科普丨什么是风电电缆？

电线电缆广泛应用于各个领域，为各产业、国防建设和重大建设工程等提供配套，也是日常生活不可或缺的产品。电缆在风电产业中也被广泛使用，处于风电产业链条的上游。

风电线缆广泛应用于各种风力发电系统中，包括陆上风电场和海上风电场。在陆上风电场中，风电线缆需要适应山地、平原等复杂地形；在海上风电场中，风电线缆则需要具备更高的耐海水腐蚀性能和更强的抗风浪能力。

定义

风电电缆是针对风力发电系统特殊环境设计的电缆，通常由导体、绝缘层、护套等组成。导体是电流的导体，常用的导体材料包括铜和铝。绝缘层用于保护导体免受环境影响和电气故障。护套则用于保护导线免受机械损坏和外部环境的影响。

（资料图：远东电缆）

风电电缆主要用于连接风力发电机组的各个部件，如塔筒、发电机、控制系统等，以及将风力发电机产生的电能传输到电网中。风电电缆不仅负责电能的传输，还承担着控制信号和数据的传输任务，确保风力发电系统的正常运行和远程监控。

风电电缆分类

1、根据用途分类

风电电缆可以根据用途分为风电场内部电缆和风电场外部电缆。风电场内部电缆主要用于连接风力发电机组内部各个部件；风电场外部电缆则用于将发电机产生的电能传输至电网中。

动力电缆：用于传输大电流，连接风力发电机组与电网。

控制电缆：用于风电机组塔架内部电子计算机及仪表控制系统。

数据电缆：用于风力发电机组机仓内部和现场总线控制系统，传输双向、串行、全数字自动化控制信号。

接地电缆：用于风力发电机组额定电压0.6/1kv的接地系统。

屏蔽控制电缆：用于风电机组塔架内部电子计算机及仪表控制系统。

现场总线电缆：用于风力发电机组机仓内部和现场总线控制系统，传输双向、串行、全数字自动化控制信号。

2、根据结构分类

风能电缆根据其结构可以分为单芯电缆和多芯电缆。单芯电缆是指内部只有一根导体；而多芯电缆则是指内部有多根导体并按照一定的规则进行组织和绝缘。

3、根据绝缘材料分类

风能电缆的绝缘材料有XLPE绝缘材料和EPR绝缘材料两种。XLPE绝缘电缆在电气性能和使用寿命上优于EPR绝缘电缆，因此在风能电缆中应用更为广泛。

特点

1、耐候性：由于风力发电机电缆多用在气候条件较为恶劣的地区，一般多用于我国的北方地区，气候较寒冷，且昼夜温差较大。因此，风电线缆需要具备良好的耐低温、耐紫外线、耐风雨侵蚀等性能，以应对风力发电场复杂多变的气候条件。

2、低温抗扭曲性能：由于风力发电机组在发电过程中，要根据风向的变化进行旋转机舱，所以风力发电机组中使用的电缆必须具备在低温环境下的抗扭转功能。

3、抗风压能力：由于风力发电场通常位于风力较大的地区，风电线缆需要能够承受强风带来的振动和冲击。

4、耐油性能：在风力发电机组内部，较多部位必须保持良好的润滑作用，齿轮箱油经常会漏出，经常会顺着电缆流下来，所以电缆必须具备良好的耐油性能。

5、电气性能：风电线缆需要具备高导电性、低电阻、低损耗等电气性能，以确保电能的高效传输。

6、机械性能：风电线缆需要耐磨损、抗拉伸、耐弯曲等机械性能，以适应各种安装和使用条件。

7、耐海水腐蚀性能：随着海上风力发电机组的开发应用，越来越多的风力发电机已应用在海上，海上风机要求电缆必须具备优良的耐海水腐蚀或耐盐雾腐蚀的性能。

8、抗震、抗辐射性能：风能电缆还需具备抗震和抗辐射性能，以确保在复杂环境下的稳定运行。

电缆生产流程

原材料准备

电缆的主要原材料包括导体材料、绝缘材料和护套材料等。导体材料通常采用铜或铝等金属材料，这些材料具有良好的导电性能和机械强度。绝缘材料用于包裹导体，可防止电流泄漏和短路，常见的绝缘材料有聚乙烯、聚氯乙烯等。护套材料用于保护电缆免受外界环境的影响，如磨损、腐蚀等。

