國內外風力發電用電纜的對比與分析

周友芝

(安徽華能電纜集團有限公司，安徽無為238371)

0 引言

能源是人類賴以生存和社會發展的物質基礎，20世紀地球上的人口增加了四倍，能源消耗卻增長了16倍。根據2001年聯合國公布的報告，世界上已經探明的石油資源只能使用44年，天燃氣62年，煤炭230年。開發可持續發展的新能源，已是當務之急。地球上還有很多其他有價值的能源有待人類去開發和利用，如風能、太陽能、地熱能、潮汐能等等。隨著科學技術的發展，風力發電已經得到重視和開發，根據世界能源委員會發布的資料顯示，世界上的風能資源有96億kW，它所能提供的能量是全球每年總能耗的15倍。中國風能資源豐富，風能總儲量約有43.5億kW，其中可開發和利用的陸地上風能儲量有3億kW，加近海域，我國風能儲量有10億kW以上，發展潛力巨大。

為配合國內風電項目的實施，國內電線電纜行業也在大力研制開發風力發電設備專用電纜(以下簡稱風能電纜)，以跟上風電發展的需要，打破依賴進口風能電纜的局面。本文就國內外風力發電用電纜的發展現狀作對比和分析，供電纜行業的在開發風能電纜和風電用戶選用時參考。

1 國內外風力發電用電纜發展現狀

1.1 國內風力發電用電纜

目前，國內風力發電用電纜已經從進口轉為國內采購，已經有幾十家電纜企業相繼開發出耐扭曲軟電纜。有的以德國標準/歐盟標準VED 0282 Part 12/HD 22.12為依據，作為開發產品的技術要求，加上德國萊茵技術有限公司提供的性能補充要求，編制成企業標準，大多數企業都開發了1.8/3 kV及以下風力發電用耐扭曲軟電纜;也有一些電纜企業為配合大機組的研制，正在研發10 kV及以上電壓等級的風力發電用耐扭曲軟電纜，其中包括21/35 kV級的耐扭曲軟電纜。由于風力發電用耐扭曲軟電纜尚無國家標準，大多數電纜企業現在都以國家電線電纜質量監督檢驗中心的技術規范TICW1—2009為藍本，進行開發、設計、生產和銷售。有關內容詳見表1、表2。

1.2 歐盟的風力發電用電纜

歐盟，以德國為例，用于風力發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;有橡膠絕緣和護套的電纜，也有采用特種聚氯乙烯絕緣和耐油護套的軟電纜，也有采用彈性體材料作為護套的電纜。具體介紹詳見表3、表4。

表1 國內電纜企業生產的風力發電用乙丙橡膠絕緣耐扭曲軟電纜

1.3 美國的風力發電用電纜

美國的風力發電用電纜根據美國國家電工法規的NPFA 70，電纜型號為WTTC。WTTC是指可安裝在風力發電機的電纜托架或電線槽的電纜。在UL的認證體系中，WTTC涵蓋在ZGZN產品類別下，評估的依據要求為UL 2277軟性馬達供應電纜及風力發電用電纜評估大綱: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，以利太陽直曬環境下的使用;抗油老化等級，以適用在含油環境中;煙霧限制等級，以利火災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

對于風能電纜的工作溫度及額定電壓，目前國內標準規定為70℃和90℃，以90℃為主，額定電壓有450/750 V、0.6/1 kV、1.8/3 kV，歐洲標準規定為80℃和 90℃，450/750 V，歐洲廠商企標中還有0.6/1 kV，而美國標準中規定:90℃，1000 V。

2.2.2 主要結構尺寸及要求

國內風能電纜標準與歐共體風能電纜標準在電纜結構尺寸的規定上基本相同，只是我國相關標準規定得更詳細，而美國UL標準規定不一樣。

表2 國內電纜企業生產的風力發電用硅橡膠絕緣耐扭曲軟電纜

表3 歐盟電纜制造商生產的常規風能電纜之一

表4 歐洲電纜制造商生產的常規風能電纜之二

2.2.3 導體結構及要求

中國與歐洲相同，均采用了IEC 60228中5類導體的規定。而美國UL 2277標準采用了UL 62《軟線和軟電纜》標準中規定的軟導體。

2.2.4 絕緣結構尺寸及要求

相同絕緣材料時，中國與歐洲廠商絕緣結構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。只是國內用風能電纜增加了1.8/3 kV電纜規格，提高了絕緣厚度和耐壓等級。而美國UL 2277中規定材料應按照工作溫度和額定電壓，并參照UL 1277的標準要求選用。對材料的性能指標按UL 1581的規定，規定內容較少，只有老化前后的最小斷裂伸長率和最小抗張強度。

2.2.5 護套結構尺寸及要求

相同護套材料時，中國與歐洲廠商絕緣結構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中規定材料應按照工作溫度和額定電壓，并參照UL 1277的標準要求選用。對材料的性能指標按UL 1581的規定，規定內容較少，只有老化前后的最小斷裂伸長率和最小抗張強度。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)對塔筒內用的主電纜的耐扭轉要求在中國

和歐共體相當，美國則沒有;

表5 美國UL風力發電用電纜

表6 主要品種性能比較表

(2)對電纜的阻燃性能相當;

(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;

(5)成品電纜低溫彎曲性能中國標準的要求最高，其次是歐盟;

(6)耐日光老化性能要求相當;

(7)發煙量試驗只有美國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 結論

(1)上海電纜研究所國家電線電纜質量監督檢驗中心和國內電纜企業通過近幾年的共同努力，打破了歐盟風能電纜產品一統國內市場的局面，并基本國產化，已經能滿足國內風電發展的需求，無論在電纜的質量上，還是供應能力上，都能滿足國內需要。

(2)歐盟廠商大量采用特種PVC材料生產風能電纜，并在中國廣泛推薦使用，而國內風電設備廠也按這些型號在國內電纜廠家采購。需要提請注意的是，由于國內耐寒耐油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，所以國內耐扭型的風能電纜均未采用PVC材料，希望材料廠家加強耐寒耐油耐日光老化的PVC電纜料的開發，目前建議風機用戶慎重選用。

(3)按UL 2277和UL 1277標準生產的風能電纜在國內很少采用，如配套出口北美市場時需做UL產品認證。

［1］張斯迪，劉 毅，董永祺.風力發電技術經濟分析及對策［J］.鄭州航空工業學院學報，2005，24(6):129-131.

［2］TICW1—2008額定電壓1.8/3 kV及以下風力發電用耐扭曲軟電纜［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］.