国内外风力发电用电缆的对比与分析

国内外风力发电用电缆的对比与分析

周友芝

（安徽华能电缆集团有限公司，安徽 无为238371）

（作者简介：周友芝，男，1957年12月出生，江苏靖江人，系安徽华能电缆集团有限公司总工程师，工程师。1985.10至2004.11在江苏宝胜集团任技术科长、技术处长、分厂厂长，2004.12至2007.9在安徽华菱电缆集团有限公司任生产副总经理和技术副总经理，2007.10至现在任安徽华能电缆集团有限公司总工程师。 在江苏宝胜工作期间参与了特种屏蔽控制电缆、矿物绝缘电缆等四项国家重点新产品的研制与开发，荣获江苏省机械工业科技成果二等奖一项，扬州科技成果二等奖、三等奖多项，曾多次荣获江苏省、扬州市和宝应县先进科技工作者；在安徽华能工作期间，研制开发的风能电缆新产品有二项荣获2008年和2010年度国家重点新产品（编号：2008GRC30041和2010GRC30039），一项荣获2010年度国家火炬计划项目（编号：2010GH031056）以及二项安徽省火炬计划项目、四项安徽省高新技术产品和四项科技成果证书。本人还有一项发明专利（200910116336.3）以及17项实用新型专利。联系电话：0565-6864260，13731998211，通讯地址：安徽省无为县高新工业区，邮编：238371）

摘要：本文介绍了国内、欧盟和美国UL风力发电用电缆执行的标准、使用特性、电缆结构、主要材料和电缆性能，通过对比，详细分析了国内外风力发电用电缆的结构设计、材料选用和技术性能的差异和优劣。对用户在选用时应注意的事项。 关键词：国内外；风力发电；电线电缆；对比；分析。

Comparison and Analysis of Wind Power Generation Cables at Home and Abroad

ZHOU You-zhi

（Anhui Huaneng Cable Group Co.， Ltd，Wuwei 238371，China）

Abstract：The Executive standards, using features, constructions, basic materials and properties for finished product of wind power generation cables in China, EU and UL will be introduced during this article. Elaborate analysis upon construction and design, materials use and discrepancies in technical performances as well as weaknesses and advantages for wind power cables both at home and abroad will be carried out by comparison between each other. Besides, some important notices for users while making cable selection will be also available. Keywords: at home and abroad; wind power generation; cables; comparison; analysis.

0 引 言

能源是人类赖以生存和社会发展的物质基础，20世纪地球上的人口增加了四倍，能源消耗却增长了16倍。根据2001年联合国公布的报告，世界上已经探明的石油资源只能使用44年，天燃气62年，煤炭230年。开发可持续发展的新能源，已是当务之急。地球上还有很多其他有价值的能源有待人类去开发和利用，如风能、太阳能、地热能、潮汐能等等。随着科学技术的发展，风力发电已经得到重视和开发，根据世界能源委员会发布的资料显示，世界上的风能资源有96亿kW，它所能提供的能量是全球每年总能耗的15倍。中国风能资源丰富，风能总储量约有43.5亿kW，其中可开发和利用的陆地上风能储量有3亿kW，加近海域，我国风能储量有10亿kW以上，发展潜力巨大。

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为配合国内风电项目的实施，国内电线电缆行业也在大力研制开发风力发电设备专用电缆（以下简称风能电缆），以跟上风电发展的需要，打破依赖进口风能电缆的局面，本文就国内外风力发电用电缆的发展现状作对比和分析，供电缆行业的在开发风能电缆和风电用户选用时进行参考。