导体加工

导体材料经过拉丝、绞丝等工艺，制成符合要求的导体尺寸。拉丝是导体材料在常温下，利用拉丝机通过一道或数道拉伸模具的模孔，使其横截面积减小、长度增加、强度提高。绞丝则是将多根金属丝绞合在一起，进而提高柔韧性和抗拉强度。

绝缘层挤出

将绝缘材料加热熔化后，通过挤出机挤包在导体上，形成均匀的绝缘层。挤出过程需要严格控制温度、压力和速度等参数，以确保绝缘层的质量和厚度符合要求。挤出后，绝缘层需要经过精确控制的冷却过程。整个挤出和冷却过程的精确控制是保证绝缘层质量的关键。

成缆

对于多芯的电缆，为了保证电缆的成型度、减小电缆的外形，一般需要将其绞合为圆形，称之为成缆。绞合的机理与导体绞制相仿，多股线芯按照特定的顺序和节距排列，由特性材料填充和指定的材料绕包，经模具绞合一次成型。

（资料图：远东电缆）

护套层

电缆的护套层一般包括内护层、铠装层和外护套。内护层通常采用柔软的材料，紧密贴合在成缆后的电缆表面，为内部结构提供缓冲保护，防止铠装层对内部线芯造成损伤。铠装层由钢带或钢丝等坚固材料构成，增强电缆的机械强度，抵御外界的挤压、拉伸等外力破坏。外护套采用耐磨、耐腐蚀的材料，保护电缆整体免受外界环境因素如磨损、腐蚀、紫外线等影响，同时也起到标识和美观的作用。

成品的检验和测试

为确保电缆质量和性能符合标准要求，需对成品进行全面的检验和测试。这包括电气性能测试（如绝缘电阻测试、耐压测试和导体电阻测试），机械性能测试（如拉伸强度和弯曲测试），耐环境性能测试（如耐热、耐寒试验），燃烧性能测试（如阻燃性和烟密度测试），以及尺寸检查等。

风电电缆选型

陆上电缆选型1.电压等级:通常为高压(HV)或超高压(UHV)等级，一般在110 kV至500 kV之间。2.截面积:选择合适的导体截面和芯数，保证电缆能够承载正常负载，通常为数十至数百平方毫米，具体取决于输电功率和距离。3.绝缘材料:常见的绝缘材料包括交联聚乙烯(XLPE)和交联聚氯乙烯(XLPE)。4.外护套材料:根据使用环境选择合适的护套材料，保证电缆的安全可靠。通常使用聚氯乙烯(PVC)或乙烯-丙烯橡胶(EPR)作为外护套材料，以保护电缆免受外界环境的损害。5.耐候性能:由于风电场一般位于户外环境中，电缆需要具备良好的耐候性能，能够承受紫外线、温度变化和湿度等因素的影响。6.防火性能:电缆在设计时通常需要满足一定的防火标准，以确保在火灾情况下能够保持安全。海底电缆选型:1.根据海洋环境、水深、海底地形等因素进行综合考虑，选择合适的电缆类型和规格。2.电缆的保护层、护套和绝缘层的材料和厚度也需要根据海洋环境和运行条件进行适当的调整，提高电缆的耐久性和抗损性能，以应对海洋环境的恶劣条件。3.为了避免电缆在敷设和运行过程中的受损，还需要对电缆的弯曲半径、张力等参数进行科学合理的设计和调整，保障电缆在复杂海底环境中的安全运行。4.电缆设计过程中，还需要对电缆的故障检测和修复进行考虑，确保故障发生时能够及时发现和处理，减少损失。

