國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電用電纜的對比與分析

周友芝

(安徽華能電纜集團(tuán)有限公司，安徽無為238371)

0 引言

能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，20世紀(jì)地球上的人口增加了四倍，能源消耗卻增長了16倍。根據(jù)2001年聯(lián)合國公布的報告，世界上已經(jīng)探明的石油資源只能使用44年，天燃?xì)?2年，煤炭230年。開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的新能源，已是當(dāng)務(wù)之急。地球上還有很多其他有價值的能源有待人類去開發(fā)和利用，如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⒊毕艿鹊?。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)得到重視和開發(fā)，根據(jù)世界能源委員會發(fā)布的資料顯示，世界上的風(fēng)能資源有96億kW，它所能提供的能量是全球每年總能耗的15倍。中國風(fēng)能資源豐富，風(fēng)能總儲量約有43.5億kW，其中可開發(fā)和利用的陸地上風(fēng)能儲量有3億kW，加近海域，我國風(fēng)能儲量有10億kW以上，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

為配合國內(nèi)風(fēng)電項目的實施，國內(nèi)電線電纜行業(yè)也在大力研制開發(fā)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備專用電纜(以下簡稱風(fēng)能電纜)，以跟上風(fēng)電發(fā)展的需要，打破依賴進(jìn)口風(fēng)能電纜的局面。本文就國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電用電纜的發(fā)展現(xiàn)狀作對比和分析，供電纜行業(yè)的在開發(fā)風(fēng)能電纜和風(fēng)電用戶選用時參考。

1 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電用電纜發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電用電纜

目前，國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電用電纜已經(jīng)從進(jìn)口轉(zhuǎn)為國內(nèi)采購，已經(jīng)有幾十家電纜企業(yè)相繼開發(fā)出耐扭曲軟電纜。有的以德國標(biāo)準(zhǔn)/歐盟標(biāo)準(zhǔn)VED 0282 Part 12/HD 22.12為依據(jù)，作為開發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)要求，加上德國萊茵技術(shù)有限公司提供的性能補(bǔ)充要求，編制成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)企業(yè)都開發(fā)了1.8/3 kV及以下風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲軟電纜;也有一些電纜企業(yè)為配合大機(jī)組的研制，正在研發(fā)10 kV及以上電壓等級的風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲軟電纜，其中包括21/35 kV級的耐扭曲軟電纜。由于風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲軟電纜尚無國家標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)電纜企業(yè)現(xiàn)在都以國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的技術(shù)規(guī)范TICW1—2009為藍(lán)本，進(jìn)行開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和銷售。有關(guān)內(nèi)容詳見表1、表2。

1.2 歐盟的風(fēng)力發(fā)電用電纜

歐盟，以德國為例，用于風(fēng)力發(fā)電的電纜品種比較多:有耐扭的電纜，也有不耐扭的電纜;有動力電纜、控制電纜(包括屏蔽性的控制電纜)和信號傳輸電纜;有橡膠絕緣和護(hù)套的電纜，也有采用特種聚氯乙烯絕緣和耐油護(hù)套的軟電纜，也有采用彈性體材料作為護(hù)套的電纜。具體介紹詳見表3、表4。

表1 國內(nèi)電纜企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電用乙丙橡膠絕緣耐扭曲軟電纜

1.3 美國的風(fēng)力發(fā)電用電纜

美國的風(fēng)力發(fā)電用電纜根據(jù)美國國家電工法規(guī)的NPFA 70，電纜型號為WTTC。WTTC是指可安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電纜托架或電線槽的電纜。在UL的認(rèn)證體系中，WTTC涵蓋在ZGZN產(chǎn)品類別下，評估的依據(jù)要求為UL 2277軟性馬達(dá)供應(yīng)電纜及風(fēng)力發(fā)電用電纜評估大綱:額定值為90℃、干燥;90℃、潮濕或干燥;1000 V。

WTTC的評估還包括諸如抗日照(耐氣候)等級，以利太陽直曬環(huán)境下的使用;抗油老化等級，以適用在含油環(huán)境中;煙霧限制等級，以利火災(zāi)中電纜煙霧排放狀況的判斷;或處于零下40℃低溫的特定等級規(guī)范。

具體介紹詳見表5。

2 主要性能對比與分析

2.1 主要性能比較

主要性能比較見表6。

2.2 分析

2.2.1 工作溫度及額定電壓

對于風(fēng)能電纜的工作溫度及額定電壓，目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為70℃和90℃，以90℃為主，額定電壓有450/750 V、0.6/1 kV、1.8/3 kV，歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為80℃和 90℃，450/750 V，歐洲廠商企標(biāo)中還有0.6/1 kV，而美國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:90℃，1000 V。

2.2.2 主要結(jié)構(gòu)尺寸及要求

國內(nèi)風(fēng)能電纜標(biāo)準(zhǔn)與歐共體風(fēng)能電纜標(biāo)準(zhǔn)在電纜結(jié)構(gòu)尺寸的規(guī)定上基本相同，只是我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定得更詳細(xì)，而美國UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不一樣。

