国内外风力发电用电缆的对比与分析

周友芝

(安徽华能电缆集团有限公司，安徽无为238371)

0 引言

能源是人类赖以生存和社会发展的物质基础，20世纪地球上的人口增加了四倍，能源消耗却增长了16倍。根据2001年联合国公布的报告，世界上已经探明的石油资源只能使用44年，天燃气62年，煤炭230年。开发可持续发展的新能源，已是当务之急。地球上还有很多其他有价值的能源有待人类去开发和利用，如风能、太阳能、地热能、潮汐能等等。随着科学技术的发展，风力发电已经得到重视和开发，根据世界能源委员会发布的资料显示，世界上的风能资源有96亿kW，它所能提供的能量是全球每年总能耗的15倍。中国风能资源丰富，风能总储量约有43.5亿kW，其中可开发和利用的陆地上风能储量有3亿kW，加近海域，我国风能储量有10亿kW以上，发展潜力巨大。

为配合国内风电项目的实施，国内电线电缆行业也在大力研制开发风力发电设备专用电缆(以下简称风能电缆)，以跟上风电发展的需要，打破依赖进口风能电缆的局面。本文就国内外风力发电用电缆的发展现状作对比和分析，供电缆行业的在开发风能电缆和风电用户选用时参考。

1 国内外风力发电用电缆发展现状

1.1 国内风力发电用电缆

目前，国内风力发电用电缆已经从进口转为国内采购，已经有几十家电缆企业相继开发出耐扭曲软电缆。有的以德国标准/欧盟标准VED 0282 Part 12/HD 22.12为依据，作为开发产品的技术要求，加上德国莱茵技术有限公司提供的性能补充要求，编制成企业标准，大多数企业都开发了1.8/3 kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆;也有一些电缆企业为配合大机组的研制，正在研发10 kV及以上电压等级的风力发电用耐扭曲软电缆，其中包括21/35 kV级的耐扭曲软电缆。由于风力发电用耐扭曲软电缆尚无国家标准，大多数电缆企业现在都以国家电线电缆质量监督检验中心的技术规范TICW1—2009为蓝本，进行开发、设计、生产和销售。有关内容详见表1、表2。

1.2 欧盟的风力发电用电缆

欧盟，以德国为例，用于风力发电的电缆品种比较多:有耐扭的电缆，也有不耐扭的电缆;有动力电缆、控制电缆(包括屏蔽性的控制电缆)和信号传输电缆;有橡胶绝缘和护套的电缆，也有采用特种聚氯乙烯绝缘和耐油护套的软电缆，也有采用弹性体材料作为护套的电缆。具体介绍详见表3、表4。

表1 国内电缆企业生产的风力发电用乙丙橡胶绝缘耐扭曲软电缆

1.3 美国的风力发电用电缆

美国的风力发电用电缆根据美国国家电工法规的NPFA 70，电缆型号为WTTC。WTTC是指可安装在风力发电机的电缆托架或电线槽的电缆。在UL的认证体系中，WTTC涵盖在ZGZN产品类别下，评估的依据要求为UL 2277软性马达供应电缆及风力发电用电缆评估大纲:额定值为90℃、干燥;90℃、潮湿或干燥;1000 V。

WTTC的评估还包括诸如抗日照(耐气候)等级，以利太阳直晒环境下的使用;抗油老化等级，以适用在含油环境中;烟雾限制等级，以利火灾中电缆烟雾排放状况的判断;或处于零下40℃低温的特定等级规范。

具体介绍详见表5。

2 主要性能对比与分析

2.1 主要性能比较

主要性能比较见表6。

2.2 分析

2.2.1 工作温度及额定电压

对于风能电缆的工作温度及额定电压，目前国内标准规定为70℃和90℃，以90℃为主，额定电压有450/750 V、0.6/1 kV、1.8/3 kV，欧洲标准规定为80℃和 90℃，450/750 V，欧洲厂商企标中还有0.6/1 kV，而美国标准中规定:90℃，1000 V。

2.2.2 主要结构尺寸及要求

国内风能电缆标准与欧共体风能电缆标准在电缆结构尺寸的规定上基本相同，只是我国相关标准规定得更详细，而美国UL标准规定不一样。

表2 国内电缆企业生产的风力发电用硅橡胶绝缘耐扭曲软电缆

表3 欧盟电缆制造商生产的常规风能电缆之一

表4 欧洲电缆制造商生产的常规风能电缆之二

2.2.3 导体结构及要求

中国与欧洲相同，均采用了IEC 60228中5类导体的规定。而美国UL 2277标准采用了UL 62《软线和软电缆》标准中规定的软导体。

2.2.4 绝缘结构尺寸及要求

相同绝缘材料时，中国与欧洲厂商绝缘结构尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同，均为热固性材料。只是国内用风能电缆增加了1.8/3 kV电缆规格，提高了绝缘厚度和耐压等级。而美国UL 2277中规定材料应按照工作温度和额定电压，并参照UL 1277的标准要求选用。对材料的性能指标按UL 1581的规定，规定内容较少，只有老化前后的最小断裂伸长率和最小抗张强度。

2.2.5 护套结构尺寸及要求

相同护套材料时，中国与欧洲厂商绝缘结构尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同。有热固性材料，也有热塑性材料。

而美国UL 2277中规定材料应按照工作温度和额定电压，并参照UL 1277的标准要求选用。对材料的性能指标按UL 1581的规定，规定内容较少，只有老化前后的最小断裂伸长率和最小抗张强度。有热固性材料，也有热塑性材料。

2.2.6 成品电缆的性能要求

(1)对塔筒内用的主电缆的耐扭转要求在中国

和欧共体相当，美国则没有;

表5 美国UL风力发电用电缆

表6 主要品种性能比较表

(2)对电缆的阻燃性能相当;

(3)耐油性能耐是美国的要求最高，但是属可选择项;

(4)耐介电性能UL要求最高，中国和欧共体相当;

(5)成品电缆低温弯曲性能中国标准的要求最高，其次是欧盟;

(6)耐日光老化性能要求相当;

(7)发烟量试验只有美国UL有要求;

(8)成品电缆的挤压试验只有美国UL有要求;

(9)RoHS测试只有欧盟要求。

3 结论

(1)上海电缆研究所国家电线电缆质量监督检验中心和国内电缆企业通过近几年的共同努力，打破了欧盟风能电缆产品一统国内市场的局面，并基本国产化，已经能满足国内风电发展的需求，无论在电缆的质量上，还是供应能力上，都能满足国内需要。

(2)欧盟厂商大量采用特种PVC材料生产风能电缆，并在中国广泛推荐使用，而国内风电设备厂也按这些型号在国内电缆厂家采购。需要提请注意的是，由于国内耐寒耐油PVC材料只能用于－25℃的耐低温电缆，而做不到－40℃的耐低温电缆，且柔软度不好，所以国内耐扭型的风能电缆均未采用PVC材料，希望材料厂家加强耐寒耐油耐日光老化的PVC电缆料的开发，目前建议风机用户慎重选用。

(3)按UL 2277和UL 1277标准生产的风能电缆在国内很少采用，如配套出口北美市场时需做UL产品认证。

［1］张斯迪，刘 毅，董永祺.风力发电技术经济分析及对策［J］.郑州航空工业学院学报，2005，24(6):129-131.

［2］TICW1—2008额定电压1.8/3 kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆［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］.