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风力发电电缆

风力发电电缆
产品简介
风力发电机专用电缆除满足普通电缆的性能外，还必须满足弯曲半径小、频繁扭转的基本要求，由于风力发电机电缆多用在气候条件较为恶劣的地区，一般多用在我国的北方地区，气候较寒冷，且昼夜温差较大，因此电缆还必须满足环境温度-45℃～＋50℃，运行温度为-40℃～＋50℃的使用条件。我公司自2005年初开始致力于风力发电机专用电缆技术的研究，参照德国DIN VDE的标准，对风力发电机专用电缆进行结构优化设计，并选用世界上最优的绝缘及护套材料，电缆的性能达到了国际领先水平。风力发电机专用电缆分为动力电缆、控制电缆和数据电缆，电缆的优点如下：
　　1、具有良好的耐低温和耐磨性，以及耐疲劳性、耐气候老化性能、耐微生物性能，对油品、化学品具有极好的耐腐蚀性。普通电缆不具有耐磨性和耐腐蚀性。
　　2、抗扭转性能和弯曲性能优异：成品电缆在-40℃的低温环境下，能经受正、反各四转为一次、扭转角度为 360°，次数不少于3000次的抗扭转性能试验，要求电缆试验结束后导体不发生断裂、护套表面不产生裂纹。普通电缆不适合在低温情况下扭转。
　　3、适用环境温度-45℃～＋110℃，运行温度为-40℃～＋110℃。普通电缆运行温度为0℃～70℃。
　　4、电缆的敷设温度不低于-30℃，普通电缆的敷设温度为不低于0℃；
　　5、电缆弯曲半径：固定安装不小于电缆外径的 4倍，移动安装不小于电缆外径的5倍。普通电缆的弯曲半径为电缆外径的 20倍。
　　为了保证电缆具有以上优点，我公司从以下方面对电缆进行研究：
　　1、选用最优质的原材料及最先进的生产设备，保证风力发电电缆具有优异的电性能、耐老化性能、耐腐蚀性能及抗扭转性能。
　　1.1、导体：导体采用国内最优质的铜材供应商云南铜业股份有限公司的无氧铜，铜的纯度达到99.99％。导体根据用户的要求采用镀锡或不镀锡铜导体，导体采用符合IEC60228规定第五种导体规定的要求。导体表面应光洁、无油污、无损伤绝缘的毛刺，以及凸起或断裂的单线。
　　1.2、绝缘：绝缘采用耐低温、耐腐蚀、耐油的硅橡胶材料，绝缘的耐低温性能可达-60℃。
　　1.3、护套：护套采用耐低温、耐磨、耐老化、耐微生物、耐腐蚀性能优异的特殊低烟无卤橡胶材料，护套的耐低温性能可达-50℃。绝缘及护套的生产采用国内最先进的绝缘和护套生产线挤出，同时在挤出时采用国际最先进德国西格拉公司生产的绝缘和护套的外径在线检测仪，使绝缘和护套的厚度挤出均匀。同时在绝缘护套挤出时采用国内最先进的火花在线检测仪，保证绝缘和护套生产时无火花点，保证电缆外径均匀一致，电缆的各项性能优异。
本实用新型公开了风力发电电缆，由缆芯、填充层、包带、内护套、铠装以及外护套组成；所述缆芯由两根绝缘线芯绞合而成，绝缘线芯由导体和挤包在导体外的绝缘层组成，在绝缘线芯之间的空隙通过填充层进行填充；在绝缘线芯和填充层的外表面上用无卤阻燃包带包覆；在包带外表面上挤包一层内护套，该内护套外覆盖一层铠装，且该铠装的外表面上挤包一层外护套。本实用新型结构合理简单，生产制造容易、成本低、无污染。电缆具有较强的柔性、弹性、可恢复性、抗拉性、能够有效的抑制紫外线。

风能发电用耐寒抗扭阻燃电缆
（执行标准：Q/321084KKB22-2008）
1、企业标准参照HD22.12 S2:2007等标准编制。
2、电缆型号：H07BN4-F
3、电缆的额定电压：U0/U 450/750V、600/1000V。
4、电缆的芯数有1、2、3、4、5、6、12、18、24、36。电缆的导体截面范围：1.5～630mm2。
5、电缆导体允许的长期最高工作温度为90℃。 电缆导体允许的最大短路温度为250℃（最长5s）。 电缆的安装、运行、运输及储存的最低允许温度为－40℃。
6、电缆的导体采用镀锡软铜丝，参照GB/T3956标准中的5类软导体，等同 于IEC60228相关要求。
