電力電纜的實(shí)際載流量因受敷設(shè)方式、運(yùn)行條件和周?chē)h(huán)境等因素的影響而不易確定。電纜的載流量偏大，會(huì)造成纜芯工作溫度超過(guò)允許值，絕緣的壽命就會(huì)比預(yù)期值縮短；載流量偏小，則電纜芯銅材或鋁材就不能得到充分的利用，導(dǎo)致不必要成本上升和資源浪費(fèi)。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組越來(lái)越被應(yīng)用于更加惡劣的環(huán)境中(高嚴(yán)寒、高輻射、高腐蝕、高海拔等環(huán)境)，環(huán)境條件的變化必然會(huì)影響到電力電纜的載流量。一個(gè)科學(xué)、準(zhǔn)確的電力電纜載流量計(jì)算，才能既保證風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，又節(jié)約成本。

　　電力電纜載流量的理論計(jì)算

　　目前風(fēng)電行業(yè)電力電纜載流量的確定主要基于理論計(jì)算方法，并充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境因素影響。理論計(jì)算主要基于IEC標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)在1957年在McGrath論文的基礎(chǔ)上，結(jié)合1957年之后載流量的算法改進(jìn)，于1982年提出了電纜額定載流量(100%負(fù)荷因數(shù))計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)IEC60287(國(guó)內(nèi)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T10181—2000)。目前各國(guó)電纜產(chǎn)品及其載流量大都已向IEC靠攏。表1為根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算所得風(fēng)電行業(yè)常用的幾種單芯橡膠絕緣電纜的標(biāo)準(zhǔn)載流量值。

　　風(fēng)電機(jī)組電力電纜載流量影響因素分析

　　目前風(fēng)電機(jī)組電力電纜的敷設(shè)環(huán)境非常復(fù)雜，本文將從幾個(gè)影響風(fēng)電機(jī)組電力電纜載流量的主要因素進(jìn)行詳細(xì)分析，得出不同敷設(shè)環(huán)境對(duì)電力電纜載流量的影響，為風(fēng)電機(jī)組電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電力電纜的選型提供重要的理論指導(dǎo)。

　　一、環(huán)境溫度的影響

　　環(huán)境溫度是影響電纜載流量的一個(gè)重要因素。環(huán)境溫度主要是指電纜敷設(shè)區(qū)域的空氣溫度?？諝鉁囟鹊母叩蛯?duì)電纜產(chǎn)生熱量散發(fā)能力具有直接影響?？諝鉁囟仍礁撸瑒t它與電纜的對(duì)流換熱速度就越慢，不利于電纜產(chǎn)生熱量的散發(fā)，使得載流量變小，相反，當(dāng)空氣溫度越低時(shí)，電纜產(chǎn)生的熱量散發(fā)越快，載流量就越大。風(fēng)電機(jī)組中電纜選型設(shè)計(jì)中，需要充分考慮發(fā)電機(jī)、齒輪箱的部件發(fā)熱，塔筒的熱效應(yīng)等對(duì)電纜實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的影響。(見(jiàn)表2)

　　二、電纜敷設(shè)方式的影響

　　電纜排列方式包括電纜敷設(shè)橋架形式、電纜之間的敷設(shè)距離等因素。這些因素通過(guò)不同方式影響電纜區(qū)域的溫度場(chǎng)分布，從而對(duì)電纜載流量產(chǎn)生影響。表3是不同敷設(shè)方式電纜載流量的修正系數(shù)表。風(fēng)電機(jī)組的電纜敷設(shè)往往是幾種方式的組合。在機(jī)艙中一般是水平三角形敷設(shè)，塔筒扭纜處為垂直接觸式敷設(shè)，塔筒內(nèi)為垂直三角形敷設(shè)。

　　三、海拔高度的影響

　　海拔升高、空氣密度降低、散熱的對(duì)流作用減弱，對(duì)于敷設(shè)在塔筒內(nèi)部電纜，以空氣為冷卻介質(zhì)，其溫升就會(huì)隨之升高，載流量會(huì)下降，影響電力電纜的使用壽命。海拔每升高100m，電力電纜的溫升增加0.1-0.5(一般在0.4以下)，而氣溫隨海拔高度的升高而降低，直減率為海拔每升高100m氣溫約降低0.6，可以部分補(bǔ)償由海拔高度升高對(duì)電力電纜溫升的影響。因此海拔升高對(duì)電力電纜溫升的影響不大。一般情況下，海拔高度與電力電纜載流量的修正系數(shù)關(guān)系見(jiàn)表4：

　　此外，高海拔地區(qū)輻射強(qiáng)度比較強(qiáng)烈，使空氣容易電離而導(dǎo)致外絕緣強(qiáng)度和電暈起始電壓降低。同時(shí)，隨著海拔的升高，絕對(duì)濕度與介電強(qiáng)度的降低都會(huì)導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度的降低。因此需要考慮風(fēng)電機(jī)組電力電纜的絕緣強(qiáng)度。

　　四、其它因素的影響

　　在風(fēng)電機(jī)組電力電纜載流量的估算中，風(fēng)電機(jī)組電力系統(tǒng)的電流諧波含量、功率因素以及電纜不均流性的大小，是影響電力電纜實(shí)際載流量的重要因素，這些因素都會(huì)使電纜的實(shí)際載流量高于風(fēng)電機(jī)組的額定電流。

　　實(shí)際應(yīng)用

　　一、1.5MW雙饋風(fēng)電機(jī)組電纜選型

　　在南車(chē)風(fēng)電的1.5MW高原風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)中，充分考慮了上述因素，并據(jù)表5進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。

　　WT1500D88高原型風(fēng)電機(jī)組的主要電氣參數(shù)為：

　　a)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子最大電流500A；

　　b)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沖擊電壓2000Vpk；

　　c)發(fā)電機(jī)定子最大電流1347A；

　　d)發(fā)電機(jī)定子沖擊電壓690Vrms；

　　轉(zhuǎn)子側(cè)電纜選型：500÷0.57=877A轉(zhuǎn)子側(cè)電纜選型優(yōu)選：2根1.8/3kV-150mm2電纜；

　　定子側(cè)電纜選型：1347÷0.57=2363A

　　定子側(cè)電纜可選型為4根0.6/1kV-185mm2電纜，5根0.6/1kV-150mm2電纜；

　　從成本考慮最優(yōu)選擇為：5根0.6/1kV-150mm2電纜。

　　二、測(cè)試驗(yàn)證

　　在某高原風(fēng)電場(chǎng)，我們對(duì)南車(chē)風(fēng)電的WT1500D88風(fēng)電機(jī)組的定子電纜做了實(shí)際運(yùn)行考核實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

　　由表6中數(shù)據(jù)可知，電纜的最高溫度為55.2℃，最大溫升為12.8K，而電纜導(dǎo)體最高運(yùn)行溫度為90℃，實(shí)驗(yàn)表明電纜的選型設(shè)計(jì)是合理安全的。

　　結(jié)論

　　文中詳細(xì)分析了各種環(huán)境因素對(duì)風(fēng)電機(jī)組電力電纜載流量的影響，為風(fēng)電機(jī)組電力電纜的選型和電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)，并據(jù)此做了1.5MW高原風(fēng)電機(jī)組電纜選型設(shè)計(jì)，在運(yùn)行考核實(shí)驗(yàn)中，電纜溫升在合理范圍，運(yùn)行可靠。