1 国内外风力发电用电缆发展现状 1.1 国内风力发电用电缆

目前，国内用风力发电用电缆已经从进口转为国内采购，已经有几十家电缆企业相继开发出耐扭曲软电缆，有的以德国标准/欧盟标准VDE 0282 Part 12 / HD 22.12为依据，作为开发产品的技术要求，加上德国莱茵技术有限公司提供的性能补充要求，编制成企业标准，大多数企业都开发了1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆，也有一些电缆企业为配合大机组的研制，正在研发10kV及以上电压等级的风力发电用耐扭曲软电缆，其中包括21/35kV级的耐扭曲软电缆。由于风力发电用耐扭曲软电缆的尚无国家标准，大多数电缆企业现在都以国家电线电缆质量监督检验中心的技术规范TICW1-2009为蓝本，进行开发、设计、生产和销售。有关内容祥见表1。

表1 国内电缆企业生产的风力发电用乙丙橡胶绝缘耐扭曲软电缆

电缆型号 执行标准或规范 额定电压 FDEH 企标或TICW1 0.6/1、1.8/3kV 1、环境温度 耐低温分为三个等级：使用特性 分别为-25°C、-40°C 2、工作温度分为：+90°C 3、弯曲半径：6 D 导体结构 绝缘材料 护套材料 阻燃性能 常温耐扭性能 裸铜绞合线，5类 90℃乙丙橡皮 氯磺化橡皮 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m， 10000次 -25℃或-40℃ 低温耐扭性能 ±1440 °/12m， 2000次 护套耐油性能 耐矿物油 100±2℃，24h -25℃低温拉伸和冲击试验 25±2℃，24h， 绝缘耐臭氧性能 臭氧浓度0.02～ 0.030 % 耐日光老化和耐

耐紫外光和气候试 FDES 企标或TICW1 450/750V、0.6/1、1.8/3kV 1、环境温度 耐低温分为三个等级：分别为-25°C、-40°C 2、工作温度分为：+70°C和+90°C 3、弯曲半径：6 D 裸铜绞合线，5类 70℃或90℃乙丙橡皮 热塑弹性体 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m，10000次 -25℃或-40℃ ±1440 °/12m， 2000次 耐矿物油 100±2℃，24h -25℃低温拉伸和冲击试验 25±2℃，24h， 臭氧浓度0.02～0.030% 耐紫外光和气候试 FDEF 企标或TICW1 450/750V 1、环境温度 耐低温分为三个等级：分别为-25°C、-40°C 2、工作温度分为：+70°C 3、弯曲半径：6 D 裸铜绞合线，5类 70℃或90℃乙丙橡皮 氯丁橡皮 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m， 10000次 -25℃或-40℃ ±1440 °/12m， 2000次 耐矿物油 100±2℃，24h -25℃低温拉伸和冲击试验 25±2℃，24h， 臭氧浓度0.02～0.030% 耐紫外光和气候试 FDEU 企标或TICW1 0.6/1、1.8/3kV 1、环境温度 耐低温分为三个等级：分别为-40°C、-55°C 2、工作温度分为：+90°C 3、弯曲半径：6 D 裸铜绞合线，5类 90℃乙丙橡皮 聚氨酯弹性体 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m，10000次 -40℃或-55℃ ±1440 °/12m， 2000次 耐矿物油 100±2℃，24h -40℃低温拉伸和冲击试验 25±2℃，24h， 臭氧浓度0.02～0.030% 耐紫外光和气候试 2

护套耐寒性能 气候性能 负重试验 1008h 导体截面×15N 450/750V为2.5kV 1008h 导体截面×15N 450/750V为2.5kV 0.6/1kV为3.5kV 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 1008h 导体截面×15N 450/750V为2.5kV 0.6/1kV为3.5kV 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 1008h 导体截面×15N 450/750V为2.5kV 0.6/1kV为3.5kV 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 试验电压 0.6/1kV为3.5kV 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 用途 续表1 国内电缆企业生产的风力发电用硅橡胶绝缘耐扭曲软电缆