7、电缆的绝缘材料采用EPR（三元乙丙）为基料的橡皮，具有优良的耐热、 耐臭氧性能，完全符合DIN VDE 0207第20节的要求。
8、绝缘线芯的颜色识别符合HD 308要求。
9、护套：护套材料采用CR(氯丁橡胶)或CSP(氯磺化聚乙烯)为基料的橡皮， 具有优良的耐油、耐寒、抗紫外线、抗扭曲性能，完全符合DIN VDE 0207 第21节的要求。
10、电缆的交流测试电压：3500V/5min。
11、电缆的弯曲半径：最小移动弯曲半径为电缆直径的6倍。 最小固定弯曲半径为电缆直径的4倍。
12、特殊性能：● 耐油性能依据并符合EN60811-2-1标准要求。 ● 阻燃性能依据并符合IEC60332-1-2标准要求。 ● 低温－40℃状态下10米长电缆正反旋转1440°（4圈）为 1次，旋转10次电缆护套抗扭不开裂，2.5U0/5min电压不击穿。 ● 常温状态下10米长电缆正反旋转1080°（3圈）为1次， 旋转3600次电缆护套抗扭不开裂，2.5U0/5min电压不击穿。 ● 电缆具有优良的抗紫外线性能。
13、电缆参数：
型号规格
导体结构
根数/mm
结缘厚度
mm
护套厚度
mm
电缆直径mm
最大
最小
H07BN4-F 1×1.5
30/0.25
0.8
1.4
5.7
7.1
H07BN4-F 1×2.5
49/0.25
0.9
1.4
6.3
7.9
H07BN4-F 1×4
56/0.30
1.0
1.5
7.2
9.0
H07BN4-F 1×6
84/0.30
1.0
1.6
7.9
9.8
H07BN4-F 1×10
84/0.40
1.2
1.8
9.5
11.9
H07BN4-F 1×16
126/0.40
1.2
1.9
10.8
13.4
H07BN4-F 1×25
196/0.40
1.4
2.0
12.7
15.8
H07BN4-F 1×35
276/0.40
1.4
2.2
14.3
17.9
H07BN4-F 1×50
396/0.40
1.6
2.4
16.5
20.6
H07BN4-F 1×70
360/0.50
1.6
2.6
18.6
23.3
H07BN4-F 1×95
475/0.50
1.8
2.8
20.8
26.0
H07BN4-F 1×120
608/0.50
1.8
3.0
22.8
28.6
H07BN4-F 1×150
756/0.50
2.0
3.2
25.2
31.4
H07BN4-F 1×185
925/0.50
2.2
3.4
27.6
34.4
H07BN4-F 1×240
1221/0.50
2.4
3.5
30.6
38.3
H07BN4-F 1×300
1517/0.50
2.6
3.6
33.5
41.9
H07BN4-F 1×400
2035/0.50
2.8
3.8
37.4
46.8
H07BN4-F 1×500
1769/0.60
3.0
4.0
41.3
52.0
H07BN4-F 1×630
2257/0.60
3.0
4.1
45.5
57.0
H07BN4-F 2×1.0
32/0.20
0.8
1.3
7.7
10.0
H07BN4-F 2×1.5
30/0.25
0.8
1.5
8.5
11.0
H07BN4-F 2×2.5
49/0.25
0.9
1.7
10.2
13.1
H07BN4-F 2×4
56/0.30
1.0
1.8
11.8
15.1
H07BN4-F 2×6
84/0.30
1.0
2.0
13.1
16.8
H07BN4-F 2×10
84/0.40
1.2
3.1
17.7
22.6
H07BN4-F 2×16
126/0.40
1.2
3.3
20.2
25.7
H07BN4-F 2×25
196/0.40
1.4
3.6
24.3
30.7
H07BN4-F 3×1.0
32/0.20
0.8
1.4
8.3
10.7
H07BN4-F 3×1.5
30/0.25
0.8
1.6
9.2
11.9
H07BN4-F 3×2.5
49/0.25
0.9
1.8
10.9