风电电缆敷设流程

风力发电电缆在风力发电场中起到重要的传输电能的作用。根据场地条件和要求，可采用海底敷设或陆地敷设方式。陆上风电电缆敷设

施工准备

工程现场勘测：通过实地勘测，确定电缆敷设的路线和布局。

设计方案编制：根据风力发电场特点，制定出电缆敷设的具体方案，包括敷设路径、敷设深度、安全隐患评估等。

材料准备：根据设计方案，准备好所需的电缆材料、敷设工具和设备，并进行必要的检验和试验。

施工过程

开挖工作：根据设计方案，确定电缆敷设路径后，需进行开挖工作。必须根据电缆规格和要求来控制开挖的深度开挖时要防止损坏已有的电缆和管道，并保持施工区域的整洁。

电缆敷设：开挖工作完成后，可以进行电缆敷设。在敷设过程中，要保证电缆敷设的路径和布局符合设计方案的要求。尽量避免电缆的交叉和重叠，以减少故障风险。电缆敷设完成后，应及时进行扣压、绝缘和保护措施，确保电缆的安全可靠性。

对于陆地风力发电，由于电缆较粗重，无法仅靠人力完成敷设，因此需要使用专门的电缆安装设备。这些设备包括电缆盘、转动座和悬吊架等，通过转动机构驱动电缆盘匀速转动以实现电缆放卷动作。

垂直敷设或超过45度倾斜敷设的电缆，在每个桥架上每隔1米固定一次；水平敷设的电缆，在首末端及中间每隔一定距离固定一次。

在雨季进行电缆敷设时，必须做好电缆存放场地的防雨措施，以防止电缆受潮损坏。

在电缆线路路径上有可能使电缆受到机械性损伤、化学作用、地下电流、振动、热影响、腐植物质、虫鼠等危险的地段，均应依据规范要求采取保护措施。

电缆连接和测试：在电缆敷设完成后，需要进行电缆连接和测试。根据设计方案，对相应的电缆进行连接，确保连接的牢固性和正确性。同时还需要进行绝缘电阻测试和耐压及泄漏试验，确保电缆的绝缘性能和安全性。

海上风电海底电缆敷设

1.前期准备：在正式进行海底电缆敷设之前，需要进行一系列的前期准备工作。包括项目评估、方案设计、设备选型、施工计划制定等。同时还需要办理相关的手续、取得必要的许可证和执照。

2.海底勘测：在确定具体的敷设方案之前，需要进行海底勘测工作。通过潜水员、水下机器人或声纳技术等手段，对海底地貌、海底沉积物、地形地貌、水流、海底生态等进行详细调查，为后续工作提供数据支持。

3.终端站建设：海上风电项目通常会建设终端站，用于收集、转换和传输电力终端站通常位于离岸一段距离的海上。在建设终端站时，需要考虑供电稳定性、设备可靠性、紧急维修等因素。

（资料图：宁波东方集团）

4.电缆铺设：电缆是海上风电项目的关键组成部分，也是保障电力传输的主要通道。电缆铺设通常采用海上敷设和海底沉贮两种方式。海上敷设是指将电缆从陆地或者终端站铺设到风力发电设备的过程，而海底沉贮则是指将电缆从终端站直接沉入海底的过程。在进行电缆敷设时，需要使用专业的敷设船只、潜水器材以及终端连接设备。

5.电缆连接：在完成电缆敷设之后，需要进行电缆的连接工作。通常会使用特殊的连接器将电缆末端连接到风力发电设备或终端站的相应设备上。同时还需要进行电缆的绝缘、密封等处理，确保连接的可靠性和防水性。

