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Wo werden Signal- und Steuerkabel in Windkraftanlagen eingesetzt?

Anzahl Durchsuchen:4     Autor:Site Editor     veröffentlichen Zeit: 2016-09-10      Herkunft:Powered

Windkraftanlagen verwenden viele Arten von Signal- und Niederspannungskabeln für eine Vielzahl von Anwendungen. Die meisten Anwendungen sind in der Gondel und Turm.

SAB-KabelIn der GondelKabel verbinden Sensoren mit Steuerungen und Geräten. Flexibilität ist wichtig, um die Kabel in engen Bereichen zu verlegen, z. B. für Sensoren in den Schaufeln. Flexible Kabel arbeiten auch besser mit den hohen Vibrationen, die von rotierenden Maschinen in der Gondel verursacht werden. Außerdem können Getriebe Öl auslaufen lassen, so dass Kabel mit ölbeständiger Isolierung zur Vermeidung von Kabelfehlern verwendet werden können. Windtechniker werden die Funktion zu schätzen wissen, wenn ein Getriebe ersetzt werden muss, aber die zugehörigen Sensorkabel nicht. Power-Anwendungen in der Gondel sind Pumpen, Lüfter, Pitch-Systeme und Antriebe. Ethernet-Kabel verlaufen auch von der Gondel zum Tower.
Im Turm, Für die Beleuchtung wird Niederspannungsenergie benötigt, während für die Verbindung der Schaltanlage und des Netzes höhere Spannungskabel benötigt werden, um die erzeugte Energie an die Turmbasis zu leiten. Eine drei Meter lange Tropfschleife im Stromkabel, direkt unterhalb der Gondel, lässt eine Turbine gieren oder mehrere Umdrehungen in jede Richtung ausführen, während die Steuerung arbeitet, um die Turbine in den Wind zu halten. Ein flexibles Stromkabel muss also Torsion oder Twist tolerieren.

Alle diese Kabel müssen UL-gelistet sein und eine gute Flammenbewertung wie FT4 aufweisen. Ein UL-Typ, WTTC (Wind Turbine Tray Cable), ist für 1.000 V ausgelegt. Ölbeständigkeit ist auch hier sinnvoll, da bei einem Leck des Getriebes Getriebeöl in das Stromkabel tropfen kann.
  Ein weiteres Kabel, das oft in Türmen benötigt wird, bietet eine Flexibilität bei niedrigen Temperaturen, insbesondere für Turbinen in kalten Klimazonen. Dort müssen Kabel, die sich im normalen Betrieb in der Tropfschleife verdrehen, etwas flexibel bleiben. Flexibilität sorgt dafür, dass Kabel auch in kälteren Umgebungen Vibrationen ausgesetzt sind. Einige Isoliermaterialien leisten bis -40 ° C.

Der oben genannte Abschnitt wurde von Rick Orcini, Technischer Vertrieb mit SAB Cables zur Verfügung gestellt.

Niederspannungssignal- und Steuerkabel erfordern auch eine geeignete Abschirmung, um Störungen durch Elektromotoren zu verhindern und die Signaldämpfung zu reduzieren oder zu eliminieren. Dies ist kritisch für die Aufrechterhaltung der Integritätssignalübertragungen zur Überwachung und Steuerung von Hilfssystemen. Unabhängig davon müssen alle Kabel innerhalb der Gondel widerstandsfähig gegen Öle und Ozon sowie flammhemmend sein, um die Sicherheit zu maximieren.

Kleinere Niederspannungskabel, die in der Gondel und im Turm verwendet werden, sind so konstruiert, dass sie Torsion und Vibration standhalten und gleichzeitig stabile elektrische Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich bieten.

Allgemeines Kabel

Foto: Allgemeines Kabel

Wo werden Hochspannungskabel in einer Windkraftanlage eingesetzt?

Hochspannungskabel verbinden den Generator mit Stromwandlern. Typische Spannungen vom Generator reichen von ca. 650 bis 800V. Ein einzelnes Kabel ist normalerweise nicht groß genug, um den Strom zu verarbeiten, der für jede Phase erzeugt wird, was es notwendig macht, mehrere Kabel parallel zu verbinden, um Ströme von bis zu 2.400 A pro Phase aufzunehmen. Platzbeschränkungen und latente Wärme in der Gondel erfordern, dass das Kabel eine hohe Drahtanzahl von flexiblen Leitern mit einem großen Querschnitt und einer wärmehärtenden Isolierung kombiniert.

