风电电缆简介

讲解人：汤浩重庆泰山电缆2011.12风电电缆简介

一、背景

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。

目前已有100多个国家和地区开始发展风电，主要市场集中在欧洲、亚洲和北美洲。我国海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过7.5亿千瓦，而且距离电力负荷中心很近，使得近海风力发电技术成为近来研究和应用的热点。海上风力发电场将成为未来风能应用和发展的重点，海上风力发电也是近年来国际风力发电产业发展的新领域。代表了当今风电技术的最高水平，开发前景光明，备受各国关注。海上风电发展最快的英国2010年海上风电装机突破100万千瓦。而我国海上风电装机容量在2010年世界海上风电装机350万千瓦中只占4%左右。二、风电发电系统概述图1风能发电系统组成风能发电系统主要由风轮、传动机构、发电机、塔筒、迎风和限速等机构组成。发电原理是利用风力推动叶轮旋转，通过传动机构，带动发电机的转轴转动，将机械能转变成电能。大型风力发电机组发出的电能，可直接并到电网上，向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的电能，用蓄电池储存起来，需要时再提供给负载。风能发电机组由计算机系统自动控制，国内发电机组设计寿命一般在25～30年左右。

目前，我国海上风电场升高电压通常采用二级升压方式（少数采用三级），即风电机输出电压690V经箱变升压至35kV后，分别通过35kV海底电缆汇流至110kV或220kV升压站，最终通过110kV或220kV线路接入电网。

一般来说，如果风电场较小（100MW以内）且离岸较近（不超过15km），可选用35kV海底光电复合缆直接把电能传送到岸上升压站。若海上风电场容量较大且离陆地较远，考虑到35kV电缆传输容量、电压降、功率因数等问题，大多采用设立海上升压站的方式，岸上升压站可根据实际情况确定是否设立。海底电缆的电压等级可根据各国各地区不同的电网形式进行选择，如欧洲国家选用20kV或30kV中压海底电缆汇集风场电能至岸上或海上升压站，我国主要采用35kV海底电缆。图2为三种不同的输送方式。

三、风电电缆风电电缆的种类：连接机舱和塔架部位的耐扭曲电缆；设备、仪器、仪表用屏蔽型控制电缆；数据连接线；中低压输电电缆。风电电缆的选择原则：由于风机塔筒存在扭动及轴向位移，因此塔筒电缆需要选择抗扭动、延展性好的耐扭曲电缆。风电场集电线路的电缆选择普通的电力电缆即可满足要求。选择电缆时，但要充分考虑到项目所在地的自然气候条件、地形、地域特点。风电电缆的标准情况国外风机领军企业的标准：Gamesa公司：动力电缆IEC60502标准&UNE20460.5技术要求，电缆型号有：DN-F（耐扭转）、DN-K（固定敷设）美国GE公司：DINVDE0245,0250&DINVDE0282，电缆型号有：HO7EN-F,H0BN4-F；与UL44、UL62标准，型号：RHH、RHW、RHW-2Vestas公司：标准：002-1770VO2EN-0002-1770ERPNO.901782rev.01ERPNO.901784rev.02Suzlon公司：动力电缆IEC60502标准等Siemens公司：PS557916、IEC60245标准&HD22.1等国内标准：国家电线电缆质量监督检验中心技术规范TICW/01—2009额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆技术规范TICW/01—2009对耐扭曲软电缆的主要要求风电电缆特性：电缆弯曲半径的要求：电缆的最小弯曲半径为电缆直径的6倍；对电缆能适应的环境温度要求。风电电缆结构：导体：应采用GB/T3956中规定的第5种铜或镀锡铜导体；20℃时的直流电阻应符合GB/T3956中第5种铜导体的规定要求。绝缘、护套：规定了绝缘及护套的材料，主要为耐寒、弯曲性能好地弹性体或橡胶类材料。绝缘混合料代号导体最高温度℃正常运行时短路时（最长持续5s）70℃乙丙橡皮或其相当绝缘材料IE47014090℃乙丙橡皮或其他相当绝缘材料EPR90250硅橡胶橡皮或其相当绝缘混合料G90250护套混合料代号正常运行时导体最高温度℃氯丁橡皮或其他相当的合成弹性体SE470热塑弹性体TPV-7、TPV-9070、90氯磺化橡皮或其他相当的合成弹性体SH90硅橡胶橡皮或其相当混合物G90聚氨酯弹性体TPU90绝缘材料护套材料1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆典型结构风力电缆特殊性能试验风力发电机用电缆扭转试验方法常温下扭转试验；低温下的扭转试验；高温下的扭转试验。电缆紫外线光老化试验耐湿性试验风电电缆的发展趋势风电机组的发展趋势机组功率不断增大；地域分布更广；对安全可靠性要求更高。为适应风电机组的发展，风电电缆的技术发展方向采用传统690V发电，势必增加输电电缆的数量和采取更大直径的电缆—对耐扭曲电缆的负重和抗扭能力力提出更高的要求。放弃传统690kV发电，而采取3.3kV中压发电；或箱变置于机舱，采用35kV输电—对耐扭曲电缆的电压等级提出更高要求。地域由西北、东北转向高原、沙漠、海洋等，—对耐扭曲电缆的环境适应性提出了更广泛的要求。对安全可靠性的需求—对耐扭曲电缆的寿命评估提出了要求。总结思考目前风电电缆市场极为不规范，产品良莠不齐，缺少规范性的标准，从2010年市场抽样数据反映，70%