Тенденции развития кабелей для ветроэнергетики

Тенденции развития кабелей для ветроэнергетики

Кабели охватывают всю индустрию ветряной энергии, от работы внутри гондолы, через ветряную установку и подстанции, и затем, по всей стране, работая в различных электрических сетях, под различными напряжениями.

Силовой кабель внутри гондолы выполняет гораздо более трудную работу, чем открытые провода в электрических линиях. В гондоле кабель, проведенный от генератора, должен претерпеть миллионы изгибаний, воздействие смазки и зимних холодов. Тенденции развития кабелей связаны с ростом устойчивости по отношению ко всем вышеперечисленным условиям.

Ветряные турбины передают энергию от своих генераторов к находящемуся на грунте оборудованию посредством толстых кабелей, способных выдержать много ампер. Но нет токосъемных колец, позволяющих забрать эту мощность из поворачивающейся гондолы. Для обеспечения необходимости вращения гондолы вокруг вертикальной оси, кабель проходит вдоль боковой поверхности вышки, имея крепление, дающее ему возможность изгибаться почти на 180°, затем он уложен в кольцо длиной около 3 метров, а потом входит в гондолу. Эта укладка кабеля в форме «петли» обеспечивает движение гондолы. Но очевидно, что при минусовых температурах кабель застывает, и именно поэтому многожильные медные проводники и изоляция являются тем сочетанием, которое должно сохранять гибкость. Испытания, проводимые производителем специальных кабелей, используют пять миллионов изгибаний кабеля при скорости вращения около 5 об/мин.

Основной тенденцией развития кабелей является повышение устойчивости к холодной погоде. При температуре -40°C изоляция кабеля может стать настолько хрупкой, что растрескается, оголив проводники. При одном испытании в лабораторных условиях на кабель, замороженный до -40°C, скидывался небольшой груз. Он разбивал изоляцию, как стекло. Эта температура является экстремальной, но вполне реальной для турбин, находящихся в северных регионах.

Другая тенденция — разработка изоляции, выдерживающей трансмиссионное масло. В зависимости от материала изоляции, при достаточно длительном воздействии на нее масла может произойти разбухание и отслоение изоляции, или она может стать хрупкой и раскрошиться. В обоих случаях обнажатся проводники. Хотя за последнее время конструкция коробок передач сильно усовершенствовалась, в них все еще применяется масло, которые нужно время от времени заменять. В этом процессе возникают капли и брызги, способные попасть на большую петлю кабеля под гондолой. По утверждению одной из компаний, разбрызгивание масла в гондоле избежать нереально.

Понятно, что поставщики оборудования ищут ценовые уступки, что, наверно, является самой распространенной тенденцией. Производители турбин, экспортирующие продукцию в США, часто требуют кабели, изоляция которых свободна от галогенов. Материалы без галогенов, часто предпочитают потому, что при возгорании они не выделяют вредных соединений, опасных для здоровья людей. Однако учитывая крайне небольшую вероятность того, что кто-то окажется в гондоле в момент возгорания, потребность в дорогостоящих материалах, не содержащих галогены, отходит на второй план. Изоляция, основанная на поливинилхлориде, дешевле и имеет требуемые характеристики по устойчивости к температуре и маслу.

Конечно, по мере того, как турбины увеличиваются, растет и выходное напряжение. (Современный генератор мощностью 3МВт выдает 12000 В.) Стандарт WTTC (открытые кабели ветряных турбин) 1227 Лаборатории по Техники Безопасности США, упоминал 600 В в описываемых им кабелях. Более новый стандарт, WTTC 2227 описывает уже кабели для 1,000В.

Что можно сказать о затратах срока эксплуатации? Здесь нет ничего необычного: не все кабели созданы равными. Для большинства нужд в транспортировке и распределении энергии, как правило, выбираются кабели для среднего или высокого напряжения. Они часто пролегают под землей или под водой (в этом случае они прокладываются при помощи подводных лодок), и соединяют ветряные станции с электрическими сетями. Материалы, из котовых сделаны силовые кабели, обычно состоят из нескольких различных веществ, в том числе полиэтилен с межмолекулярными связями (СПЭ или XLPE), этиленпропиленовый каучук (EPR), и полиэтилен с межмолекулярными связями, использующий водно-древесный замедлитель (TR-XLPE). Однако не все материалы, используемые в кабелях, ведут себя одинаково. Значит, для прогнозирования их работы необходимы стандарты производства. Очень важно, чтобы производители ветряных турбин знали, как различные материалы ведут себя в приложениях, связанных с силовыми кабелями.

Например, как утверждает один производитель кабелей, полевые исследования, проводимые более тридцати лет, показывают, что его кабели изнашиваются очень незначительно. Это вызвано тем, что материалы изоляции и оболочки кабеля водостойки. Принятые в отрасли испытания оценивают срок эксплуатации этих кабелей более чем в сорок лет. Такие показатели приемлемы для разработчиков ветряных станций, которые имеют схожий срок эксплуатации. Следует учесть и то, что лабораторные и полевые испытания компонентов кабеля проводились автономной организацией, такой как Национальный центр испытаний и прикладных исследований в области электроэнергетики (NEETRAC) при Технологическом институте Джорджии. Специально рекомендуется Тест Старения Кабелей, проект NEETRAC 97-409.

Наконец, похитители меди часто снимают наземные кабели, расположенные вокруг ветряных турбин, поскольку в большинстве таких кабелей применяются медные проводники, и украсть их достаточно просто. Один из производителей кабелей борется с этой тенденцией, покрывая две медные жилы тонким слоем олова, на котором лазером гравируется серийный номер и Web-сайт. Эти данные позволят переработчику меди выяснить, был ли этот кабель украден или нет.

Рубрики2

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


*