风能动力电缆的压接及压接质量的简易验证方法

风能动力电缆的压接及压接质量的简易验证方法

刘洪宇

身份证号：220582198707100013

摘要：风电机组安全运行过程中不能忽视的就是风能电力电缆的压接与防护，这是非常重要的一个环节。在此环节工作过程中需要考虑到压接工具、施工环境、压接方法以及操作人专业水平等不同的因素可能造成的压接质量问题。所以说，在进行压接的过程中一定要采取简洁快速的方法，这样才能够保证压接质量，针对于风能动力电缆压接技术展开深入的研究，并对于提进行相应的验证。

关键词：风能动力电缆；压接质量；简易验证

一 风能动力电缆压接情况概述

国家最近几年加大风力技术研究，现在国内封箱装机容量也有所增长，国内2019年新增吊装容量已经超过28.9GW，与一年度相比较增长率达到了37%，这其中陆上风电新增达到了26.2GW，与上一年度相比较增长率达到了36%，海上风电新增2.7GW，与上一年度相比增长了57%。相比之下，路上风电、海上风电所面临的环境更加严格，这其中涉及到温度、湿度、太阳辐射、雷电、台风等不同环境因素，考虑到高温、高湿、高盐等环境状态对于机组电气设备会有很大的影响，甚至出现一些破坏性作用，会使得材料设备出现腐蚀、老化，这样对于整套设备的正常运行会有一定的影响。尤其是风能动力电缆连接位置受到环境因素影响是最严重的，会出现导体与连接机器在电流传输过程中因为温度升高或者是表面氧化而出现的恶性循环，对于风机安全运行会有严重的危害。现在电力电缆与设备连接或者是动力电缆之间的相互连接所采用的都是压接的方法，压接质量会受到压接工具选择以及相应参数设定的影响。对于暴露在外的金属器材或者是导体与外部环境连接位置进行合理，这就是压接部位防护。在这部分进行防护的时候，主要考虑到的是环境因素，避免环境因素对于此部分的侵蚀。

二 电缆压接原理

在常温下借助于压接工具或者设备，对于特定的金属表面采取一定的压力，能够使得金属结构出现恰当的塑性变形，这样能够产生可靠电气连接，压接连接技术有着较强的机械性、电气性能优越，并且能在较差的工作环境中使用。借助于建模方法，针对于压接过程中的导线与端子进行分析，首先在一根单丝周围围绕六根单丝，形成立体结构模式，所选择的是铜材质。第二步对于模型进行网络化的处理，能够由上下左右四个方向同时产生压力。导体接压之前表面平整，一体之间有一定的差距，压接的过程中导体表面会出现塑性变形，导体之间缝隙逐渐的缩小，但是压缩过程中会出现应力集中。现阶段金属连接管与端子的压力方案是以六方压接为主，参照与六方压接行程端子压接应力模型。在压缩的过程中端子所承受的压力都是在六边形的六角中。

三 风能动力电缆压接及防护

（一）压接方法

在风电机组的塔筒内用分段连接的方法设置风能动力电缆，将相邻的两段电缆断借助于压接金属进行连接。通常来说采用压接金属端子方式能够将动力电缆以及设备端进行有效的连接。现在风能动力电缆压接设备主要分为两种，一种是电动液压钳，另一种是铆压机。电动液压钳的优势主要是设备轻巧，能够便于携带，并且能够简便的操作，对于模具的更换也非常方便，在风电机组施工现场非常适合使用。而缺点就是采用的是电池供电方法，限制了压接的次数，一般来说只能够在满电的情况下进行百次以内压接，而单个金属端子需要押金2-3次，单个金属连接管需要压减4-6次。如果说电力不充足，就会使得压接力不够，一个模具只能用于压缩一种规格的电缆，需要根据具体施工的情况设置大量的模型，而且模型的长度、宽度、高度、表面粗糙度都不同，这样对于压接的质量会有很大的影响。铆压机所具备的优势是不需要更换模具，针对于高度到相应的、宽度等因子能够自动的进行调节，在批量压接工程中可以采用铆压机。铆压机的缺点就是设备较大，不方便移动，通常是在固定作业的环境下使用。