电缆型号 执行标准 额定电压 FDEGG 企标或TICW1 0.6/1、1.8/3kV 1、环境温度 耐低温分为二个等级：分别为使用特性 -40°C、-55°C 2、工作温度分为：+90°C 3、弯曲半径：6 D 导体结构 绝缘材料 护套材料 阻燃性能 常温耐扭性能 低温耐扭性能 -40℃或-55℃ 护套耐油性能 护套耐寒性能 耐日光老化和耐气候性能 负重试验 试验电压 用途 裸铜绞合线，5类 硅橡胶 硅橡胶 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m，10000次 ±1440 °/12m，2000次 —— -40℃低温拉伸和冲击试验 耐紫外光和气候试 1008h 导体截面×15N 0.6/1kV为3.5Kv 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 FDGU 企标或TICW1 0.6/1、1.8/3kV 1、环境温度 耐低温分为二个等级：分别为-40°C、-55°C 2、工作温度分为：+90°C 3、弯曲半径：6 D 裸铜绞合线，5类 硅橡胶 聚氨酯弹性体 GB/T 18380.11-2008 ±1440 °/12m，10000次 ±1440 °/12m，2000次 耐矿物油：100±2℃ -40℃低温拉伸和冲击试验 耐紫外光和气候试 1008h 导体截面×15N 0.6/1kV为3.5Kv 1.8/3kV为6.5kV 用于耐扭曲主电缆 1.2 欧盟的风力发电用电缆

欧盟，以德国为例，用于风力发电的电缆品种比较多，有耐扭的电缆，也有不耐扭的电缆，有动力电缆、控制电缆（包括屏蔽性的控制电缆）和信号传输电缆，有橡胶绝缘和护套的电缆，也有采用特种聚氯乙烯绝缘和耐油护套的软电缆，也有采用弹性体材料作为护套的电缆。具体介绍祥见表2。

表2 欧盟电缆生产制造商常用的风能电缆

电缆型号 执行标准 额定电压 使用特性 H07BN4-F H07RN-F 110 CY VDE 0281 300/500 V LiYCY VDE 0812 250V 1、固定安装时可用VDE 0282 . 12 / HD VDE 0282 Part 4 / HD 22.12 450/750 V 22.4 S4 450/750 V 1、环境温度-40°C 1、环境温度 -25°C 1、固定安装时可用 3

2、工作温度+90°C 2、工作温度 +60°C 于环境温度-30°C 于环境温度-40°C3、弯曲半径：6 D 3、弯曲半径：6 D 或移动安装时可用于-5°C 2、工作温度+80°C或70°C 3、弯曲半径6D 导体结构 绝缘材料 电磁屏蔽 护套材料 阻燃性能 耐扭性能 耐油性能 耐磨、耐寒 裸铜绞合线 5类或6类 橡皮型号：EI 7 —— 橡皮型号： EM 7 IEC 60332-1-2 ±150 °/m 耐多种传动用油 耐磨、耐寒 耐臭氧HD 22, EN 耐臭氧 60811-2-1 and EN 50396-8.1.3 耐日光老化 耐气候 屏蔽性能 试验电压 耐日光老化 耐气候 —— 2500V 属于环境温度用途 -40℃，工作温度90℃的耐扭曲主电缆 —— 耐日光老化 耐气候 30 MHz 时 ≤250 Ω/km 4000V —— —— —— —— 裸铜绞合线 5类 橡皮型号：EI 4 —— 橡皮型号：EM2 IEC 60332-1-2 —— 耐油 EN 60811-2-1 —— 裸铜绞合线 5类 PVC 镀锡铜线编织 PVC IEC 60332-1-2 —— —— —— 或移动安装时可用于-5°C 2、工作温度 +80°C或70°C 3、弯曲半径：6D 裸铜束合线 PVC 镀锡铜线编织 PVC IEC 60332-1-2 —— —— —— —— 2500V 属于环境温度-25℃，工作温度70℃耐扭曲主电缆 —— 1500V 不适用于低温 下耐扭软电缆 不适用于低温下耐扭电缆 续表2 欧洲电缆生产制造商常用的风能电缆 电缆型号 执行标准 额定电压 WPC-YKLIKYK非屏蔽型 企业标准 600/1000V 1、环境温度：固定安装时为:-40°C，移动安装时为: 使用特性 -15°C。 2、工作温度为+80°C 3、使用寿命20年 4、符合CE和RoHS 导体结构 绝缘材料 电磁屏蔽 护套材料 阻燃性能 耐扭性能 IEC60228 5类 耐寒PVC —— 耐寒耐油阻燃PVC 无卤阻燃IEC60332-1 最大±144/m 0WPC-YKLIKDYK屏蔽型 企业标准 600/1000V 1、环境温度：固定安装时为:-40°C，移动安装时为: -15°C。 2、工作温度为+80°C 3、使用寿命20年 4、符合CE和RoHS IEC60228 5类 耐寒PVC 镀锡铜丝屏蔽90% 耐寒耐油阻燃PVC 无卤阻燃IEC60332-1 最大±100/m 0WPC-LI3GC5G 企业标准 450/750V 1、环境温度：固定安装时为:-50°C，移动安装时为: -40°C。 2、工作温度为+80°C 3、使用寿命20年 4、符合CE和RoHS IEC60228 5类 特殊橡胶混合物 屏蔽或非屏蔽 特殊橡胶混合物 阻燃IEC60332-1-1/2 非屏蔽最大±144/m 0 4

