Thử nghiệm tải trong ngành điện gió: Các loại cáp trong tuabin gió phải đáp ứng được những yêu cầu gì
Dù là chịu lực xoắn, mài mòn hay tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế, các loại cáp được sử dụng trong tuabin gió phải có khả năng đáp ứng những yêu cầu cực kỳ khắt khe. W2E, một nhà phát triển hàng đầu về hệ thống tuabin gió, tin tưởng vào chuyên môn của HELU.
Năng lượng gió hiện là một thành phần đã được khẳng định trong cơ cấu năng lượng toàn cầu. Phần lớn trong số đó được sản xuất bằng tua-bin từ W2E Wind to Energy, một nhà phát triển có trụ sở tại Rostock, Đức.
Hết lần này đến lần khác, công ty này thấy mình phải vật lộn với những thách thức về cáp. Tiến sĩ Torsten Schuett, Trưởng phòng Kỹ thuật Điện tại W2E, cho biết: “Điều đầu tiên mọi người nghĩ đến là làm thế nào để truyền tải năng lượng được tạo ra. Tua bin của chúng tôi hiện có công suất khoảng 3 megawatt, bao gồm dòng điện vài nghìn ampe.”
Tuy nhiên, ngoài các dây cáp điện thực tế, còn có nhiều loại cáp quan trọng khác trong vỏ bọc và tháp để đảm bảo các tuabin gió hoạt động bình thường. Các loại cáp này truyền dữ liệu từ nhiều cảm biến khác nhau để đo áp suất, tốc độ quay, công suất, điện áp, nhiệt độ và mức dầu chẳng hạn. Những loại cáp như vậy cũng có thể điều khiển các động cơ khác nhau để đảm bảo các vỏ bọc và cánh quạt hướng về hướng có nhiều gió nhất. Ngoài ra, vẫn còn nhiều dây cáp hoạt động bên ngoài tuabin gió thực tế. Cáp quang kết nối toàn bộ trang trại gió, cho phép người vận hành luôn theo dõi tất cả thông tin theo thời gian thực.
Uwe Schenk, Giám đốc phân khúc toàn cầu Wind tại HELUKABEL, hỗ trợ W2E với tất cả các câu hỏi kỹ thuật phát sinh. “Chúng tôi đã làm việc với năng lượng gió trong một thời gian rất dài nên chúng tôi có rất nhiều kiến thức chuyên môn về những thách thức liên quan. Đối với cá nhân tôi, việc có mặt tại chỗ cho khách hàng luôn là điều quan trọng,” Schenk nói. “Đây là cách duy nhất để tìm ra những khó khăn thực sự nằm ở đâu và làm thế nào chúng tôi có thể đóng góp với tư cách là một nhà sản xuất cáp”.
Những thách thức lớn nhất đối với hệ thống cáp trong tuabin gió
Nguyên tắc quốc tế
Các tiêu chuẩn và hướng dẫn quốc tế như UL, IEC hay CSA có thể đặt ra thách thức lớn cho các nhà phát triển tuabin gió. Ví dụ: UL 6141 có hiệu lực vào tháng 5 năm 2016, quy định rằng tất cả các loại cáp có thể truy cập ở Bắc Mỹ cần phải được đặt trong khay cáp. Nếu điều này là không thực tế hoặc không thể thực hiện được thì chỉ cho phép chạy các loại cáp có xếp hạng khay. W2E dựa vào HELUKABEL để đáp ứng các yêu cầu đó và tuân thủ các tiêu chuẩn cần thiết. Nếu một sản phẩm được chấp thuận sử dụng ở nhiều khu vực, nhà phát triển có thể thực hiện các dự án quốc tế dễ dàng hơn.
Cân bằng tiềm năng
Tua bin gió rất dễ bị sét đánh vì chúng chứa một lượng lớn kim loại, cao hơn hầu hết các công trình hoặc vật thể gần đó và tiếp xúc với các yếu tố thời tiết. Sét thường đánh vào các cánh quạt và cần được chuyển hướng khỏi trục và tháp. Các cơ quan tiếp nhận thu sét phóng năng lượng của tia sét vào các điểm gắn ưa thích. Quá trình phân tán khó khăn hơn đối với các tháp dạng lưới vì các cáp không được chống nhiễu cần được bảo vệ trong lồng Faraday. Do đó, việc sử dụng cáp có màn chắn sẽ dễ dàng hơn.
