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讲解人：汤 浩

风电电缆简介. 讲解人：汤 浩. 重庆泰山电缆 2011.12. 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 10 m 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 。

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讲解人：汤 浩

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Presentation Transcript

  1. 风电电缆简介 讲解人：汤 浩 重庆泰山电缆 2011.12

  2. 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。

  3. 我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富，国内10 m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。

  4. 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。

  5. 二、风电发电系统概述 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。 图1 风能发电系统组成

  6. 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。

  7. 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。

  8. 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。

  9. 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。

  10. 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IEC 60502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：DIN VDE 0245,0250&DIN VDE 0282，电缆型号有：HO7EN-F,H0BN4-F；与UL44、UL62标准，型号：RHH、RHW、RHW-2 • Vestas公司：标准：002-1770 VO2 EN-0002-1770 ERP NO.901782rev.01 ERP NO.901784rev.02 • Suzlon公司：动力电缆IEC 60502标准等 • Siemens公司：PS557916、IEC 60245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

  11. 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/T 3956 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/T 3956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。

  12. 绝缘材料 • 护套材料

  13. 1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆典型结构1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆典型结构

  14. 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

  15. 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。

  16. 为适应风电机组的发展，风电电缆的技术发展方向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。

  17. 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%以上的风电电缆不合格。国家电线电缆质量监督检验中心正在起草1.8/3kV风电电缆的国家标准，期待该标准颁布执行后对风电电缆市场起到良好的规范作用。 • 针对不同的环境要求，需要对风电电缆性能、检验规则进行细分。 • 对中压风电电缆的标准制定应提上日程。 • 应对风电电缆的寿命评定做出要求，制定相对应的检测手段。

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