电动液压钳、铆压机风能电力电缆压接操作步骤如下：首先需要按照设计的要求将电缆切断，选取适当的长度；其次需要将电缆的绝缘以及护套进行剥除，一般来说剥除长度要比端子内孔长2~3mm即可；将裸露的导体放入到端子内；借助于工具能够将端子顶端进行依次的压接，压接的次数需要根据模具宽度以及端子内口长度进行设置。

（一）压接防护

在压缩的过程中需要注意电缆的切面一定要保持平整，在绝缘外套包线的时候不能够对于导体有所损伤，不能使导体出现松股的情况。导体端部需要完全的放入到端子内孔顶端。压痕均匀的分布在压接区域内，不能出现非边或毛刺的情况。为了防止环境因素对于压缩部分带来金属氧化，通常会采用一定的保护措施。现在常用的都是多层保护，金属表面第一层需要紧缠防水胶带，一直到电源表面。第二层需要紧绕绝缘胶带至电缆表面。第三层采用的是热缩管进行收缩，选用的热缩管与胶带的耐温级数一定要符合标准，要高于电缆护套材料热搜管的类型，通常选用的是带胶双臂管，这样能够起到密封效果，更好的进行防护。

四 风能动力电缆压接质量验证

在压接连接设计的时候，压接的部分抗压强度基本详细，但是与导线抗压强度相比还要小一些。如果说过分的压接会使得导线横截面出现过度的收缩，使得这个部位变得非常的脆弱，会产生较高的电阻。如果说压接不充足，很容易使得端子出现脱落，抗拉强度不够。通常是因为压接不足或是过分压接出现压接质量。机械性能与电气性能试验都属于是破坏性的实验，需要较高的成本，实验时间长，只能是型式试验，不能在日常质量检测过程中使用。日常压接质量验证需要采用一种简单的检测方式，对于日常的压缩质量进行测试研究发现端子压接压痕深度和电缆机械性能以及电气性能之间都会有一定的关联性。

压痕深度一定要在一定的范围内，机械强度以及电压性才能够保证。端子外径与六方压痕对边高度相减就是压痕深度。六方压痕对边高度能够借助于游标卡尺直接进行测量，将压痕的高度作为压接质量日常检测的重要依据，并且液压钳压接模具对边距离以及铆压机主要设定参数是压痕高度。使用端子截面分析的方式能够得出压痕高度与导体截面积相关联行，在不具备机械性能以及电器性能试验的情况下，可以计算出合理的压痕高度值。

行内现阶段针对于铜管端子截面填充范围并没有做出相应的标准，按照测试可得导体填充率如果超过90%，铜端子压接后的抗拉强度需要符合GB/T9327-2008要求。

需要注意的是不同厂家的风能电力电缆结构设计以及端子结构设计是有很大的误差性的。所以说在进行计算的时候，可此种方法以及压痕高度数值是六方压接理论性数值，有一定的参考价值。

结束语

风机电力传输需要依靠风能动力电缆完成，风能电力电缆是主要的载体，风机并网发电因为压接不良可能会出现短期内电缆内氧化发黑的问题，这是经常见到的现象。拉力试验以及热循环过程中会受到实验条件的限制，对于风机组装现场压接质量无法进行有效的验证。对于压接高度进行验证的时候，通常用一把游标卡尺就能够完成，这是非常方便的操作方法。与拉力试验，热循环试验等方法相结合，需要将压痕高度数值设计的更加精准。为了使得动力电缆使用寿命得到延长，可以借助于压机质量的验证，并且对于压缩部分做好防护，达到效果，对于风机整体安全运行会有很大的帮助。在对于风能动力电缆压接以及防护方式进行研究的时候，能够找到一种快速便利的压接验证方法，这样在同行进行技术研究的过程中会有一定的理论依据，能够帮助行业更快发展。

参考文献

［1］ 李颖，黄祥声.海上风电机组服役环境条件监测方案研究［J］.环境技术， 2019（1）：69-74.

［2］王刚.电力机车用组装电缆压接可靠性控制浅析［J］.技术与市场，2016（6）：68-69.