风电机组电气安装质量控制措施

张 亮

（1.广东水电二局股份有限公司，广东 广州 511300；2.新疆粤水电能源有限公司，新疆维吾尔自治区 乌鲁木齐 830000）

风力发电机组现场电气安装概括来说就是完成主机设备与塔基设备之间以及辅助系统与主系统之间的电气（含通讯）连接。针对不同的电能传输方式，塔筒电缆预安装形式分为塔筒动力电缆预安装、塔筒母线槽预安装，其中塔筒动力电缆预安装又分为塔筒动力电缆分段预安装和不分段预安装。

1 某工程实例

某工程采用XX-121/2000kW-90m 型2MW 风力发电机组及XX-90m 型3 MW 风力发电组。基础为高强预应力管桩（PHC 桩）基础，桩基承台平面型式为圆形。本项目风机基础型式为板式承台+PHC 管桩基础，采用高强预应力锚栓连接上部塔筒和基础，37 台单机容量2.0 MW 风电机组，轮毂高度90.00 m，轮毂系统26.8 t，叶片长58.8 m，单叶片13.46 t，叶轮（含叶片和轮毂系统）67.18 t，机舱（含发电机和齿轮箱）87 t，塔架总重量168.193 t，分五节现场安装。2 台单机容量3.0 MW 风电机组，轮毂高度90.00 m，轮毂系统38.40 t，叶片长65.0 m，单叶片16.7 t，叶轮（含叶片和轮毂系统）88.50 t，机舱（含发电机和齿轮箱）83.0 t，塔架总重量202.974 t，分五节现场安装。下文对机组电气安装质量控制要点进行分析。

2 塔筒电缆安装

（1）塔筒电缆绝缘测试。电缆预安装前，须对裁剪好的电缆进行绝缘性能测试，0.6/1kV 及以下低压电缆线间和线对地间绝缘电阻值应大于10 MΩ。电缆测试合格后，应立即用电缆保护套或塑料带对电缆端头进行保护。

（2）塔筒电缆（非扭缆段）预安装。在吊装塔筒前，须将塔筒电缆长度表中的电缆预安装在顶节塔筒内并严格按照电缆排布图的规定进行排布。

（3）母线槽预安装。吊装前安装母线排及母线接线箱，安装时由母线槽供应商人员指导完成安装。安装完的母线要检查绝缘达到要求（一般＞250 MΩ，或根据母线厂家本身提供的数据检查），过程中加强自检。确认各节塔筒内的照明灯具、开关、插座、接线盒及其连接线已经由塔筒厂家或在塔筒电缆预装前安装好。吊装完成后，将用于连接上下节塔筒照明供电的电缆的绑扎解除，按塔筒布线图的敷设路径预留合适长度后，将该电缆连接到另一节塔筒对应的接线盒，具体接线方式按塔筒照明原理图。在塔筒照明连接完成后，对照明系统进行绝缘测试和通电前检查，要求线间及线与地间的绝缘电阻值应不小于0.5 MΩ。检测合格后，接通临时电源，分别测试照明灯、插座、开关等的工作是否正常，并做好相关测试记录。

3 塔筒动力电缆敷设

吊装完成后，塔筒内动力电缆应尽快放线安装固定，检查确认待放线处的电缆夹全部完全打开。

（1）塔筒内动力电缆放线。塔筒动力电缆不分段安装，要完成顶节塔筒内预装的动力电缆进行放线，放线操作如下：逐组（每个电缆夹位上的电缆为一组）将预安装的电缆从爬梯处由上而下依次解除绑扎点，并同时在每层平台安排人员将电缆端头引向平台处的电缆过线口慢慢向下放线。重复上述工作直至所有的电缆放线完毕，整个过程确保不损伤电缆。

（2）塔筒电缆敷设固定。塔筒电缆固定之前，先确保动力电缆放线完成，将已垂放到塔筒电缆夹上的动力电缆固定安装。①动力电缆固定：理顺电缆并放置在线夹上，确保每根电缆对应的线夹位置，从上至下紧固线夹，与母线槽接线箱连接的动力电缆敷设。②塔筒连接法兰处的电缆要防止割伤，电缆要与法兰距离约100 mm 并塑出一定的形状，电缆夹螺栓头朝塔筒内侧，以方便维护检修。塔筒配置上有塔筒法兰电缆桥架，则将电缆沿着电缆桥架进行敷设，清理支架毛刺，每组电缆用2 根CV500 交叉绑扎于桥架横杆处进行固定。

（3）扭缆及控制电缆放线敷设。电缆放线按电缆外径由大到小、先电源电缆后信号电缆的顺序放线。即先后次序为：240 mm2电缆、95 mm2电缆、690 V 供电电缆、400 V 供电电缆、安全链信号电缆、发电机编码器电缆、照明电缆、光缆。①动力扭缆敷设。将机舱平台上的动力扭缆逐根放下，调整电缆网兜的位置，兜好电缆，用卸扣将电缆网兜固定在电缆支撑上，注意电缆支撑受力分布均匀。在电缆环2 处放线到外侧，其他扭缆环处均放线到内侧。②控制电缆敷设。放线时，将机舱400 V 供电电缆、690 V 供电电缆（400 V供电电缆、690 V供电电缆需穿套电缆网兜）、编码器电缆、安全链电缆、照明电缆和光纤在机舱侧沿线槽敷设好，引至机舱柜下方，预留好电缆。400 V 供电电缆、690 V 供电电缆在电缆环2 处放线到外侧，其他电缆环处均放线到内侧。照明电缆、发电机编码器电缆、光纤、安全链电缆均穿电缆环内侧布线。

