母线槽应用于风电机组的优势分析

发布时间:2021-08-04 12:04:13

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 母线槽应用于风电机组的优势分析 作者:陈友兴 来源:《中国科技博览》2013 年第 29 期 摘要:风力发电机组需要从机舱至塔底连接动力电缆,用于将发电机发出的电能送至电 网。现兆瓦级风力发电机组一般高度在 60 米以上,由于传输距离远、传输电流大等因素,需 要多根大截面电缆并联使用,安装麻烦且浪费资源,目前可以广泛使用一种风电专用母线槽代 替电缆,此种母线槽具有配电效率高、安装方便、重量轻等诸多优势。 关键词:风力发电 母线槽 优势 中图分类号:TM315 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)29-250-01 1.母线槽简介 母线槽外壳采用全封闭结构,内部的 4 根铝合金导体排列为“三明治”结构,导体相间使用 杜邦聚脂胶片绝缘材料。母线槽采用标准段长度的模块式结构,段间设置连接头,连接头部位 采用电镀银或镀锡表面,双面搭接,增大接触面积。连接头采用单螺栓紧固,辅助以一个碗形 垫片,将压力均匀的分散在接触面上,以便适应于风电机组晃动的工况。 母线槽内部结构及安装后外观如下图: 母线槽结构图 母线槽安装后外观图 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 母线槽主要包括:下端接线箱、上端接线箱、母线直身段、弹性支架,以及预留连接段组 成。 以 1.5MW 风力发电机组所需的电压和电流等级为例,其发电机定子回路为 1250A, 转子 回路为 500A。额定工作电压 690V,额定绝缘电压 1000V。下面以满足此规格的电缆与梅兰日 兰 I-LINE 型母线槽为例进行对比。 2.风电母线槽优势 2.1.寿命 电缆一般设计寿命为 20 年,但因其采用橡胶或聚氯乙烯的绝缘和护套,会受使用环境温 湿度以及受电流冲击发热老化等因数影响,寿命一般能达到十几年已经是极限了。且一旦电缆 损坏只能整根更换。 母线槽采用整体密封结构,外壳采用高强度冷轧钢板,钢板镀锌处理后再静电喷涂聚酯粉 末,具有很高的耐腐蚀能力。内部导体采用铝合金材质。寿命可以保证在 20 年以上。且母线 槽采用每 3 米为一个标准段的模块式结构,一旦某处母线槽损坏,可以只更换损坏的那一节, 具有很好的灵活性。 2.2.重量 风机高度大约 60 米,发电机定子用 185 *方电缆 13 根,电缆每米重量约为 2.2kg,转子 用 120 *方电缆 7 根,电缆每米重量约为 1.5kg,20 根电缆重量共计约 2346kg。 母线槽导体采用铝合金的材料,具有重量轻、强度高的优点,发电机定子回路 1250A 母 线槽的重量约为 18kg / 米,转子回路 500A 母线槽的重量约为 12kg / 米,两条母线槽 60 米的 总重量约 1800kg。比使用电缆减少约 546kg,降低了风电机组整机的总重量,减轻了塔筒的负 荷。节省了有色金属资源。 2.3.安装 电缆的安装 风机高度大约 60 米,发电机定子用 185 *方电缆 13 根,转子用 120 *方电缆 7 根,这么 重的电缆需要从机舱敷设至塔底,如果整根敷设几乎是不可能的,只能在塔筒法兰处截断,分 段安装,增加接线箱。塔筒地面水*放置时就将其敷设好,吊装后进行连接。电缆数量众多, 电缆头需要进行压接冷压端子和绝缘处理,接线费时费力。且电缆重量大,不易施工。 母线槽的安装 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 母线槽可以在塔筒地面水*放置时预装在塔筒里,待吊装完毕后,再将两节塔筒间的母线 直身段联络节装上,联络节固定方式简单,方便安装。且母线槽体积小重量轻,方便安装施 工。 2.4.环保 由于电缆的绝缘层及外护套采用橡胶和聚氯乙烯的材料,在高温高电流下,会有毒气和有 害物质散发出来。污染空气。 母线槽采用铝合金导体和钢外壳,则不会有此现象。利于环保。 2.5.电磁干扰 电缆采用圆形结构,无外壳。涡流大,电磁谐波干扰大, 且电缆数量较多,对外电磁干 扰就更大了。风电机组需要考虑抗干扰性能,才能保证机组的可靠运行。 母线槽的扁*结构涡流小,对外的干扰小,且采用金属外壳全密封结构,外壳可靠接地。 对内部的铝合金导体有极高的干扰屏蔽作用,所以对外电磁干扰较小。利于风电机组的稳定运 行。 2.6.价格 风电机组使用同等性能品质的电缆与母线槽的价格进行对比,均以 50 米长度为例进行价 格汇总如下: 发电机定子用 185 *方电缆 13 根,每米约 188 元,转子用 120 *方电缆 7 根,每米约 127 元,敷设电缆需要用电缆夹约 1000 元,塔筒间需要增加接线箱 4 个约 2000 元,需要增加接线 箱内的电缆冷压端子 80 个约 800 元,使用 50 米电缆的价格约为¥170,450 元。 母线槽包含标准长度的直身段、连接头、上下终端的接线箱的成套 50 米总价格约为 ¥156,000 元 采用同等性能品质的母线槽比电缆节省¥170,450 – ¥156,000 = ¥14,450 元。 2.7.安全 电缆一旦出现短路接地等故障,会产生弧光,导致电缆的橡胶外护套燃烧,引起火灾。或 者其他地方的明火也会通过电缆的橡胶护套传播,不利于防火。如果采用阻燃等级高的电缆, 其造价又非常昂贵。不适于大量应用。 母线槽导体及外壳均为金属材质,不可燃,不传播明火,安全性高。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.8.其他 母线槽的标准分段模块结构需要在安装时确保施工质量,接头螺栓需要按照力矩要求施 工,以免接头处松动引起故障; 塔筒上需要预先焊接支柱,作为母线槽的安装支架。 母线槽的接头处可以粘贴价格低廉且实用的“变色测温贴片”,此贴片用颜色变化来反映温 度的变化,这样维护人员可以方便的通过观察掌握母线槽的温度,便于维护。 3.总结 现今母线槽产品在各个领域均有广泛使用,且突显其诸多优势,随着铝母线技术的不断发 展,在提纯增加导电率及添加元素构成合金铝等方面继续优化,

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