屏蔽型最大±100/m 耐油性能 耐油 —— 最大100m 抗紫外线 —— 1500V 可用于高强度扭转的 风力系统中 耐油 —— 最大100m 抗紫外线 良好 2500V 可用于高强度扭转的 风力系统中 耐油、冷冻剂 EN60811-2-1 耐寒 最大100m 抗紫外线和各种恶劣气候 0.81μf/km —— 可用于高强度扭转的 风力系统中 0耐寒 悬空长度 耐日光老化和耐气候 屏蔽性能 试验电压 用途 续表2 欧洲电缆生产制造商常用的风能电缆

电缆型号 执行标准 额定电压 3225SK-C-PUR-SPEZIAL 企业标准 300/500V 3340SK-TP-C-PUR-SPEZIAL 企业标准 250V 1、环境温度：固定安装时为:-50°C，1、环境温度：固定安装时为:-50°C，移使用特性 移动安装时为: -40°C。 2、 工作温度为+80°C 3、使用寿命20年 4、符合CE和RoHS 导体结构 绝缘材料 电磁屏蔽 护套材料 阻燃性能 耐扭性能 耐油性能 耐寒 悬空长度 耐日光老化和耐气候 屏蔽性能 试验电压 绝缘电阻 用途 IEC60228 6类 特殊橡胶混合物 屏蔽或非屏蔽85% 聚氨酯混合物PUR DIN VDE0482第265-2-1 屏蔽型最大±100/m 耐油、冷冻剂EN60811-2-1 耐寒 最大100m 抗紫外线和各种恶劣气候 0.81μf/km 2000V 20℃≥20MΩ/km 可用于高强度扭转的风力系统中 0动安装时为: -40°C。 2、 工作温度为+80°C 3、使用寿命20年 4、符合CE和RoHS IEC60228 6类 低烟无卤阻燃混合物 屏蔽或非屏蔽85% 聚氨酯混合物PUR DIN VDE0482第265-2-1 屏蔽型最大±100/m 耐油、冷冻剂EN60811-2-1 耐寒 最大100m 抗紫外线和各种恶劣气候 1500V 20℃≥20MΩ/km 可用于高强度扭转的风力系统中 01.3美国的风力发电用电缆

美国的风力发电用电缆根据美国国家电工法规的 NPFA 70，电缆型号为WTTC， WTTC 是

指可安裝在风力发电机的电缆托架或电线槽的电缆。在 UL 的认证体系中，WTTC 涵盖在 ZGZN 产品类別下，评估的依据要求为 UL2277 – 软性马达供应电缆及风力发电用电缆评估

