淺談低溫柔性電纜性能要求及測試方法

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

現(xiàn)有風(fēng)場的維護(hù)和新的大規(guī)模風(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電機需要約1km的電力電纜。這樣算，50MW裝機容量的風(fēng)場將需要40km的電纜。

風(fēng)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(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的輻射。對風(fēng)機內(nèi)的運動部件而言，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)滿足以下要求：

(1) 導(dǎo)線

為盡量提高柔曲性，*設(shè)計工程師只使用多股數(shù)的退火軟銅線。在彎曲繞折類應(yīng)用中，采用短的同心絞線構(gòu)造；在扭轉(zhuǎn)繞折類應(yīng)用中，采用長的同心絞線構(gòu)造。面積大于6mm2(10AWG)的導(dǎo)線要求使用復(fù)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(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)的對稱導(dǎo)線設(shè)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(jìn)行*的測試，以仿真"實際"應(yīng)用。

電纜測試方法和程序

根據(jù)風(fēng)向，需要由偏航驅(qū)動器調(diào)整風(fēng)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(yán)格，也需要更多關(guān)注。雖然目前沒有扭轉(zhuǎn)撓曲性方面的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(fù)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(fù)到原始位置。重復(fù)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(hù)套也沒有裂紋，那么這根電纜就通過了測試。通信電纜 HYAT23 100x2x0.4

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(yīng)力測試

測試程序與(1)相同，只是換成了電纜束。

風(fēng)電電纜標(biāo)準(zhǔn)

目前還沒有專門針對風(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作為風(fēng)電電纜導(dǎo)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(dǎo)線的標(biāo)稱橫截面面積和導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn))不僅規(guī)定了導(dǎo)線中每股電線的尺寸和數(shù)量，還規(guī)定了導(dǎo)線結(jié)構(gòu)(如同心絞線、復(fù)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(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(fēng)能市場的電纜，因此電纜制造商目前更多的采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，類似的美國UL標(biāo)準(zhǔn)具有相同功用，且在某些情況下，UL標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)能應(yīng)用有更嚴(yán)格的要求。

爆炸性粉塵環(huán)境使用防爆電纜防爆電器的要求

目前，隨著我國工業(yè)化迅速大發(fā)展的趨勢，企業(yè)生產(chǎn)過程中粉塵爆炸多次發(fā)生，影響到企業(yè)財產(chǎn)損失，造成了企業(yè)不ān全的因素，企業(yè)必須提高對ān全意識，才能夠減少企業(yè)不必要損失。粉塵爆炸會有多大的危害?我們又該如何防范呢?

 一、粉塵爆炸主要危害

    對用于生產(chǎn)、加工、處理、轉(zhuǎn)運或貯存過程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)爆炸性粉塵、可燃性導(dǎo)電粉塵、可燃性非導(dǎo)電粉塵和可燃纖維與空氣形成的爆炸性粉塵混合物環(huán)境時，即為爆炸性粉塵環(huán)境。在爆炸性粉塵環(huán)境中粉塵應(yīng)分為下列四種。

（1）爆炸性粉塵：這種粉塵即使在空氣中氧氣很少的環(huán)境中也能著火，呈懸浮狀態(tài)時能產(chǎn)生劇烈的爆炸，如鎂、鋁、鋁青銅等粉塵。              

（2）可燃性導(dǎo)電粉塵：與空氣中的氧起發(fā)熱反應(yīng)而燃燒的導(dǎo)電性粉塵，如石墨、炭黑、焦炭、煤、鐵、鋅、鈦等粉塵。                                  

（3）可燃性非導(dǎo)電粉塵：與空中的氧起發(fā)熱反應(yīng)而燃燒的非導(dǎo)電性粉塵，如聚乙烯、*樹酯、小麥、玉米、砂糖、染料、可可、木質(zhì)、米糠、硫磺等粉塵。

（4）可燃纖維：與空氣中的氧起發(fā)熱反應(yīng)而燃燒的纖維，如棉花纖維、麻纖維、絲纖維、毛纖維、木質(zhì)纖維、人造纖維等。                     

 二、粉塵爆炸容易產(chǎn)生二次爆炸。*次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚起來，在爆炸后的短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負(fù)壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)*進(jìn)來，形成所謂的“返回風(fēng)”，與揚起的粉塵混合，在*次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比*次要大得多。他會影響到電氣、設(shè)備電路控制系統(tǒng)爆炸燃燒，能產(chǎn)生不同dú氣的產(chǎn)生往往造成爆炸過后的大量人畜中毒傷亡，必須充分重視。

通信電纜 HYAT23 100x2x0.4 三、如何預(yù)防粉塵爆炸

    （1）是要減少粉塵在空氣中的濃度。采用密閉性能良好的設(shè)備，盡量減少粉塵飛散逸出，同時要安裝有效的通風(fēng)除塵設(shè)備，加強清掃工作。

    （2）是要控制室內(nèi)溫度。

    （3）是要改善設(shè)備，控制火源。有粉塵爆炸危險的場所，四、產(chǎn)生粉塵企業(yè)必須選用國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)防爆電氣、防爆電機、防爆開關(guān)、防爆燈光、防爆軸流風(fēng)機等、本安防爆電纜更為重要，天津市電纜總廠一分廠經(jīng)理畢國華提醒客戶使用本安防爆電纜必須采用防爆IA等級。(防爆控制電纜、防爆信號電纜、防爆計算機電纜、防爆同軸電纜)在正常工作狀態(tài)下，防爆電纜中存在一個故障或兩個故障時，均不能點燃爆炸性氣體混合物。在IA型防爆電纜中，工作電流被限制在100mA以下，適用于化工、粉塵企業(yè)、等使用。