Khám phá danh mục sản phẩm của chúng tôi dành cho giải pháp nối đất và cân bằng điện thế
Sự mài mòn
Các dây cáp được đặt chặt với nhau thành vòng liên tục cọ sát vào nhau do chuyển động xoắn. Sự mài mòn này làm giảm độ dày của thành, có thể làm hỏng lớp cách điện của dây và các sợi đồng theo thời gian. Để ngăn ngừa hư hỏng này, HELUKABEL sử dụng polyurethane và các chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo tương đương. Việc hoàn thiện này cung cấp thêm một lớp bảo vệ. Vỏ bọc bên ngoài phải có bề mặt có độ bám dính thấp để đảm bảo các dây cáp lướt qua nhau một cách trơn tru.
Nhiệt độ
Lạnh buốt và nóng như thiêu đốt - tua-bin gió được tìm thấy ở nhiều vị trí khác nhau và thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt và đôi khi có những biến động nhiệt độ lớn. Cáp được làm bằng vật liệu tổng hợp đặc biệt được thiết kế để chịu được nhiệt độ từ -55°C đến +145°C (-67°F đến +293°F). Các sản phẩm tương ứng được thiết kế để sử dụng trên toàn thế giới, loại bỏ nhu cầu về các phiên bản khác nhau.
Tương thích điện từ (EMC)
Một màn chắn ngăn chặn sự tương tác điện từ giữa các dây cáp được lắp đặt trong tuabin gió, nếu không có thể dẫn đến trục trặc nghiêm trọng trong hệ thống. HELUKABEL khuyến nghị sử dụng màn hình D (màn bọc) để đảm bảo sàng lọc lâu dài tối ưu cho các ứng dụng xoắn. Điều này đặc biệt đúng đối với các loại cáp được đặt trong vòng, cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về kết cấu.
Câu chuyện thành công lĩnh vực điện gió: HELUKABEL luôn có mặt ở những nơi gió thổi
Vòng cáp đảm bảo rằng vỏ bọc và cánh quạt có thể xoay vào vị trí tối ưu dựa trên hướng gió. Cáp chống xoắn được sử dụng trong vòng lặp cần có khả năng xoắn tối đa ba lần quanh trục của chính chúng. Để thực hiện được điều này, dây dẫn đồng loại 5 và loại 6 cực kỳ bền với chiều dài nằm được tối ưu hóa được sử dụng. Chiều dài mài mòn đặc biệt được sử dụng. Vật liệu chống mài mòn đặc biệt đóng vai trò cách điện cho dây và vỏ bọc, cho phép cáp chịu được 18.000 chu kỳ xoắn.
Không chứa halogen
Các công ty bảo hiểm nhấn mạnh vào việc sử dụng vật liệu không chứa halogen để ngăn ngừa thiệt hại tốn kém trong trường hợp hỏa hoạn. Điều này ngăn ngừa ô nhiễm từ khí độc và axit ăn mòn phát sinh khi vật liệu halogen cháy trong điều kiện ẩm ướt.
Chống dầu
Trong ngành công nghiệp gió, các loại dầu đặc biệt được sử dụng gây ra thách thức đối với nhiều vật liệu thường được sử dụng để chế tạo vỏ bọc. Nhiều vật liệu trong số này không vượt qua được bài kiểm tra lão hóa nhanh khi tiếp xúc với các loại dầu này. Do đó, các sản phẩm HELUWIND WK được kiểm tra độ bền lâu dài, bên cạnh các quy trình kiểm tra VDE hoặc UL (Oil Res I, Oil Res II).
Ảnh hưởng của cáp điện khi tiếp xúc với dầu và hóa chất trong thời gian dài
Ý kiến của các chuyên gia
Tiến sĩ Torsten Schuett, Trưởng bộ phận Kỹ thuật Điện, W2E
“Sự đa dạng của các tiêu chuẩn quốc tế có thể khiến việc phát triển tuabin gió phục vụ thị trường toàn cầu trở thành một nhiệm vụ đầy thách thức. Để giảm thiểu chi phí xuống mức thấp nhất có thể, chúng tôi đang tìm cách mua số lượng loại cáp ít nhất có thể, nhưng phải được chứng nhận để sử dụng tại nhiều quốc gia khác nhau.”
Uwe Schenk, Giám đốc Phân khúc Toàn cầu về Năng lượng Gió, HELUKABEL
“Tôi đã thấy nhiều loại cáp trong hệ thống không thể chịu được các chuyển động xoắn. Hậu quả là cáp bị gấp khúc, đứt dây và mài mòn vật liệu, từ đó dẫn đến thời gian ngừng hoạt động của tuabin và chi phí bảo trì đắt đỏ. Để ngăn chặn tình trạng này, chúng tôi đã đưa các loại cáp của mình qua các bài kiểm tra nghiêm ngặt nhất nhằm đảm bảo khả năng sử dụng lâu dài.”
