文| 陳林，王寶歸，喻勇
電力電纜的實際載流量因受敷設(shè)方式、運行條件和周圍環(huán)境等因素的影響而不易確定。電纜的載流量偏大，會造成纜芯工作溫度超過允許值，絕緣的壽命就會比預(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。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，風(fēng)電機組越來越被應(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影響到電力電纜的載流量。一個科學(xué)、準(zhǔn)確的電力電纜載流量計算，才能既保證風(fēng)電機組電氣系統(tǒng)安全可靠運行，又節(jié)約成本。
電力電纜載流量的理論計算
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算方法，并充分考慮實際應(yīng)用環(huán)境因素影響。理論計算主要基于IEC標(biāo)準(zhǔn)，國際電工委員會(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))計算標(biāo)準(zhǔn)IEC60287(國內(nèi)相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是JB/T10181—2000)。目前各國電纜產(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)電機組電力電纜載流量影響因素分析
目前風(fēng)電機組電力電纜的敷設(shè)環(huán)境非常復(fù)雜，本文將從幾個影響風(fēng)電機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)境對電力電纜載流量的影響，為風(fēng)電機組電氣系統(tǒng)的設(shè)計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。空氣溫度的高低對電纜產(chǎn)生熱量散發(fā)能力具有直接影響。空氣溫度越高，則它與電纜的對流換熱速度就越慢，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，電纜產(chǎn)生的熱量散發(fā)越快，載流量就越大。風(fēng)電機組中電纜選型設(shè)計中，需要充分考慮發(fā)電機、齒輪箱的部件發(fā)熱，塔筒的熱效應(yīng)等對電纜實際運行環(huán)境的影響。（見表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。這些因素通過不同方式影響電纜區(qū)域的溫度場分布，從而對電纜載流量產(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)電機組的電纜敷設(shè)往往是幾種方式的組合。在機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、散熱的對流作用減弱，對于敷設(shè)在塔筒內(nèi)部電纜，以空氣為冷卻介質(zhì)，其溫升就會隨之升高，載流量會下降，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，可以部分補償由海拔高度升高對電力電纜溫升的影響。因此海拔升高對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)系見表4：
此外，高海拔地區(qū)輻射強度比較強烈，使空氣容易電離而導(dǎo)致外絕緣強度和電暈起始電壓降低。同時，隨著海拔的升高，絕對濕度與介電強度的降低都會導(dǎo)致絕緣強度的降低。因此需要考慮風(fēng)電機組電力電纜的絕緣強度。
四、其它因素的影響
在風(fēng)電機組電力電纜載流量的估算中，風(fēng)電機組電力系統(tǒng)的電流諧波含量、功率因素以及電纜不均流性的大小，是影響電力電纜實際載流量的重要因素，這些因素都會使電纜的實際載流量高于風(fēng)電機組的額定電流。
