俞磊， 余業(yè)祥， 任華彬

（東方電氣風(fēng)電有限公司， 四川德陽， 618000）

0 前言

電纜是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部件。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電纜主要分為動力電纜、 控制電纜和接地電纜， 動力電纜主要是將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能傳輸至變流器， 通過箱變送至電網(wǎng)； 控制電纜主要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自身驅(qū)動用電、 控制系統(tǒng)信號和通訊傳輸?shù)碾娎|， 是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；接地電纜主要用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防雷接地網(wǎng)絡(luò)中，是機(jī)組安全防護(hù)措施。 電纜作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電能傳輸、 控制系統(tǒng)信號和通訊傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)，被稱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的血管， 然而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電纜會在各個(gè)階段產(chǎn)生不同的損傷， 故對電纜在各個(gè)階段損傷情況和原先進(jìn)行分析非常重要。 目前國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主流機(jī)型包含雙饋和直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。 經(jīng)統(tǒng)計(jì)， 車間裝配電纜時(shí)會出現(xiàn)1%~3%損傷， 但出廠調(diào)試和質(zhì)檢環(huán)節(jié)基本全部關(guān)閉，會根據(jù)不同整機(jī)廠商裝配和質(zhì)檢水平產(chǎn)生差異。機(jī)組吊裝過程中因電纜損傷引起的故障占15%左右， 運(yùn)行維護(hù)中因電纜損傷引起的故障占5%左右， 此外因動力電纜起火引起燒機(jī)事故時(shí)有發(fā)生，故有針對電纜損傷進(jìn)行分析具有重要意義。

1 電纜損傷的類型

目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電纜多采用橡膠、 PVC、PUR、 硅橡膠等外護(hù)套的銅線纜， 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一般為5 類導(dǎo)體軟線。 經(jīng)分析統(tǒng)計(jì)， 可將電纜損傷類型按照可視情況分為非可視處損傷和可視處損傷2種情況。

1.1 非可視處損傷

非可視處損傷一般發(fā)生在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件腔體內(nèi)部， 因該部件機(jī)械結(jié)構(gòu)主表面封閉而無法直觀看到電纜或電纜內(nèi)部導(dǎo)體， 例如發(fā)電機(jī)內(nèi)部、通訊滑環(huán)內(nèi)部、 主軸中心管內(nèi)部、 電纜內(nèi)部等。

通過對機(jī)組多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析， 非可視處電纜損傷主要有以下幾點(diǎn)：

（1）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引出線被韌口割傷；

主要發(fā)生在某廠家提供的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引出線彎曲部位與發(fā)電機(jī)腔體內(nèi)的韌口接觸， 而轉(zhuǎn)子引出線又未灌膠封固， 轉(zhuǎn)子引出線隨著電機(jī)旋轉(zhuǎn)， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子引出線與韌口相對位移， 從而割傷電纜外護(hù)套， 導(dǎo)致轉(zhuǎn)子引出線短路， 該問題只能返廠處理， 故發(fā)電機(jī)下架， 更換發(fā)電機(jī)。

（2）通訊滑環(huán)400 V 電源電纜韌口割傷；

通訊滑環(huán)電源線纜穿進(jìn)通訊滑環(huán)底座時(shí)， 由于空間較小， 線纜較粗， 電纜很難彎曲， 導(dǎo)致電纜與滑環(huán)底座邊緣韌口出接觸， 隨著機(jī)組振動，該處電纜外護(hù)套被磨穿， 發(fā)生短路。 更換滑環(huán)底座至機(jī)艙配電的400 V 電纜。

（3）齒輪箱中心管、 主軸中心管內(nèi)部電源和信號電纜磨損、 割傷；

此類情況主要是中心管鉆進(jìn)金屬異物， 在機(jī)組運(yùn)行時(shí)割傷電纜。

（4）氣象架管道內(nèi)信號電纜割傷；

（5）控制電纜內(nèi)部斷芯。

實(shí)踐統(tǒng)計(jì)， 非可視處電纜損傷主要因?yàn)橥庾o(hù)套割傷或者磨損引起絕緣下降， 形成地短路， 從而引起故障； 部分電纜因?yàn)閮?nèi)部斷芯， 形成斷路的情況。

1.2 可視處損傷

可視處損傷一般發(fā)生在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件的外部或者表面， 例如鋪設(shè)的動力電纜、 外接設(shè)備供電、 控制電纜等。

通過機(jī)組多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)分析， 可視處電纜損傷主要有以下幾點(diǎn)：

（1）鋼扎帶韌口割傷動力電纜；

（2）側(cè)拉網(wǎng)套脫絲或束口勒傷電纜；

（3）馬鞍弧形處韌口割傷動力電纜；

（4）U 型處動力電纜晃動撞擊爬梯尖口損傷；

（5）電纜與機(jī)械接觸部位晃動、位移磨損電纜；

（6）控制電纜被踩踏、 扭轉(zhuǎn)電纜內(nèi)部斷芯；

（7）電纜因短路過熱或起火或被引燃。

實(shí)踐統(tǒng)計(jì)， 可視處電纜損傷主要因?yàn)榛蝿右鹜庾o(hù)套割傷或者磨損引起絕緣下降， 對地短路，從而引起故障； 部分電纜是因?yàn)槭芡饬蛘叽笥趶澢霃絻?nèi)部斷芯； 少部分因?yàn)槎搪坊虮灰级斐娠L(fēng)力發(fā)電機(jī)組更大的災(zāi)害。