14.0
H07BN4-F 3×4.0
56/0.30
1.0
1.9
12.7
16.2
H07BN4-F 3×6.0
84/0.30
1.0
2.1
14.1
18.0
H07BN4-F 3×10
84/0.40
1.2
3.3
19.1
24.2
H07BN4-F 3×16
126/0.40
1.2
3.5
21.8
27.6
H07BN4-F 3×25
196/0.40
1.4
3.8
26.1
33.0
H07BN4-F 3×35
276/0.40
1.4
4.1
29.3
37.1
H07BN4-F 3×50
396/0.40
1.6
4.5
34.1
42.9
H07BN4-F 3×70
360/0.50
1.6
4.8
38.4
48.3
H07BN4-F 3×95
475/0.50
1.8
5.3
43.3
54.0
H07BN4-F 3×120
608/0.50
1.8
5.6
47.4
60.0
H07BN4-F 3×150
756/0.50
2.0
6.0
52.0
66.0
H07BN4-F 3×185
925/0.50
2.2
6.4
57.0
72.0
H07BN4-F 3×240
1221/0.50
2.4
7.1
65.0
82.0
H07BN4-F 3×300
1517/0.50
2.6
7.7
72.0
90.0
H07BN4-F 4×1.0
32/0.20
0.8
1.5
9.2
11.9
H07BN4-F 4×1.5
30/0.25
0.8
1.7
10.2
13.1
H07BN4-F 4×2.5
49/0.25
0.9
1.9
12.1
15.5
H07BN4-F 4×4.0
56/0.30
1.0
2.0
14.0
17.9
H07BN4-F 4×6.0
84/0.30
1.0
2.3
15.7
20.0
H07BN4-F 4×10
84/0.40
1.2
3.4
20.9
26.5
H07BN4-F 4×16
126/0.40
1.2
3.6
23.8
30.1
H07BN4-F 4×25
196/0.40
1.4
4.1
28.9
36.6
H07BN4-F 4×35
276/0.40
1.4
4.4
32.5
41.1
H07BN4-F 4×50
396/0.40
1.6
4.8
37.7
47.5
H07BN4-F 4×70
360/0.50
1.6
5.2
42.7
54.0
H07BN4-F 4×95
475/0.50
1.8
5.9
48.4
61.0
H07BN4-F 4×120
608/0.50
1.8
6.0
53.0
66.0
H07BN4-F 4×150
756/0.50
2.0
6.5
58.0
73
H07BN4-F 4×185
925/0.50
2.2
7.0
64.0
80.0
H07BN4-F 4×240
1221/0.50
2.4
7.7
72.0
91.0
H07BN4-F 4×300
1517/0.50
2.6
8.4
80.0
101.0
H07BN4-F 5×1.0
32/0.20
0.8
1.6
10.2
13.1
H07BN4-F 5×1.5
30/0.25
0.8
1.8
11.2
14.4
H07BN4-F 5×2.5
49/0.25
0.9
2.0
13.3
17.0
H07BN4-F 5×4.0
56/0.30
1.0
2.2
15.6
19.9
H07BN4-F 5×6.0
84/0.30
1.0
2.5
17.5
22.2
H07BN4-F 5×10
84/0.40
1.2
3.6
22.9
29.1
H07BN4-F 5×16
126/0.40
1.2
3.9
26.4
33.3
H07BN4-F 5×25
196/0.40
1.4
4.4
32.0
40.4
H07BN4-F 6×1.5
30/0.25
0.8
2.5
13.4
17.2
H07BN4-F 12×1.5
30/0.25
0.8
2.9
17.6
22.4
H07BN4-F 18×1.5