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大纲：额定值为：90℃、干燥；90℃、潮湿或干燥；1000V。

WTTC 的评估尚包括诸如抗日照 (耐气候) 等级，以利太阳直晒环境下的使用；抗油老化等级，以适用在含油环境中；烟雾限制等级，以利火灾中电缆烟雾排放状況的判断；或处于零下 40oC 低温的特定等级规范 。

具体介绍祥见表3。

表3 美国UL风力发电用电缆

电缆型号 执行标准 额定电压 使用特性 导体结构 绝缘导线 环境温度：-40°C 工作温度： +90°C（干燥或潮汐环境下） 敷设于风力涡轮发电机的电缆托架或管道内。 18AWG～1000kcmil，符合UL62：2006或UL1063中的弯曲导体 1000V电缆应采用符合90℃600V的绝缘导线的性能要求 工作温度为90℃，能通过耐寒-40℃、耐热变形、耐挤压、耐冲击试验（或有耐护套材料 油、耐日光老化）的相关的热固性或热塑性材料。如CP、CPE、PVC、TPE、XL的混合物。 阻燃性能 烟雾排放试验 耐扭性能 耐油性能 按UL1685进行20min的垂直托架燃烧 对有“-LS”表面标记的系列电缆中最小、中间、最大尺寸的电缆按UL1685进行发烟试验。 无 为可选项，75±1.0℃、60d或100±1.0℃、96d的抗油老化试验 成品电缆在-25±2℃下的低温弯曲试验，电缆外径≤17.78mm时，在5倍电缆外低温弯曲试验 径的芯棒上弯曲4圈，电缆外径>17.78mm时，在5倍电缆外径的芯棒上进行180度的弯曲。 低温冲击性能 耐日光老化和耐气候 护套的变形试验 热塑性护套热冲击试验 挤压试验 试验电压 用途 按UL1581第593节规定进行绝缘和护套-40℃低温冷冲击试验 为可选项，按UL1581第1200节规定进行抗紫外线和各种恶劣气候 按UL1581第560节规定进行 按UL1277第21.2节规定进行 按UL1277第23节规定进行 2000V～3500V，60s 可用于高强度扭转的风力系统中 WTTC UL2277：2007和UL1277：2001 1000V 2、主要性能对比与分析 2.1主要性能比较

主要性能比较见表4。

表4 主要品种性能比较表

国别 工作温度℃ 额定电压 中国 90、70 450/750V、0.6/1kV、1.8/3kV 欧盟 90、80 450/750V、、0.6/1kV 美国UL 90 1000V、2000V 6

阻燃性能 GB/T 18380-2008 idt IEC60332-1 ±1440 °/12m，10000次 IEC60332-1 或DIN VDE0482第265-2-1 非屏蔽最大±144/m 屏蔽型最大±100/m 无低温耐扭试验要求 EN60811-2-1/ IEC60811-2-1 100±2℃/24h -25℃ -40℃ 耐日光老化 720h 悬空长度最大100m 450/750V为2.5kV 0.6/1kV为3.5kV 无 无 有 00UL1685 常温耐扭性能 低温耐扭性能 -40℃或-55℃ 无耐扭试验要求 ±1440 °/12m，2000次 GB/T2951.21/ 无低温耐扭试验要求 选择项，UL1581 75±1℃/60d或 100±1.0℃/98d -25℃ -40℃ 选择项，耐日光老化 720h 无 1000V为3000V～6000V 有 有 无 护套耐油性能 IEC60811-2-1 100±2℃/24h 成品电缆低温弯曲 护套低温拉伸和冲击 耐日光老化 负重试验 -25℃、-40℃、-55℃ -25℃、-40℃ 耐日光老化 720h或1008h 导体截面×15N 450/750V为2.5kV 试验电压 0.6/1kV为3.5kV 1.8/3kV为6.5kV 无 无 无 发烟量试验 成品挤压试验 RoHS 2.2分析

