Где используются сигнальные и управляющие кабели в ветряных турбинах?

В ветряных турбинах используется множество типов сигнальных и низковольтных кабелей для различных применений. Большинство приложений находятся в гондоле и башне.

В гондоле, кабели соединяют датчики с элементами управления и устройствами питания. Гибкость важна для прокладки кабелей в ограниченном пространстве, например, для датчиков в лезвиях. Гибкие кабели также лучше справляются с высокими вибрациями, вызванными вращающимися механизмами в гондоле. Кроме того, из редукторов может протекать масло, поэтому использование кабелей с маслостойкой изоляцией помогает предотвратить их выход из строя. Ветротехники оценят эту функцию, когда необходимо заменить редуктор, но не связанные с ним сенсорные кабели. Силовые приложения в гондоле включают насосы, вентиляторы, системы подачи и приводы. Кабели Ethernet также проходят от гондолы к основанию башни.
В башне, мощность низкого напряжения необходима для освещения, в то время как кабели более высокого напряжения необходимы для подачи вырабатываемой энергии к основанию башни для подключения к распределительному устройству и сети. Трехметровая капельная петля в силовом кабеле, чуть ниже гондолы, позволяет турбине рыскать или совершать несколько оборотов в любом направлении, поскольку органы управления работают, чтобы удерживать турбину направленной против ветра. Таким образом, гибкий силовой кабель должен выдерживать кручение или скручивание.

Все эти кабели должны быть внесены в список UL с хорошим классом огнестойкости, например FT4. Один тип UL, WTTC (кабель лотка ветряной турбины), рассчитан на 1000 В. Маслостойкость также полезна здесь, потому что масло редуктора может капать на силовой кабель в случае утечки редуктора.
Еще одна характеристика кабеля, которая часто требуется в башнях, — это гибкость при низких температурах, особенно для турбин в холодном климате. Там кабели, которые скручиваются в капельной петле при нормальной работе, должны оставаться в некоторой степени гибкими. Гибкость позволяет кабелям выдерживать вибрации в более холодных условиях. Некоторые изоляционные материалы хорошо работают при температурах до -40°C.

Раздел выше предоставлен Риком Орчини, специалистом по техническим продажам SAB Cables.

Низковольтные сигнальные и контрольные кабели также требуют надлежащего экранирования, чтобы предотвратить помехи от электродвигателей и уменьшить или устранить затухание сигнала.Это критически важно для поддержания целостности передачи сигналов для контроля и управления вспомогательными системами. Несмотря на это, все кабели внутри гондолы должны быть устойчивы к маслам и озону, а также огнестойкими для обеспечения максимальной безопасности.

Низковольтные кабели меньшего размера, используемые в гондоле и башне, спроектированы так, чтобы выдерживать кручение и вибрацию, обеспечивая при этом стабильные электрические свойства в широком диапазоне температур.

Фото: General Cable

Где используются высоковольтные кабели в ветрогенераторе?

Высоковольтные кабели соединяют генератор с панелями преобразования энергии. Типичные напряжения от генератора находятся в диапазоне примерно от 650 до 800 В. Один кабель, как правило, недостаточно велик, чтобы выдержать ток, генерируемый для каждой фазы, поэтому необходимо объединить несколько кабелей параллельно, чтобы выдержать ток до 2400 А на фазу. Ограничения по пространству и скрытое тепло внутри гондолы требуют, чтобы кабель сочетал в себе большое количество гибких проводников с большим поперечным сечением и термореактивную изоляцию.

Когда напряжение, падающее на опору, меньше 35 кВ для системы сбора, повышающий трансформатор в основании опоры увеличивает напряжение, чтобы удовлетворить требования 35 кВ. На подстанции вновь повышено напряжение до рабочего диапазона 138–345 кВ, характерного для неизолированных воздушных линий.

Каковы механические свойства подземных и воздушных кабелей?

Система подземного сбора на 35 кВ (кабели на 35 кВ) должна быть прочной и соответствовать механическим требованиям, предъявляемым к прямому заглублению. Эти кабели должны выдерживать изменения условий грунта, такие как сухая почва, из-за которой кабели нагреваются сильнее, или влажные почвы, где влага может повлиять на длительный срок службы кабеля. Воздушные линии электропередачи должны выдерживать ветреную погоду, ожидаемую в местах расположения ветряных электростанций, и экологические проблемы, такие как ледовая нагрузка.

В то время как воздушные линии электропередачи используются для окончательного подключения к сети, система сбора на ветряной электростанции является статической и подземной. Как и в любой подземной системе, ремонт чрезвычайно дорогостоящий. Кабели среднего напряжения, используемые в системах сбора ветряных электростанций, должны быть разработаны с использованием сертифицированных материалов, испытаны и проверены, чтобы продемонстрировать долгосрочную надежность и производительность в течение длительного срока службы под землей. Они должны выдерживать суровые условия и проблемы, связанные с методами заглубленной установки и потенциальными опасностями, такими как попадание воды. Водонепроницаемые проводники, концентрические нейтрали, оболочка и законченный кабель являются важными характеристиками, которые могут предотвратить проникновение и миграцию воды вдоль проводника и под внешней оболочкой кабеля.

О каких новых разработках в области кабелей следует знать специалистам по ветроэнергетике?

Чтобы создать более эффективную и безвредную для окружающей среды систему сбора для ветроэнергетики, специалисты по ветроэнергетике и инженеры-электрики должны обратить внимание на модернизированный кабель среднего напряжения EmPowr Link CL Advantage. Это более прочный кабель на 35 кВ для суровых грунтовых условий. Он имеет меньшую и легкую конструкцию с плоскими концентрическими нейтралями для защиты сердцевины кабеля от повреждений при установке и воздействия окружающей среды. Это обеспечивает дополнительное охлаждение, эффективную систему экранирования, более низкие потери в линии и лучшую устойчивость к деформации.

Для оголенных воздушных линий электропередачи технология E3X позволяет коммунальным предприятиям оптимизировать энергосистему, добавляя больше мощности и контролируя потери со значительной первоначальной и долгосрочной экономией эксплуатационных затрат. TransPowr с технологией E3X имеет тонкое прочное покрытие, которое наносится на поверхность неизолированных проводников воздушных линий General Cable.Это теплорассеивающее покрытие увеличивает излучательную способность и снижает поглощающую способность, повышая энергоэффективность и эффективность за счет обеспечения более высокой номинальной мощности, снижения рабочей температуры и снижения потерь для данного размера проводника или уменьшения размера проводника для заданной номинальной мощности. В зависимости от условий эксплуатации неизолированный воздушный провод с технологией E3X может обеспечить снижение первоначальных затрат на проект до 20 %, увеличение допустимой нагрузки до 25 %, снижение потерь в линии до 25 % и снижение рабочей температуры до 30 %.

Последние разделы предоставлены Карен Уилкинсон из General Cable.