风能行业在 2020 年结束了又一个标志性的一年，整个行业的调试总容量为 16,913 兆瓦。超过 60,000 台风力涡轮机在 41 个州运行，原始设备制造商、资产所有者和独立服务提供商遵循行业技术进步，以最大限度地提高新涡轮机的效率并延长其老化机队的使用寿命。
风力涡轮机制造商不遗余力地设计他们的涡轮机，以承受资产所有者在投资需要如此多坚固组件的技术时所期望的 20 至 30 年的调试寿命。据估计，单个风力涡轮机中有 8,000 多个不同的组件暴露在一些最恶劣的环境中。2016 年 5 月，ANSI 发布了 UL 6141(允许人员进入的风力涡轮机标准)作为美国标准。UL 6141 指导了与电气安全相关的工作，并对以前接受的电缆设计和安装方法引入了一些限制。这一努力为更好的电缆安装实践铺平了道路，并改进了电缆的整体设计。
电缆运维
状态监测系统 (CMS) 和预防性维护 (PM) 程序可以排除故障并使这些机器及其组件长时间运行，但就像汽车上的轮胎一样，经过一定的时间和使用后，它们只需要更换。
风力涡轮机内部电缆退化的一个主要例子位于滴水回路，塔式电缆在此处穿过称为“鞍座”的电缆导向器，到达偏航甲板下方的机舱。这种悬挂的“摇摆”电缆束允许机舱在将轮毂和叶片定位在风向时旋转。随着机舱旋转的发生，这些电缆会不断地扭曲、弯曲，有时还会撞击偏航甲板的中心。如果在安装过程中未对电缆进行适当的管理和间隔，则会发生热老化和磨损，因为这些电缆会相互缠绕，产生摩擦和热量，从而缩短电缆护套和/或绝缘层的寿命。随着新车队的进步，电缆管理已大大改善，但老旧运营车队中仍然存在持续存在的问题。
风力发电厂使用的电缆和电线种类繁多，但最常见的是热塑性塑料、PVC 或 PUR 绝缘，或弹性体，如橡胶电缆。原则上，所有类型的材料都会经过化学和物理老化过程。此外，塑料的老化还受到其他内部和外部因素的影响。负载的强度、持续时间和类型，以及周围介质和其他环境条件，都会影响电缆的使用寿命。
影响电缆老化过程的因素包括：
扭转——根据风力涡轮机制造商的说法，扭转电缆在大约 20 年的使用寿命内经过 2,000 到 10,000 次扭转循环的功能测试。
振动——转子跳动导致机舱和塔架振动;这些必须由风力涡轮机制造商确定，以生成相应的测试设置。
磨损——用于生产抗扭电缆的材料应具有低磨损性，以便在护套材料化合物的摩擦和磨损测试中提供最佳结果。
油——另一个老化因素是油污染，它会影响电缆和电线的使用寿命。耐油性测试应使用普通工业油进行，但也应使用风力涡轮机中使用的特殊油进行。不可低估的是齿轮、电机和转子轮毂等旋转部件积聚的油雾。
温度— 热老化通常根据实际的阿累尼乌斯曲线计算，该曲线近似描述了物理过程，尤其是化学过程中的定量温度依赖性，它主要取决于负载强度。老化速度很大程度上取决于热负荷，尤其是导体温度。如果允许的温度永久过载，导体绝缘的老化会加速，从而降低其使用寿命。如果工作温度升高，例如 10°C(70°C 到 80°C)，根据“范特霍夫规则”，绝缘层的使用寿命将减半。在确定横截面尺寸时，应考虑到实现较长的使用寿命。
其他影响因素：
环境空气中的氧气浓度
环境介质(盐雾)
杂质(沙子、溶剂等)
紫外线照射(室外系统照射或格子桅杆塔)
辐射暴露强度和波长
臭氧污染(高能辐射、电磁场)
湿度/水凝结(水树)
综上所述，电缆和电线的使用寿命只能通过功能和性能测试来大致确定。加热柜中的人工老化只是老化链中的一个组成部分。然而，当电缆用于其预期应用时，可能会出现与不同类型负载的叠加和相互作用，用户通常无法定义或排除这些负载。这些基本上导致所用材料的加速老化。基本上，设置相应材料混合物的稳定性，或定义老化测试，使电缆在指定温度下保持 20,000 小时，参见 DIN VDE 0304-22 / DIN EN 60216-2 或 DIN VDE 0304-21 / DIN EN 60216-1。
铝作为铜的替代品
铜因其出色的导电性和延展性而成为电缆和电线的标准。但是，与铝相比，它相对昂贵。在许多情况下，改用比铜更轻且成本明显更低的铝是一种可行的选择。成功使用铝是了解这种导电金属的能力以及如何应对它所带来的挑战的问题。铜在 2021 年的三个月平均价格为每吨 4,417 美元，几乎是铝的四倍，平均每吨 1,138 美元(截至 2021 年 8 月)。价格的这种显着差异是由于与铜相比，原铝的供应量更大。原材料市场的波动进一步加强了对当前价格的评估。
随着金属价格的上涨，越来越多的工业客户正在敏锐地评估成本和重量的降低，将带有 B 级导体绞合的铝电缆用于固定应用，并使用更多具有更细绞合导体的电缆用于需要抗扭转的应用，例如在机舱中. 作为原材料，铝的重量比铜轻约 70%。这有助于许多寻求减轻所有组件重量的应用领域的努力。自然，当用于电缆时，较轻的重量使其更易于安装。
高压电缆长期以来一直由铝制成。较轻的重量显着降低了施加在电线和桅杆上的拉力。但即使是汽车制造和航空航天工业等行业也正在转向铝线。空中客车 A380 中的所有线束都已由铝制成。铝线可以比铜线轻 60%，但具有相当的载流能力。即使对于需要柔性电缆连接的应用，铜也不应该总是首选。
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