Điện gió ngoài khơi: Giải pháp cáp cho môi trường khắc nghiệt
Nhiều lỗi lắp đặt thường gặp ở công trình điện gió có thể tránh được ngay từ khâu thiết kế. Bài viết này cho biết cần lưu ý những gì.
Đức đang tiếp tục mở rộng điện gió ngoài khơi. Chính phủ Đức vừa sửa đổi Luật Năng lượng gió ngoài khơi (WindSeeG) để tăng độ tin cậy và giữ cho tốc độ phát triển ổn định lâu dài. Với các ngành liên quan, điều này có nghĩa là thị trường sẽ còn cần những linh kiện hiệu suất cao và bền bỉ trong nhiều năm tới, từ bản thân tuabin gió cho đến hệ thống đấu nối lưới điện.
Dây cáp điện cũng giữ vai trò quan trọng trong đó. Ngoài biển khơi, linh kiện điện thường xuyên phải làm việc trong điều kiện rất khắc nghiệt. Trong khi đó, hệ thống ngày càng hiệu quả hơn và yêu cầu về thời gian vận hành liên tục ngày càng cao. Vì vậy, hạ tầng điện phải chạy ổn định trong môi trường này. Không phải loại cáp nào cũng giống nhau: cáp đặt ở mỗi vị trí trong tuabin phải đáp ứng những yêu cầu rất khác nhau.
Tìm hiểu ưu nhược điểm của
Bên trong tháp tuabin: Cáp chuyên dụng cho chuyển động liên tục
Bên trong vỏ bọc tuabin gió (nacelle)
Cáp chịu xoắn cho ứng dụng tuabin gió
Cáp trong khu vực vòng cáp xoắn (cable loop) phải chịu tải nặng nhất. Buồng máy (nacelle) luôn xoay theo hướng gió, nên cáp hạ thế và trung thế đi qua đây bị xoắn liên tục quanh trục của chính nó. Cáp thông thường không được thiết kế để chịu loại tải cơ học này trong thời gian dài.
HELU phát triển dòng cáp HELUWIND WK Torsion dành riêng cho ứng dụng này, gồm các model WK 110, WK 135 và WK 137. Đây là các loại cáp hạ thế chịu xoắn đến ±150°/m và đã được thử nghiệm hơn 18.000 chu kỳ xoắn.
Ngoài độ bền cơ học, dòng HELUWIND WK còn có nhiều ưu điểm khác:
- Chịu tia UV và ozone
- Không chứa halogen
- Chịu mài mòn và chịu dầu tốt
- Vận hành ổn định trong môi trường hơi muối biển
- Dải nhiệt độ làm việc từ -40 °C đến +90 °C, cả khi lắp động lẫn lắp cố định
Tùy từng loại, cáp HELUWIND WK đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60332-1-2/3 về chống cháy lan, IEC 60754-1 về không chứa halogen và IEC 61034-2 về mật độ khói. WK 135 và WK 137 có chứng nhận UL/CSA, dùng được trên toàn thế giới.
Danh mục cáp chịu xoắn của HELU
Mỗi dòng cáp HELUWIND WK Torsion được thiết kế cho một kiểu yêu cầu riêng: dải nhiệt độ, chứng nhận cho thị trường, có cần không halogen hay không, và cấp điện áp. Hầu hết các model có thêm biến thể EMV-D (có lớp màn chắn chống nhiễu), MULTI (cáp nhiều lõi) và TP (lõi xoắn đôi), dùng cho mạch điều khiển và tín hiệu trong vòng cáp xoắn.
