱速度要快。而且電纜放線過程破損部位具有隨機性，在一般的城市和平原地區，此項工作比較好開展，但是在一些山區地帶，由于收到復雜地形的影響，電纜的修補工作其實是很艱難的。因此要減少相應方面的投入和快速解決問題，一個很關鍵的問題是電纜敷設過程人員的配備數量必須足夠，而且采用正規的電纜專業敷設設備進行正規放線，避免和減少電纜放線過程中出現護套破損的現象。

MHYVR傳感器電纜 　　電纜的現場修補方面需要的技術不是很高，電纜敷設施工單位，在電纜發生破損后，一定要在確認電纜內部沒有受到損傷的前提下，然后在對電纜進行修補 ，否則電纜護套修補的實際意義不大。電纜的修補一定要及時，否則時間一長外部的水分和潮氣進入，將會影響電纜的正產使用壽命。在南方梅雨天氣電纜端部在敷設完畢后，對電纜的端頭因沒有及時進行密封處理，造成流入電纜溝內的水分進入電纜斷頭10-20米不等，剝開端頭的絕緣發現導體都已全部發黑，從而造成 敷設后電纜的浪費，因此對于敷設完畢的電纜還是要加強相應方面的檢查，維護和保管，防止電纜在通電使用前應現場各種外部因素造成電纜壽命的縮短和終結。

　　電纜的現場修補也所用的一些工具和材料必須準備充分，塑料焊qiāng是*的，高壓絕緣膠帶，防水膠帶和塑料絕緣和護套剝切下來的皮子，等密封材料，也必須準備，因為電纜絕緣護套材料主要分為交聯聚乙烯，聚乙烯，聚氯乙烯等材料。有些材料屬于熱固性材料，如交聯聚乙烯絕緣無法重復熔融再次利用，在現場用原材料進行修補，只能用高壓絕緣膠帶和美國3M公司提供的修補膠帶系列進行修補。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，有可以現場取材，利用電纜端部剝切下來的邊角護套料切成細條，就可以實現對低壓電纜絕緣和護套方面的修補，其修補質量*可以達到電纜正常使用性能方面的要求。再一個對于中壓電纜 現場敷設過程出現的護套破損現象的處理，不能過于粗糙，一個是電纜的敷設過程必須請拿輕放，再一個電纜出現外部破損后，其內部絕緣的破壞情況有時是不好說的，筆者曾經對現場敷設過程施工不小心造成外護套多處破損的電纜進行過返廠試驗，發現電纜的破損部位出現了局部放電超標和擊穿現象，因此對于中壓電力電纜的在現場敷設過程出現外護套破損后，zuì好是截斷做中間接頭或重新更換電纜，因為對電纜破損部位進行護套修補后，可能存在使用隱患。

　　事實證明，對于低壓電纜絕緣和護套的修補必須是電纜損傷較為輕微的，僅僅是絕緣和護套出現損傷，電纜其他結構完好無損的前提下，才能進行絕緣和護套的修補，而中高壓電纜的要求可能更為苛刻，現在的有些工程的電纜輸電為了減少電纜的中間接頭的數量，電纜全部采用大長度單芯電纜，由于線路的敷設距離較長及地形負責，及施工人員的配備數量及缺乏專業的電纜敷設設備等因素，施工過程造成電纜護套破損出現幾率大大增加。有些施工在出現上述問題后，就用普通膠帶隨便包一包，草草了事，這樣的做法很不負責任。對于電纜破損點內部的破壞情況一無所知，電纜在現場竣工試驗過程和后期的運行過程很可能發生絕緣擊穿或質量隱患。