降低風力發(fā)電行業(yè)的電纜成本

隨著渦輪風力發(fā)電機制造行業(yè)的發(fā)展和日趨成熟，如何地使用成為了風力發(fā)電機原始設(shè)備制造商（OEM）們簡化生產(chǎn)制造流程的一個重要領(lǐng)域
    隨著社會、經(jīng)濟和政治等因素帶動了風能的上漲勢頭，在風力發(fā)電行業(yè)也產(chǎn)生了許多技術(shù)創(chuàng)新的機會，特別是在風力發(fā)電場的規(guī)模大小和發(fā)電容量不斷增長的今天。 
    漫不經(jīng)心的觀察者們往往會忽視電纜在風力發(fā)電中起到的至關(guān)重要的作用。一臺渦輪風力發(fā)電機可能包含多達50到100種類型的電纜，包括在機艙、發(fā)電塔和基座里，每條電纜都在輸配電、控制或通訊中起著不同的作用。電纜制造商有責任使得他們的客戶能夠從基礎(chǔ)設(shè)施的投資中獲得更多。 
渦輪風力發(fā)電機的設(shè)計對電纜的構(gòu)造具有一定的要求 
    一臺渦輪風力發(fā)電機電子組件的配置決定了所使用電纜的類型和構(gòu)造。機艙中的發(fā)電組件包括發(fā)電機、變速箱、傳動和制動系統(tǒng)。他們通過回路電纜連接到發(fā)電塔上，這樣命名是因為回路電纜會在風中旋轉(zhuǎn)并形成回路連接入機艙。回路電纜將電力傳輸?shù)桨l(fā)電塔的下段部分，那里的電纜在連接到電網(wǎng)以前就已經(jīng)被固定在了發(fā)電塔的結(jié)構(gòu)之中。 
    渦輪風力發(fā)電機的電纜都是典型的低電壓（LV）和中電壓（MV）電纜，選擇使用這樣的電纜是根據(jù)電壓的范圍、發(fā)電機的設(shè)計以及變壓器的位置，這些都是決定性的因素。為了將電壓從低電壓（LV）發(fā)電機提升到20~36kV的程度，以便傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中，變壓器可以安置在機艙中、發(fā)電塔下層結(jié)構(gòu)的*甚至不安置在發(fā)電塔中。 
    對于安置在機艙內(nèi)的變壓器，使用額定功率為36kV的中壓電纜將變壓器連接到位于發(fā)電塔基座的分配點上。這使得渦輪風力發(fā)電機能夠在更高的電壓下操作并生產(chǎn)更多的電力，這是目前陸上渦輪風力發(fā)電的一種流行趨勢。相反，當變壓器被安置在*或發(fā)電塔的下部時，將使用一種額定功率為0.6~1kV的低電壓電纜連接發(fā)電機和變壓器。 
    在使用雙饋感應(yīng)發(fā)電機（DFIG）時，無論是低壓LV和‘低’MV電纜，都可以作為回路電纜在機艙和發(fā)電塔之間進行安裝。除了渦輪風力發(fā)電機的基本配置，電纜使用的位置和作用也決定了所使用電纜的類型，所有的電纜需要符合UL和CSA的標準。尤其是回路電纜必須經(jīng)過嚴格的測試，以滿足特殊應(yīng)用的需求。 
四種類型的渦輪風力發(fā)電機電纜 
◆ 機艙電力電纜：機艙中的低壓電纜需要能夠抵御機艙中嚴峻的環(huán)境，具有一個較小的彎曲半徑、耐侵蝕性的化學品和臭氧，能夠承受zui高溫度105℃，zui低溫度-40℃。機艙中的低壓電纜往往使用具有絕緣功能的由橡膠或其他類似性能化合物制成的護套。單芯中壓電纜也在機艙中起到了一定的作用，常常作為電力輸出連接H級發(fā)電機的繞欄和電流轉(zhuǎn)換器。這些電纜都需要能夠在高達180℃的極熱環(huán)境中傳輸大量的電流，并且還必須硅絕緣。 
◆ 機艙到發(fā)電塔的回路電纜：從機艙往下延伸作為回路電纜使用的中壓和低壓電纜需要既輕又靈活，使它們能夠承受四個方向全旋轉(zhuǎn)的機艙所產(chǎn)生的zui大扭應(yīng)力。根據(jù)要求，回路電纜有單、3或4芯等不同的類型。回路電纜的絕緣和護套需要能夠耐油、耐磨損、抗紫外線和臭氧以及具有-40℃到90℃的工作溫度。對于低煙無鹵素（LS0H）絕緣和護套材料的需求也有所增長，并且使用壽命的測試已經(jīng)證實了這些電纜能夠符合渦輪風力發(fā)電機的設(shè)計使用壽命。 
◆ 發(fā)電塔電纜：連接機艙與位于發(fā)電塔基座的開關(guān)設(shè)備，無論變壓器位于機艙或塔身，發(fā)電塔電纜都是回路電纜的延伸。在變壓器位于渦輪風力發(fā)電機機艙的情況下，MV回路電纜作為一個單一的長度延伸到開關(guān)設(shè)備。反之，在變壓器位于塔身的情況下，低壓回路電纜為了得到的傳輸效果通常使用一種具有高導電性的銅或鋁制成并固定安裝連接到變壓器。無論怎樣安排，LV和MV電纜都需要具有耐油、耐磨、抗紫外線和臭氧等性能。還需要能夠在-40℃到90℃的環(huán)境下可靠運行，這些都在LS0H的設(shè)計中都具有一定的要求。 
◆ 通信電纜：在渦輪風力發(fā)電機的電纜設(shè)置中還包括了控制和數(shù)據(jù)傳輸電纜。在從2到100芯的電纜中，控制電纜是zui靈活的，通常為了屏蔽EMC需要帶有300V到1kV的小電流來控制渦輪風力發(fā)電機的驅(qū)動馬達、制動、定位和轉(zhuǎn)子的速度。在另一方面，電子和數(shù)據(jù)傳輸電纜能夠傳輸信號來控制所有的電子和機械設(shè)備以及傳輸傳感器測量風速、溫度和性能的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在越來越多地使用屏蔽EMC和具有熱塑性調(diào)整的 2~5芯多芯多對傳感電纜來進行數(shù)據(jù)的傳輸。兩芯總線電纜與電力電纜平行進行電子信號的傳輸來控制電子和機械設(shè)備。