- Nhóm cáp hạ thế 0,6/1 kV: HELUWIND WK 103w-Torsion, HELUWIND WK 103k-Torsion, HELUWIND WK 110-Torsion, HELUWIND WK 135-Torsion, HELUWIND WK 137-Torsion FT4
- Nhóm cáp 1,8/3 kV và trung thế: WK 300w-Torsion và WK 310-Torsion (1,8/3 kV)
HELUWIND® WK 135
TORSION
TORSION-MULTI
EMV-D-TORSION
EMV-D-TORSION-TP
EMV-D-TORSION-MULTI
HELUWIND® WK 137
TORSION-FT4
TORSION-FT4-MULTI
EMV-D-TORSION-FT4
EMV-D-TORSION-FT4-TP
EMV-D-TORSION-FT4-MULTI
HELUWIND® WK 103
103w-TORSION, 103w-TORSION-MULTI
103w-EMV-D-TORSION
103k-TORSION, 103k-TORSION-MULTI
103k-EMV-D-TORSION
103k-EMV-D-TORSION-TP
Điều khiển và truyền thông: Dữ liệu cũng phải truyền ổn định
Trong tuabin gió hiện đại, hệ thống truyền thông ngày càng phức tạp và quan trọng. Cảm biến đo điều kiện vận hành liên tục, hệ thống điều khiển xử lý thông tin, và các bộ phận trao đổi dữ liệu với nhau.
Vì vậy, cáp quang, cáp dữ liệu, cáp bus và cáp điều khiển đã trở thành thành phần then chốt để hệ thống chạy liên tục. Tùy ứng dụng, cáp phải chống nhiễu điện từ (EMI) , chịu dầu, chịu tia UV, hoặc chịu được chuyển động và dải nhiệt độ rộng.
Vì thế, kỹ sư không chỉ nên nhìn vào tốc độ truyền. Cáp còn phải có thông số cơ và điện phù hợp với vị trí lắp đặt.
Một số sản phẩm cáp dữ liệu, cáp bus và cáp quang HELU tiêu biểu cho tuabin gió:
- Cáp mạng và cáp bus: HELUKAT 100T CAT.5e S/UTP PUR TORSION và PROFINET Type C Torsion, PROFIBUS L2 Torsion
- Cáp quang HELUCOM: HELUCOM WK breakout AT-V(ZN)Y(ZN)Y và HELUCOM WK mobil A-V(ZN)11Y / A-V(ZN)YY
- Cáp dữ liệu và điều khiển: PAAR-TRONIC-CY, SUPERTRONIC-PUR, DATAFLAMM, HELUTHERM 145 MULTI
Trên biển, độ sẵn sàng vận hành là yếu tố sống còn
Máy hỏng trong nhà xưởng đã là chuyện phiền phức. Ngoài khơi, một sự cố nhỏ có thể nhanh chóng gây gián đoạn và thiệt hại lớn. Bảo trì, sửa chữa trên biển rất khó và còn phụ thuộc vào thời tiết lẫn sóng gió.
Vì vậy, cần chắc chắn giải pháp kết nối phù hợp với ứng dụng ngay từ trước khi thi công. Tiết diện lõi dẫn và điện áp chỉ là một phần. Cần xem xét thêm:
- Khả năng chịu xoắn
- Bán kính uốn cong
- Dải nhiệt độ làm việc
- Khả năng chịu UV, ozone và dầu
- Đặc tính khi cháy (chống cháy lan hay chống cháy)
- Các tiêu chuẩn bắt buộc liên quan
| Vị trí trong tuabin | Tải chính | Loại cáp phù hợp |
| Vòng cáp xoắn (cable loop) | Xoắn liên tục ±150°/m | HELUWIND WK 110 / 135 / 137 |
| Hệ thống điều khiển, cảm biến | Nhiễu EMI, dầu, nhiệt độ | Cáp điều khiển, cáp tín hiệu có màn chắn |
| Truyền thông, SCADA | Tốc độ truyền, khoảng cách | Cáp quang, cáp bus, cáp Ethernet công nghiệp |
| Lắp cố định trong tháp | Cháy, khói, UV | Cáp nguồn không halogen, chống cháy lan |
Đúng cáp cho đúng ứng dụng
Một tuabin gió có nhiều yêu cầu khác nhau về cáp. Cáp mềm trong vòng cáp xoắn chịu tải khác hẳn cáp nguồn, cáp dữ liệu, cáp cảm biến hay cáp truyền thông lắp cố định. Vì vậy, nên đưa giải pháp kết nối điện vào thiết kế hệ thống từ sớm, thay vì chỉ chọn cáp theo thông số điện trên giấy.
👉 Xem thêm giải pháp cáp cho ngành năng lượng gió hoặc liên hệ HELU để được kỹ sư tư vấn chọn cáp cho dự án.