4 塔筒动力电缆连接

动力电缆连接分为塔筒扭缆平台处将扭缆与非扭缆端对接，及扭缆直接与塔筒母线接线箱连接。

4.1 扭缆与非扭缆压接

塔筒动力扭缆、动力电缆、控制电缆放线完毕后，要在扭缆平台上进行塔筒电缆与扭缆的连接。母线槽配置的塔筒则将电缆理顺，对应相序接入到母线接线箱内。

4.2 电缆压接

（1）导线丝理顺，插入连接件，插入的导线丝不许断芯，扭曲且外露不超过给定值。电缆连接不许交叉，确保相序对应。（2）对动力电缆进行对接时，根据选择的型号选择合适模具，用液压钳夹着电缆对接管的一端中间靠外，再将一端电缆的铜芯插入对接管，然后用液压钳压紧，连续压紧a 侧，完成后，按以上方法压接另一侧，压接完成后，清理干净压接产生的毛刺。

4.3 密封热缩管

热缩管的密封操作步骤如下：（1）用防水密封胶将电缆对接处填满压实（防水密封胶填充与电缆护套表皮平齐）；把热缩管中心移至对接管的中心处；（2）密封时先将200 mm 长热缩管烤至紧缩，再将300 mm 长热缩管烤至紧缩；（3）用热风枪吹热缩管时需要从中间往两端吹，要让热缩管受热均匀，防止中间鼓入空气。

4.4 塔筒母线箱与动力电缆连接

对于母线预安装的塔筒，塔筒动力扭缆、控制电缆放线完毕后，进行母线连接。母线连接时参照项目对应的母线排安装说明手册，与塔筒母线箱连接的动力电缆端头所用材料。

（1）线耳压接。①根据线耳圆管的深度剥除合适长度的电缆护套和绝缘层，注意避免伤到导体铜丝。②理顺导体铜丝，插入线耳圆管，铜丝不能漏插、扭曲，外露间隙不超过要求值。③使用正确的压线钳压模压接方向依次压接（压模每压接一次，在压模合拢到位后应停留10～15 秒）。线耳压接完成后，打磨干净压接毛刺。

（2）热缩管密封。①线耳压接完成后，用防水密封胶缠绕线耳圆管至与电缆绝缘和护套粘连并与电缆护套齐平。②穿入2 个相应规格颜色的热缩管（240 mm2电缆穿φ40，95 mm2电缆穿φ30 的热缩管），先套相色的，后套黑色的。③将黑色热缩管置于合适位置，用热风枪吹缩，吹缩时应从中间往两端吹，并使热缩管受热均匀，防止形成气泡。再将相色热缩管盖住黑色热缩管，同样方法完成吹缩。

4.5 电缆标识及安装要求

机组整个连线过程中要满足电缆安装要求，电缆均要安装标识，按以下要求进行安装。

（1）电缆标识安装。电缆标识安装原则如下：①现场安装时，可以在塔基柜内侧面的文件资料栏内找到此电缆标识袋，在外包装上的标签上可以得到配套的项目及机组编号信息；②制作电缆时，按标牌及号码管的标识方法寻找对应的电缆标识安装；③按标牌及号码管的安装方式安装电缆标识。

（2）标牌的悬挂位置及文字方向。①部件侧标牌悬挂：在元件外侧电缆接头或部件出线位置处以下5～10 mm 处电缆的线体上，用扎带绑扎。②号码管的穿套及文字方向示意。③控制柜侧标牌悬挂：控制柜内供电电缆分线处电缆绑扎在固定排上，其最后一固定点下15～20 mm 处绑扎号码牌，同一固定排处的标牌高度保持一致。

（3）柜内电缆安装要求。电缆布线应严格按照要求的路径。电缆布线应横平竖直，线路转弯时，满足最小弯曲半径并在电缆转弯的两端50～100 mm 处固定，其他处固定，扎带分布以300～400 mm 为宜；电缆和其他部件等有干涉处宜选绝缘阻燃型软材料对电缆进行保护。现场接线时，进线采用塔形密封圈时，将其割开比电缆外径小一倍的圆口，将电缆引入。进线采用电缆防水接头时，连接完成后，锁紧防水接头，如不能锁紧，用绝缘胶布包缠电缆与接头的配合处，以确保部件达到设定的防护等级。

4.6 扭缆平台上段电缆连接

扭缆平台上段电缆包括2 部分：机舱照明电缆、机舱内电缆连接。连线时，首先连接好机舱照明电缆，这样后续的接线中就可以使用机舱照明。

（1）机舱照明电缆连接。①机舱照明电缆连接时，切掉塔筒照明电源，以防触电。②连线时需要准备照明灯具（头灯或其他灯）。③测试合格后，接入电源，塔筒、机舱照明均可以用于后续安装。