2.2.1工作温度及额定电压

对于风能电缆的工作温度及额定电压，目前国内标准规定为70℃和90℃，以90℃为主，

额定电压有450/750V、0.6/1kV、1.8/3kV，欧洲标准规定为80℃和90℃，450/750V，欧洲厂商企标中还有0.6/kV，而美国标准中规定：90℃， 1000V。 2.2.2主要结构尺寸及要求

国内风能电缆标准与欧共体风能电缆标准在电缆结构尺寸的规定上基本相同，只是我国相关标准规定的更祥细，而美国UL标准规定不一样。 2.2.3导体结构及要求

中国与欧洲相同，均采用了IEC60228中5类导体的规定。而美国UL2277标准采用了UL62《软线和软电缆》标准中规定的软导体。 2.2.4绝缘结构尺寸及要求

相同绝缘材料时，中国与欧洲厂商绝缘结构尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同，均为热固性材料。只是国内用风能电缆增加了1.8/3kV电缆规格，提高了绝缘厚度和耐压等级。而美国UL2277中规定材料应按照工作温度和额定电压，并参照UL1277的标准要求选用。对材料的性能指标按UL1581的规定，规定内容较少，只有老化前后的最小断裂伸长率和最小抗张强度。 2.2.5护套结构尺寸及要求

相同护套材料时，中国与欧洲厂商绝缘结构尺寸及要求基本相同，材料要求也基本相同。有热固性材料，也有热塑性材料。

而美国UL2277中规定材料应按照工作温度和额定电压，并参照UL1277的标准要求选

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用。对材料的性能指标按UL1581的规定，规定内容较少，只有老化前后的最小断裂伸长率和最小抗张强度。有热固性材料，也有热塑性材料。 2.2.6成品电缆的性能要求

（1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） 3、结论

1.国内在上海电缆研究所国家电线电缆质量监督检验中心和电缆企业通过近几年的共同努力，打破了欧盟风能电缆产品一统国内市场的局面，并基本国产化，已经能满足国内风电发展的需求，无论在电缆的质量上，还是供应能力上，都能满足国内需要。

2.在欧盟厂商大量采特种PVC材料生产风能电缆，并在中国广泛推荐使用，而国内风电设备厂也用这些型号在国内电缆厂家采购。需要提请注意的是：由于国内耐寒耐油PVC材料只能用于-25℃的耐低温电缆，而做不到-40℃的耐低温电缆，且柔软度不好，所以在国内耐扭型的风能电缆中均未采用PVC材料，希望材料厂家加强耐寒耐油耐日光老化的PVC电缆料的开发，在目前，建议风机用户慎重选用。

3.按UL2277和UL1277标准生产的风能电缆在国内很少采用，需配套出口北美市场时需做UL产品认证。

参考文献：

1、张斯迪，刘毅，董永祺。风力发电技术经理分析及对策[J]. 郑州航空工业学院学报（2005）-0129-03；129-131.

2、TICW1-2009《额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆》[S]

3、HD 22.12 S2：2007《额定电压450/750V及以下橡胶绝缘电缆 第12部分 EPR绝缘耐热橡套软电缆》[S]

4、UL2277：2007《风力涡轮机托架电缆和电机用软电缆》和UL1277：2001《电力和控制用光电复合托架电缆》[S]

5、德国缆普、卡普、TKD、卡迪夫等知名公司电缆产品资料。

对塔筒内用的主电缆的耐扭转要求在中国和欧共体相当，美国没有； 对电缆的阻燃性能相当；

耐油性能是美国的要求最高，但是，是可选择项； 耐介电性能UL要求最高，中国和欧共体相当；

成品电缆低温弯曲性能中国标准的要求最高，其次是欧盟； 耐日光老化性能要求相当；

发烟量试验只有美国UL有要求；

成品电缆的挤压试验只有美国UL有要求； RoHS测试只有欧盟要求。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/za16.html