30/0.25
0.8
3.2
20.7
26.3
H07BN4-F 24×1.5
30/0.25
0.8
3.5
24.3
30.7
H07BN4-F 36×1.5
30/0.25
0.8
3.8
27.6
35.2
H07BN4-F 6×2.5
49/0.25
0.9
2.7
15.7
20.0
H07BN4-F 12×2.5
49/0.25
0.9
3.1
20.6
26.2
H07BN4-F 18×2.5
49/0.25
0.9
3.5
24.4
30.9
H07BN4-F 24×2.5
49/0.25
0.9
3.9
28.8
36.4
H07BN4-F 36×2.5
49/0.25
0.9
4.3
33.2
41.8
H07BN4-F 6×4
56/0.30
1.0
2.9
18.2
23.2
H07BN4-F 12×4
56/0.30
1.0
3.5
24.4
30.9
H07BN4-F 18×4
56/0.30
1.0
3.9
28.8
36.4
14、运输、储存： 电缆适应一切交通运输工具。在运输和贮存过程中应注意： a) 防止水分潮气侵入电缆； b) 防止严重弯曲及其它机械拉伤； c) 防止高温及在阳光下曝晒。

统一风能电缆技术规范 促进行业健康快速发展
    风能电缆借助国家发展风能等清洁能源的契机,正在成为近期发展速度最快的电缆品种。
作为新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式,中国风力发电正呈爆发式增长态势。2004年到2008年,中国风电装机容量增长连续3年超过100%。2008年,中国风电装机容量首次超过500万千瓦,提前完成了国家发改委提出的预期目标,而风电发展目标也在不断提高。2007年,中国制定的2020年装机目标为3000万千瓦,而最近该目标已被上调到1亿千瓦至1.5亿千瓦。随着风电的高速发展,作为风力发电设备配套产品的风力发电用电缆已成为有巨大市场潜力的电缆新品种,正被众多电缆企业所重视。一个5万千瓦的风电场,仅力缆就需要40公里,这对于我国的电线电缆产业来说无疑是一个有巨大增长潜力的市场。
但对于市场巨大的风力发电用电缆,目前既没有国家和行业标准,也没有统一的技术规范,企业各自为政。制造的电缆结构尺寸、使用的材料及性能、电压等级、使用环境、规格、试验方法等等都不统一,给用户的选择和使用造成了很大的麻烦。并且由于没有国家和行业标准,产品要求不规范,产品质量良莠不齐,大量不合格或劣质电缆充斥市场,不仅给用户带来了经济损失,也给电缆设备的安全运行带来了很大的隐患,严重威胁着电气控制设备、电力系统的正常运行及人身财产的安全,同时也严重影响了电缆行业的声誉和风能电缆产业健康快速发展,特别是为高性能风能电缆的发展造成了极为不利的市场环境。
为此,国家电线电缆质量监督检验中心依托二十几年的检测经验和人才优势以及上海电缆研究所五十几年的技术底蕴,应广大风能电缆用户和优秀生产企业的要求,邀请在风力发电用电缆制造方面技术领先的众多电缆制造企业,开展了风能电缆技术规范的编制工作。
经过近一年的技术准备,包括不断地进行验证试验,3月16日和17日,国家电线电缆质量监督检验中心会同国内20多家电缆知名企业在上海进行了风力发电用电缆、氟塑料电缆、硅橡胶电缆和计算机及仪表用电缆的技术规范研讨和论证会。经过充分论证和研讨,国家电线电缆质量监督检验中心和与会企业共同起草并在5月1日正式颁布了《额定电压1.8kV/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆技术规范》。
