风电监测与控制光缆组件.pdf

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1、第5期2012年lO月机电元件ELECTRoMECHANICALCoM【PoNENTSVoL32No．50ct．2012风电监测与控制光缆组件赖伯平，徐刚，马蓉，甘露(四川九洲线缆有限责任公司四川绵阳)摘要：本文主要介绍一种用于塔顶风力发电机与地面全自动监测控制系统连接，对现场的运行设备进行监测和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能的专用组件。内容包括原理分析、设计、光缆及连接器的详细结构、光缆与尾纤的连接技术、抗风场低温扭转、技术指标、三防处理、关键技术等。关键词：风电光缆组件；低温扭转Doi：10．3969／j．issn．100

2、0一6133．2012．05．008中图分类号：TN784文献标识码：A文章编号：1000—6133(2012)05—0033一041引言风能、太阳能、生物质能等可再生能源发电是当今新能源开发的主流技术。作为一种安全可靠而干净的新能源，风能受到国际上风资源丰富国家的关注与大规模开发。而风能发电作为可再生能源的主力军，在能源产业中起到了引领作用。我国风能资源储量丰富。据中国气象局公布，我国首次风能资源详查和评价取得的进展和阶段性成果表明，我国陆上离地面50米高度达到3级以上风能资源的潜在开发量约23．8亿千瓦；我国5～25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度可装机

3、容量约2亿千瓦。风能发电也是近几年来国内各地区纷纷上马规划建设的热点之一，能够满足风电特殊环境要求的耐扭、耐寒、耐盐雾、耐油、耐紫外线、柔软、可移动等特点的风力发电线缆及线缆组件将成为未来几年的发展重点之一。目前，国内用于塔顶风力发电机与地面全自动监测控制系统连接的组件大部分还采用电缆组件，部分地方还采用传统光缆直接对接，这样的方式不仅抗电收稿日期：2012—08—16磁干扰f生差、稳定I生差、抗低温扭转能力差，而且结构臃肿、使用寿命短。为了适应市场需求，我公司成立项目组对风电组件进行了研究。项目组针对风场的特殊环境眭对整个组件的结构和性能进行探索，研制出适应风场的风

4、电光缆组件。该风电光缆组件具有防电磁干扰、采集数据信号稳定可靠、耐扭、结构轻盈等特点，可以完全代替现有的电缆组件。随着风电的高速发展，作为风力发电设备配套产品的风电光缆组件已成为有巨大市场潜力的组件新品种，对于光电线缆行业来说无疑是一个有巨大增长潜力的市场。2风电线缆组件现状与发展要求，2．1风电线缆组件现状目前，在风力发电监测控制系统中大多使用的是电缆组件，基本是使用铜芯+绝缘+屏蔽线+护套加工制作而成，电缆组件的整体重量重，不便于安装及维修，使用这类电缆组件监测控制系统容易受到电磁信号的干扰，使所采集的信号不稳定，而且线路经常出现故障，不能保证整机安全运行，不能保

5、障对风力发电机进行有效的保护。机电元件2012年传统光缆其接续盒空间占用大，接续操作局限性大，而且传统光缆的重量大，抗低温扭转能力差，一般用于主干传输。2．2发展要求由于风电场工作年限长，工作环境恶劣，对线缆结构和材料都有着特殊的要求。耐扭、耐寒、耐盐雾、耐油、耐紫外线、柔软、可移动等特点的组件是风电组件发展的要求。光纤具有寿命长，无干扰，带宽几乎无限的优点，是铜线技术所无法比拟的，因而风力发电监测控制系统的信号采集选用光纤传输是最有效的方式，能保证所采集的数据通信的速率以及通信的可靠性，使所采集的信号互不干扰，保证通过在线监测系统能够最大程度地使整机安全运行，提前检

6、测到故障减少过多的损坏，对风力发电机有效地保护，通过在线检测的结果可以对风力发电机有针对性地修复。为了适应需求，我公司成立项目组对连接塔顶风力发电机与地面控制系统的风力发电光缆组件进行了研制。3风电光缆组件的研制3．1风电光缆组件的总体方案该组件使用的光缆采用芳纶纱纵包多芯和单芯紧包光纤，然后挤制外护套，生产出风电光缆和室内光缆。风电光缆和室内光缆在低温环境也具有优良，哺j竹■亿免开■I■，肚I●氓一峨●㈣’扣■I、■■■棘乙●，毫h榭、■k■●峨VC>书．q—o研●／‘＼、、，，兜讯"眦竞桃上I×卜叫j籼L—一的柔软性能。其中，风电光缆还具有优异的耐扭转性能和较高的

7、机械物理性能；将室内光缆与光纤连接器进行连接、研磨，检测合格后，就加工出所需要的尾纤；将风电光缆与尾纤进行熔接，开缆部位用特制的专用连接器加固和保护，并在专用连接器与光纤连接器表面涂覆三防漆进行保护。其组件结构图示意图如图1所示。乓什专目连#l足}j．丘专用连娃l毛8薹享爿——一一、_⋯1广～苣三三兰图l风电光缆组件结构示意图3．2风电光缆组件的技术特性风力发电场多在气候条件较为恶劣的地区，如我国的北方地区，气候较寒冷，且昼夜温差较大，风电光缆组件使用环境温度在一40℃～+50℃。我公司研制的风力发电光缆组件不仅具有普通光缆的性能，还具有弯曲半径小(