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鋁合金電纜在風電場中的應用
來源:甘肅suncitygroup太阳集团電纜有限公司 發布時間:2019/11/15 10:26:51

近幾年來國內的風能發電事業取得了不斷發展,風力發電總裝機量和年度新增裝機量均居全球前列,但鑒於風電場環境條件較相對惡劣,場內外集電線路的電纜終端、電纜本體等易出現異常,因此不斷采用技術先進和特性靠譜的新型材料、新技術新工藝來提升集電線路運行品質對風電場的穩定運行是十分需要的。


鋁合金電纜

電力電纜是風電場集電線路的重要組成部分,通常情況下,風電場電纜導體的選擇有鋁芯和銅芯兩種。鋁芯電纜與銅芯電纜各有不足,鋁芯電纜的缺點是柔韌性差,反複折彎易斷裂;穩定性較差,易受腐蝕和氧化;電阻率高,比同截麵銅芯能耗高,損耗大;延展性差,不便於安裝等。銅芯電纜的缺點是價格高;重量較重;施工及運輸成本高。
基於上述現狀,國內電纜廠家開始生產鋁合金電纜,目前國內生產鋁合金電纜的企業已有10 餘家。事實上,早在1968 年,國外南方電纜公司就發明了鋁合金電纜,加拿大等國家至今已有了40 多年的應用曆史。因此為提高風電場集電線路運行質量並降低工程造價,有需要對鋁合金電纜的產品使用進行分析。

鋁合金電纜的特點分析
鋁合金電纜的導體中主要成份有:銅、鐵、矽、鎂、錳、鈦、鉻、鋅、稀土等,其中銅的作用增加了導體在高溫時的電阻穩定性;鐵的作用是增加導體的抗蠕變性;鎂的作用是提高導體的抗拉強度;稀土的作用是提高導體的抗腐蝕性能。

風電場中的35kV 電纜導體選擇
風電場所采用的35kV 高壓電纜,起初為了節省工程造價,導體優先選用鋁芯,在滿足電壓降及修正後的載流量的前提下利用經濟電流密度計算合適的電纜截麵。隨著風電場數量增多和運行時間推移,鋁芯電纜的缺點逐漸顯現出來,主要體現在下列幾個方麵:
一、機械強度差,容易折斷。風電場所在地區環境比較惡劣,風速較大,電纜上塔後受到的風荷載較大,尤其是電纜終端處由於傘群的影響,該部位的受風麵更大,因此更容易出現故障。電纜與導線連接如圖1 所示。
二、抗蠕變性較差。風電場電纜上塔後,當通過導體的電流過大時,鋁導體發熱發生蠕變,電纜接頭容易出現鬆動、變形,導致線路接觸不好,從而引起線路和設備故障事故。
三、電阻率高,損耗大。風電場選擇電纜導體截麵,鋁芯截麵要比銅芯截麵大很多,如電纜截麵選擇過大,電纜長度遠超過電纜廠家生產盤長時,電纜分段及中間接頭增多,這樣對集電線路的長期運行是不利的。
基於上述原因, 近幾年風電場中電力電纜主要采用銅芯。銅芯電纜可以很好的解決鋁芯電纜的各種問題,但是近幾年我國對銅材的需求量逐漸上升,銅價也不斷上升,無形中增加了許多工程成本,更是增加了施工現場被盜纜的風險。此外由於銅芯電纜重量較重,對電纜支架的要求也較高。
鋁合金電纜與鋁芯和銅芯電纜相比確實有很多優點, 能在許多場合替代它們,而且在GB/T3956 -2008《電纜的導體》中增加了鋁合金導體的部分內容,因此風電場集電線路中采用鋁合金電纜在理論上是可行的。但風電場大量推廣鋁合金電纜仍有一些問題亟待解決:
鋁合金導體根據所添加的化學成分不同,其型號多種多樣,而在國內規範中沒有對所添加的化學成分的說明,因此在招投標以及實際供貨時產品易存在差異。由於鋁合金、鋁、銅導體的膨脹係數不同,不同導體之間不宜直接連接,需要用過渡端子保證鋁合金導體與銅、鋁導體連接的可靠性,也因此增大了使用的風險。風電場采用鋁合金電纜的應用案例很少,在高溫、高寒、高海拔、高鹽霧、高溫差等特別地區的應用中,鋁合金電纜是否比鋁芯和銅芯電纜更可靠也需時間的檢驗。


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