Wenn der abgesenkte Turm weniger als die 35 kV für das Sammelsystem beträgt, erhöht ein Aufwärtstransformator an der Basis des Turms die Spannung, um die 35-kV-Anforderung zu erfüllen. In der Unterstation wird die Spannung wieder erhöht, um den typischen Betriebsbereich von 138 bis 345 kV für Freileitungen zu erreichen.

Welche mechanischen Eigenschaften haben U-Bahnen und Freileitungen?

Das 35-kV-Unterflur-Sammelsystem (35-kV-Kabel) muss robust und für die mechanischen Anforderungen von direkt erdverlegten Anwendungen geeignet sein. Diese Kabel müssen Änderungen in den Bodenbedingungen standhalten, wie zum Beispiel trockener Boden, der Kabel heiß werden lässt, oder feuchter Boden, wo Feuchtigkeit die langfristige Lebensdauer des Kabels beeinträchtigen kann. Überlandleitungen müssen windigen Umgebungen standhalten, die bei Windparkstandorten und Umweltproblemen, wie z. B. Eisbelastung, erwartet werden.

Während Freileitungen für eine endgültige Verbindung mit dem Netz verwendet werden, ist das Sammelsystem innerhalb des Windparks statisch und unterirdisch. Wie bei jedem unterirdischen System sind Reparaturen extrem teuer. Mittelspannungskabel, die in Windpark-Sammelsystemen verwendet werden, sollten mit qualifizierten Materialien entworfen, getestet und nachgewiesen werden, um langfristige Zuverlässigkeit und Leistung für eine längere Lebensdauer unter Tage zu demonstrieren. Sie müssen den Unwägbarkeiten und Herausforderungen standhalten, die mit Techniken zur Installation im Erdreich verbunden sind, und potenziellen Gefahren wie Wassereinbruch. Wasserblockierte Leiter, konzentrische Neutralleiter, Ummantelung und fertiggestellte Kabel sind kritische Merkmale, die ein Eindringen in die Längsrichtung und Migra- tion und Wasserverdrängung entlang des Leiters und unter dem äußeren Kabelmantel verhindern können.

Welche neuen Entwicklungen in Kabeln sollten den Technikern bewusst sein?

Um ein effizienteres, umweltfreundlicheres Sammelsystem für Windkraftanwendungen zu etablieren, sollten Windtechniker und Elektroingenieure vor Ort das überarbeitete Utility-Mittelspannungskabel EmPowr Link CL Advantage beachten. Es ist ein robusteres 35-kV-Kabel für raue Bodenbedingungen. Es hat ein kleineres, leichteres Design mit flachen konzentrischen Neutralleitern, um den Kabelkern vor Installations- und Umweltschäden zu schützen. Dies bietet ein zusätzliches Maß an Kühlung, ein effizientes Abschirmsystem, geringeren Leitungsverlust und eine bessere Beständigkeit gegenüber Verformung.

Für reine Freileitungen bietet die E3X-Technologie den Versorgungsunternehmen die Möglichkeit, das Stromnetz zu optimieren, indem sie mehr Kapazität und Steuerverluste mit erheblichen Einsparungen bei den Betriebskosten und langfristigen Kosten kombiniert. TransPowr mit E3X-Technologie zeichnet sich durch eine dünne, dauerhafte Beschichtung aus, die sich auf die Oberfläche von General-Cable-Freileitungen erstreckt. Diese wärmeableitende Beschichtung erhöht das Emissionsvermögen und verringert das Absorptionsvermögen, verbessert die Energieeffizienz und Effizienz, indem eine höhere Strombelastbarkeit, eine verringerte Betriebstemperatur und geringere Verluste für eine gegebene Leitergröße oder eine verringerte Leitergröße für eine gegebene Strombelastbarkeit ermöglicht wird. Abhängig von den Betriebsbedingungen kann eine reine Freileitung mit E3X-Technologie die Projektkosten um bis zu 20% senken, bis zu 25% mehr Strom, bis zu 25% weniger Leitungsverlust und bis zu 30% weniger Betriebstemperatur.

Die letzten Abschnitte werden von Karen Wilkinson bei General Cable geliefert.

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