《额定电压1.8kV/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆技术规范》以风力发电用电缆的使用环境条件和国内外各大风机企业的使用技术要求为基础,参照HD22.4S4∶2004、HD22.10、HD22.12、DINVDE0282-4∶2005-02及GB/T5013-2008、IEC60502-1∶2004(GB/T12706.1-2008)、IEC60092-351∶2004、IEC60092-359∶1999等国内外相关标准和规范,规定了绝缘和护套材料及其性能要求、电压等级、使用环境等。根据风能电缆的使用特点,特别针对常温下耐扭转、低温下耐扭转、高温下耐扭转、负载下耐扭转以及耐盐、耐日光老化等特殊性能要求和试验方法进行了详细而又明确的规定。
发布实施的风能技术规范对电缆所用原材料的种类和原材料的性能指标及电缆结构和电缆性能指标都做了明确和科学的规定,电缆所用材料指标和性能指标都以国际标准为依据,并在国家电线电缆质量监督检验中心做了大量验证试验,在保证电缆使用性能的前提下,充分考虑到国内技术水平现状和各个企业水平的差异,基本上体现了先进、合理的理念。许多新进入的风能电缆生产企业在生产中依据或参照该技术规范,不仅对电缆原材料有了选用和质量控制的依据,而且对电缆结构和电缆质量要求有了明确的控制标准,从而保证电缆质量能够满足用户要求,避免用户对纷乱市场无所适从而多走弯路的现象发生。规范的颁布推动和规范了风能电缆生产企业特别是技术力量较弱的中小企业的生产和产品质量控制。
同时,国家电线电缆质量监督检验中心多年来为国内外众多风能电缆用户所用风能电缆做检验,积累了大量试验数据,制订的《额定电压1.8kV/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆技术规范》充分考虑了国内大多数大型风机企业以及许多国外公司的技术要求,所规定的产品性能完全从满足用户使用的角度出发,从而为国内外客户选用和产品质量考核提供了较为科学的依据。
行业中有了统一的风能电缆技术规范,将改变我国风能电缆产品质量监督无参考依据的弊端,扭转国内风能电缆产品型号混乱、质量参差不齐的局面。同时规范制定了科学的技术质量指标,执行以后会使我国风能电缆的产品质量迈上一个新的台阶,将有利于行业发展、监督管理和购买销售,必然会大大促进我国风能电缆的健康快速发展。

风力发电用电缆市场及其技术的发展
随着传统能源价格的不断上涨，国家开始大力发展新能源，其中发展最快、最成熟的是风力发电，风电行业的发展对风力发电用电缆提出了需求。本文介绍了风力发电的现状、风力发电用电缆的性能要求及一项特殊试验--抗扭转试验。
      近年来，随着煤炭、石油等传统能源价格的不断上涨，人们日益把希望转向新能源的发展，这些新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等。尽管目前新能源的总体规模还不是很大，世界各国发展水平参差不齐，但对新能源未来的认同却完全一致。作为一个石油天然气资源匮乏的国家，我国更应把新能源作为战略重点。　　
     雨后春笋般的新能源企业已为能源市场注入了巨大活力，在我国制造太阳能的企业已经有10家左右并成功在海外上市，我国也一跃成为世界上最大的太阳能组件生产国。太阳能虽然发展很快，但规模偏小。相对而言，可以大规模推广的最成熟的新能源是风电。
风电行业发展得如火如荼，催生了对风力发电用电缆的需求。由于风力发电的环境恶劣，风机使用年限较长，且电缆随风机不断转动，对电缆的性能要求也很高，以前一直依赖进口，价格昂贵。近年来国内有多家电缆生产企业进行了研发，已生产出耐低温、耐紫外线、耐油、抗扭转的风力发电用电缆，成为企业新的经济增长点。　　
   1　风电发展的现状
风力发电是目前可再生能源中技术发展最快、最成熟、最具大规模开发和商业化前景的发电方式，同时风能取之不尽用之不竭，是一种清洁的、可再生的绿色能源，对于调整能源结构、减轻环境污染、实现可持续发展等有着重要的推动作用。
我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富，国内10m高度层的风能资源总储量达到了32.26亿kW，实际可开发利用的达2.53亿kW。 1986年4月，中国第一个风电场在山东荣成并网发电。2006年我国共有91个风电场，安装有风力机组3311台，累计装机容量260万kW。而至2007年底，我国已建成158个风电场，累计装机6469台，装机容量已达到了605万kW。目前，国内风电装机容量已超过700万kW。