（2）机舱照明电缆连接方法。马鞍处电缆布线时、已经将机舱照明电缆放置到马鞍处，现场接线时将这根电缆通过平台过线孔顺着电缆支架绑扎固定，连接到偏航平台上的分线盒XTy 内对应端子上。将剩余裁剪下来约9 m 电缆段连接到塔筒照明分线盒XT1 上，再连接到临时230 VAC 电源上即可接通使用塔筒、机舱照明，照明。

4.7 变桨系统接入电缆的连接

（1）变桨系统接入电缆。①机组发运到现场时，接入变桨系统的电缆固定在轮毂法兰面上。②现场安装时，拆卸电缆且保留一个固定管夹，沿轮毂内支架绑扎或直接引入的变桨系统进线处，连接到对应插座或接入对应端子，扣紧插座锁扣或拧紧电缆防水接头。③引线到中控箱过程中至少保证3 处可靠固定点。对于抗台风机型的ssb 变桨系统则将电缆沿着电缆支架2～3 绑扎固定到轮毂内轴控箱1 上。确保电缆绑扎稳固及布线整齐。

（2）叶片防雷安装。叶片防雷采用2 种方式，分别为轮毂壁上防雷线与叶片防雷线连接、轮毂防雷电刷与叶片防雷线连接（具体采用何种方式由机型设计确定）。叶片防雷在叶轮吊装完成后立即安装，叶片调零后，检查叶片防雷线是否扭曲，必要时调整安装，连线时需要准备照明灯具（头灯或其他灯）。叶片防雷线连接安装轮毂侧的防雷接地支架已经安装在轮毂侧，另一端头已制作好了线耳。整根导线用扎带绑扎在防雷支架上。叶片侧的防雷接地线在车间已连接好固定在叶片防雷接地铜片（上）；铜片上的另一组固定螺栓用来固定轮毂侧引来的防雷接地线。卸下人孔盖板上叶片接地电缆连接处的螺栓，将叶片防雷电缆支架叠加安装到连接铜板上，再将叶片子接地电缆线耳装上，拧紧螺母。注意在线耳与铜板间涂抹导电胶。①将快速弹扣一端扣到人孔盖板上叶片防雷电缆支架的圆环上，一端穿过压制钢丝绳索具的一端鸡心环，拧紧快速弹扣上的紧定螺母。将弹簧一端钩在轮毂上叶片防雷电缆支架的圆环上，另一头与钢丝绳一端的鸡心环连接。安装好后弹簧预拉伸量约30 mm。②叶片端安装，电缆通过扎带与叶片人孔盖板上原来悬挂弹力绳的钢环绑定，然后通过螺母与人孔盖板上叶片防雷电缆支架装配牢靠，线耳与支架间涂抹导电胶。③轮毂端电缆安装，在弹簧段弯曲预留约150 mm 裕量，然后通过一个扎带与叶片防雷电缆支架上圆环绑定，线耳通过螺栓与叶片防雷电缆支架压装到轮毂上，线耳与支架间涂抹导电胶。④中间段与钢丝绳平行拉直。通过四个扎带进行绑定，注意钢丝绳两端压制钢套处绑一个扎带，固定后每两个扎带间隔约350 mm。⑤检查轮毂和叶片两端的防雷支架螺栓是否安装牢靠，弹簧与钢丝绳安装到位不会脱出。⑥防雷电刷组件安装完成后，将引线支架上的M10×25 六角头螺栓拆卸，并用该螺栓将叶片侧防雷线与变桨轴承上的叶片防雷引线支架连接。

4.8 塔基电缆连接

（1）布线原则。塔筒电缆安装完成后，开始连接各柜体间的电缆。塔基柜体布线遵循以下原则：①各柜体间的电缆连接必须条理分明，固定牢靠，接线牢固，电缆应理顺，尽量避免纠结、交叉，走线美观。光缆走线弯曲度必须大于150 度。②动力电缆排布整齐，与控制电缆无缠绕纠结。并且保证控制电缆不被动力电缆压到，控制电缆、通讯电缆在同一线槽敷设是确保电缆之间间距100 mm 以上。布线参照塔基控制电缆布线示意路径。（2）塔基柜进线。塔基柜内接线的电缆屏蔽层处理同塔基柜内其他供电电缆屏蔽层的处理方法，保证屏蔽层接地可靠，确保电缆两端连接牢靠正确。塔基柜供电进线用2 根扎带交叉绑扎与端子下方固定横杆上。（3）塔基环境温度传感器安装。①塔基环境温度传感器已在车间安装好塔基柜侧电缆，用泡沫棉垫包扎了传感器，用扎带固定在塔基柜内。②现场接线时，将传感器绑扎固定到塔基柜下方电缆架2 的指定位置。

5 结语

电气安装是风电机组安装的核心，其质量对风电机组的运行和维护具有重要影响。本文总结了电气安装质量控制要点，以期为类似工程提供借鉴。