表2 國內(nèi)電纜企業(yè)生產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電用硅橡膠絕緣耐扭曲軟電纜

表3 歐盟電纜制造商生產(chǎn)的常規(guī)風(fēng)能電纜之一

表4 歐洲電纜制造商生產(chǎn)的常規(guī)風(fēng)能電纜之二

2.2.3 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及要求

中國與歐洲相同，均采用了IEC 60228中5類導(dǎo)體的規(guī)定。而美國UL 2277標(biāo)準(zhǔn)采用了UL 62《軟線和軟電纜》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的軟導(dǎo)體。

2.2.4 絕緣結(jié)構(gòu)尺寸及要求

相同絕緣材料時，中國與歐洲廠商絕緣結(jié)構(gòu)尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同，均為熱固性材料。只是國內(nèi)用風(fēng)能電纜增加了1.8/3 kV電纜規(guī)格，提高了絕緣厚度和耐壓等級。而美國UL 2277中規(guī)定材料應(yīng)按照工作溫度和額定電壓，并參照UL 1277的標(biāo)準(zhǔn)要求選用。對材料的性能指標(biāo)按UL 1581的規(guī)定，規(guī)定內(nèi)容較少，只有老化前后的最小斷裂伸長率和最小抗張強(qiáng)度。

2.2.5 護(hù)套結(jié)構(gòu)尺寸及要求

相同護(hù)套材料時，中國與歐洲廠商絕緣結(jié)構(gòu)尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同。有熱固性材料，也有熱塑性材料。

而美國UL 2277中規(guī)定材料應(yīng)按照工作溫度和額定電壓，并參照UL 1277的標(biāo)準(zhǔn)要求選用。對材料的性能指標(biāo)按UL 1581的規(guī)定，規(guī)定內(nèi)容較少，只有老化前后的最小斷裂伸長率和最小抗張強(qiáng)度。有熱固性材料，也有熱塑性材料。

2.2.6 成品電纜的性能要求

(1)對塔筒內(nèi)用的主電纜的耐扭轉(zhuǎn)要求在中國

和歐共體相當(dāng)，美國則沒有;

表5 美國UL風(fēng)力發(fā)電用電纜

表6 主要品種性能比較表

(2)對電纜的阻燃性能相當(dāng);

(3)耐油性能耐是美國的要求最高，但是屬可選擇項;

(4)耐介電性能UL要求最高，中國和歐共體相當(dāng);

(5)成品電纜低溫彎曲性能中國標(biāo)準(zhǔn)的要求最高，其次是歐盟;

(6)耐日光老化性能要求相當(dāng);

(7)發(fā)煙量試驗只有美國UL有要求;

(8)成品電纜的擠壓試驗只有美國UL有要求;

(9)RoHS測試只有歐盟要求。

3 結(jié)論

(1)上海電纜研究所國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心和國內(nèi)電纜企業(yè)通過近幾年的共同努力，打破了歐盟風(fēng)能電纜產(chǎn)品一統(tǒng)國內(nèi)市場的局面，并基本國產(chǎn)化，已經(jīng)能滿足國內(nèi)風(fēng)電發(fā)展的需求，無論在電纜的質(zhì)量上，還是供應(yīng)能力上，都能滿足國內(nèi)需要。

(2)歐盟廠商大量采用特種PVC材料生產(chǎn)風(fēng)能電纜，并在中國廣泛推薦使用，而國內(nèi)風(fēng)電設(shè)備廠也按這些型號在國內(nèi)電纜廠家采購。需要提請注意的是，由于國內(nèi)耐寒耐油PVC材料只能用于－25℃的耐低溫電纜，而做不到－40℃的耐低溫電纜，且柔軟度不好，所以國內(nèi)耐扭型的風(fēng)能電纜均未采用PVC材料，希望材料廠家加強(qiáng)耐寒耐油耐日光老化的PVC電纜料的開發(fā)，目前建議風(fēng)機(jī)用戶慎重選用。

(3)按UL 2277和UL 1277標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的風(fēng)能電纜在國內(nèi)很少采用，如配套出口北美市場時需做UL產(chǎn)品認(rèn)證。

［1］張斯迪，劉 毅，董永祺.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及對策［J］.鄭州航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2005，24(6):129-131.

［2］TICW1—2008額定電壓1.8/3 kV及以下風(fēng)力發(fā)電用耐扭曲軟電纜［S］.

［3］HD 22.12 S:2007 Cables of rated voltages up to and including 450/750 V and having cross-linked insulation-Part 12:Heat resistant EPR cords and flexble cables［S］.

［4］UL Subject 2277:2007 Outline of investigation for flexible motor supply cable and wind turbine tray cable［S］.

［5］UL 1277:2001 Electrical power and control tray cables with optional optical fiber members［S］.