2008年3月，国家发改委发布了《可再生能源 "十一五"规划>，确定了到2010年，风电总装机容量达到1000万kW，重点建设30个左右10万kW以上的大型风电场和5个百万kW级风电基地，做好甘肃、内蒙古和苏沪沿海千万千瓦级风电基地的准备和建设工作。建设1~2个10万kW级近海风电场试点项目，为今后大规模发展近海风电积累技术和经验。同时，为鼓励国内企业开展风电技术自主创新和引进再创新，在政府投资项目和风电特许权招标项目中，采用与设备制造企业打捆招标等方式支持风电设备国产化和自主技术创新。
在风电场招标制度实行之前，风电更多的是作为地方的形象工程，电价高达1块钱左右，根本无法大规模推广。风电场招标制度的核心是由业主按照上网电价来进行风电场的竞争，为千方百计降低造价，设备国产化也得到了空前发展。在第五轮风电特许权招标中，又有95万kW的风电场名花有主，京能公司获得了30万kW的份额，它的报价是0.468元每度电，几乎和核电的价格不相上下，已经具备了相当的竞争力。
 2　风电市场的发展对电缆的需求
当前我国电线电缆市场竞争激烈、日趋饱和，新兴的风电市场为电缆行业提供了难得的市场机会。
大规模开发利用风能，在规划风电场建设时要同时规划电网建设和通讯建设，对电力电缆、通讯电缆提出了需求；海上风场是未来风电发展的方向，这对海底电缆提出了需求；在风力发电机中，有用于机舱内的软电线、控制电缆、资料电缆等，和用于塔架内的布电线、电力电缆等。以一台1.25MW的风力发电机为例(塔架和机舱内)，塔架高度一般为90m左右，仅电力电缆就需要约1km左右。以1个5万kW的风场计算，则需要电力电缆40km。
3　风力发电用电缆的主要性能要求及材料的选用
3.1主要性能要求
(1)风力发电用电缆多用在气候条件恶劣的地区，气温寒冷，昼夜温差大，因此应具有良好的耐低温性，能耐-40°C的低温，且耐紫外线、耐气候老化性能优异。
(2)风力发电用电缆按使用场合分移动和固定安装用电缆。移动用电缆，需频繁扭转，因此应具有良好的抗扭转性能和弯曲性能。
(3)有时会接触油污，在特殊环境下会遭受海水腐蚀，应具有耐油、耐腐蚀的性能。
(4)有良好的阻燃性能。
3.2材料的选用
(1)导体
导体可采用GB/T 3956规定的第5类或6类柔软铜导线，表面应光洁，无油污、无损伤绝缘的毛刺，6mm2及以上规格采用束绞加复绞的结构。
(2)绝缘
绝缘采用乙丙橡胶或硅橡胶，具有优良的耐臭氧和耐热老化性能。
(3)护套
护套采用氯化聚乙烯、氯丁橡胶或氯磺化聚乙烯，具有耐油性能和耐寒性能。
4　风力发电用电缆的一项特殊试验--抗扭转试验
风力发电用电缆因需频繁扭转(主要针对塔架中垂直敷设部分)，所以对抗扭转性能提出了很高的要求，用户也指定这项试验必须进行，但目前还没有抗扭转试验的国家标准或行业标准，有关方面正在着手制订。
依据终端用户和电缆企业的要求，抗扭转试验有以下几种形式:
(1)单根电缆常温下的扭转试验
电缆试样自由悬挂，一端固定，另一端与转轮相连，转轮先顺时针扭转3圈(1080°)再逆时针扭转3圈，使电缆恢复到原始状态，此后逆时针扭转3圈再顺时针扭转3圈，使电缆恢复到原始状态，此为1次，进行次数不少于1,000次的试验后，电缆导体不发生断裂，护套表面不产生裂纹。
(2)单根电缆低温(-40°C)下扭转试验
(3)单根电缆在低温下预处理后的扭转试验
(4)成束电缆在通电流状态下的扭转试验
5　结束语
风力发电用电缆还没有专门的产品标准，国外公司一般参照HD22.1/HD22.4、UL44， UL62等标准，国内电缆生产企业一般参照GB5013、GB/T12706或相关的企业标准，目前已有宝胜、远东、上上等多家电缆厂生产的风力发电用电缆在大唐发电、国华风电、中电投等多个风力发电场投入使用。随着风力发电的大规模推广，必将带来对风力发电用电缆的更大的需求。