2 電纜損傷的原因分析

電纜損傷的原因主要有4 種類型：

（1）電纜外護(hù)套接觸堅(jiān)硬 （金屬） 部件表面韌口時(shí)產(chǎn)生相對位移， 造成外護(hù)套割傷， 引起絕緣下降；

（2）電纜外護(hù)套接觸毛疵時(shí)產(chǎn)生相對位移， 造成外護(hù)套磨損、 變薄， 引起絕緣下降；

（3）電纜內(nèi)部導(dǎo)體因?yàn)橥饬Σ忍せ虺鰪澢霃剑?出現(xiàn)斷路；

（4）電氣短路過熱或被引燃產(chǎn)生的損傷。

3 避免電纜損傷方法

避免電纜損傷的方法有多種， 目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常用的方法從以下幾個(gè)階段考慮。

3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)階段

（1）電纜接觸面無毛疵， 電纜彎曲部分應(yīng)進(jìn)行倒角， 去掉毛疵、 韌口對電纜的損傷；

（2）選用合適的塑料材質(zhì)扎帶防止割傷電纜；

（3）側(cè)拉網(wǎng)套束口增加防護(hù)膠皮；

（4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引出線腔體內(nèi)電纜彎曲處除倒角外， 并在腔體內(nèi)封膠固定。

3.2 施工安裝階段

施工安裝階段主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)吊裝完后電氣線纜鋪設(shè)和安裝， 該部分是動力電纜出現(xiàn)損傷的高發(fā)階段， 同時(shí)也是避免因設(shè)計(jì)上的不足而產(chǎn)生電纜磨損、 割傷有效預(yù)防階段， 在該階段對電纜應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)不同采取最佳、 最有效的防護(hù)措施。

電纜固定前發(fā)現(xiàn)尖銳端口、 韌口、 毛疵等并采取打磨、 使用尼龍線夾、 塑料扎帶、 墊防護(hù)膠皮、 合理布局等措施緊固電纜， 有效避開運(yùn)行工況對電纜產(chǎn)生的傷害， 使電纜不產(chǎn)生相對位移和避免韌口、 毛疵帶來的損傷； 用膠皮防護(hù)電纜與堅(jiān)硬部位碰撞接觸點(diǎn)； 若有側(cè)拉網(wǎng)套， 安裝側(cè)拉網(wǎng)套時(shí)使電纜豎直， 均勻受力， 防止局部受力勒傷電纜等。

3.3 運(yùn)行維護(hù)階段

運(yùn)行維護(hù)階段是保證機(jī)組設(shè)計(jì)壽命、 體現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電價(jià)值的階段。 在該階段中， 對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常檢修維護(hù)， 以及隱患的排查相當(dāng)重要。 在日常運(yùn)行維護(hù)中， 主要從以下幾個(gè)方面開展對電纜的隱患排查工作：

（1）動力電纜的端頭是否松動， 產(chǎn)生重大事故的主要原因；

（2）動力電纜外護(hù)套是否變色、 掉粉；

（3）變流器上方橋架的動力電纜彎曲處是否出現(xiàn)破皮情況；

（4）馬鞍處上下邊沿是否割傷電纜；

（5）U 型處靠近爬梯側(cè)是否出現(xiàn)碰撞情況；

（6）U 型處扭轉(zhuǎn)電纜是否出現(xiàn)相互磨損；

（7）U 型處動力電纜是否夾住控制電纜；

（8）側(cè)拉網(wǎng)套 （若有） 束口是否勒傷電纜， 側(cè)拉網(wǎng)套是否豎直， 電纜是否局部受力；

（9）電纜線夾是否松動；

（10）氣象架引出線是否被割傷；

（11）機(jī)艙內(nèi)是否存在飛線， 機(jī)組運(yùn)行時(shí)電纜產(chǎn)生超過0.5 m 擺幅等。

3.4 日常管理階段

除了風(fēng)機(jī)正常的維護(hù)檢修外， 日常風(fēng)力發(fā)電機(jī)組管理也相當(dāng)重要。 日常管理中應(yīng)避免在風(fēng)機(jī)上吸煙、 明火， 利刃割傷電纜等情況的發(fā)生。

3.5 電纜質(zhì)量管控

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否高效率、 正常運(yùn)行， 除了正常的技術(shù)維護(hù)、 日常管理把控外， 電纜產(chǎn)品的質(zhì)量也同樣重要。 電纜質(zhì)量可靠， 可以有效避免電纜斷芯、 抽芯， 外護(hù)套透析發(fā)白、 掉粉、 開裂，因?qū)w截面積未達(dá)標(biāo)而產(chǎn)生的過熱過載情況發(fā)生。

4 總結(jié)

（1）總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)電纜損傷各個(gè)類型。

（2）通過對各種損傷類型進(jìn)行分析， 損傷帶來的危害， 以及從各個(gè)階段應(yīng)該采取的預(yù)防措施。

（3）提出各階段對電纜防護(hù)的建議和要點(diǎn)。