6.电缆测试：在完成电缆连接后，工作。电缆测试通常包括绝缘测试、导通测试、载流能力测试等。只有通过了严格的测试，才能保证电力的可靠传输。

7.运行维护：海上风电项目的海底电缆一旦敷设完毕，就需要进行日常的运行维护工作。这包括定期巡检、故障排除、维修维护等工作。同时还需要建立起完善的巡检、维护记录体系，以便及时发现和解决潜在问题。

风电电缆故障

电缆在运行过程中产生的各种类型的故障，包括线路上、设备间和管道中发生的短路、断路、接地等。电缆出现故障时通常会发出异常信号或警报，例如冒烟、烧焦声或者放电声音。施工人员在工作过程中，如果操作不当，很容易出现机械损伤，操作过程中往往会出现强拉硬拽、车辆碾压等情况，这些情况会直接导致电缆的绝缘受损。

在对电缆进行深埋时，回填深度不够、未按要求选择回填材料等，都会可能为电缆故障埋下隐患。此外，外界因素也可能会对电缆的深埋造成影响，如回填土沉降以及冲刷等。酸碱土壤的化学腐蚀会对电缆的绝缘层产生影响，长此以往就会导致绝缘降低，负荷运行。

过高的运行温度也会使绝缘老化。在施工过程中，如果防雷接地施工不到位，那么很容易出现雷击过电压，这就会造成绝缘故障。

电缆的弯转半径如果过小，也容易对电缆的绝缘和铠装造成损伤，在对电缆进行铺设时，如果间距过近，那么很有可能产生交流电蚀，以上都是电缆绝缘降低或者是击穿短路的原因。故障检查

测量风电电缆中导电线缆与接地电阻之间的值，以确定输电线路的质量好坏。使用测试仪对电缆电压和电流波形进行检测，以了解电缆绝缘情况。

在日常维护中经常会遇到各种类型的故障，此时需要根据故障类型选择相应的维修方法来进行修复。常见的故障包括变压器漏油、电机绕组断路、电容器击穿等。

不同材料、结构和工艺的电线由于承受的电压不同而具有不同的性能特点，因此，耐压测试法对于检测海上电缆是否存在损坏问题十分必要。

如果确定电缆有故障，需要采取相应措施来进行检查和维修，如更换损坏部件、隔离故障点以及清理地面污垢等。

代表企业

 亨通光电亨通光电为中国光纤光网、智能电网、大数据物联网、新能源新材料等领域的国家创新型企业，全球光纤通信前3强，全球海缆系统前3强，全球线缆最具竞争力前3强。公司产业布局全国15个省，在苏州拥有三座高科技产业园（光通信科技园、国际海洋产业园、光电线缆产业园）。产品服务全球通信与能源互联网系统集成工程等重大工程项目。

亨通光电海上风电系统解决方案为客户的海上风电提供从产品设计、生产制造、附件配置、敷设安装以及运维等全系列的系统解决方案。主要提供海上风机间的区间海底电缆，以及高压及超高压的输出海底电缆，同时配套附件、终端、接头、机械保护等。

东方电缆宁波东方电缆股份有限公司是中国海陆缆核心供应商，多年来一直在科技创新、质量管理、核心技术突破等方面处于行业领先地位，位列全球海缆最具竞争力企业10强、中国上市公司价值评选主板价值100强。目前公司已形成海缆系统、陆缆系统和海洋工程三大产业板块。公司拥有500 kV及以下交流（光电复合）海缆、陆缆，±535 kV及以下直流（光电复合）海缆、陆缆系统产品的设计研发、生产制造、安装和运维服务能力，并涉及海底光缆、智能电网用电线电缆、核电缆、通信电缆、控制电缆、电线、综合布线、架空导线等一系列产品，广泛应用于电力、建筑、通信、石化、轨道交通、风力发电、核能、海洋油气勘采、海洋军事等多个领域。

（资料图：东方电缆-高压交流海缆(66-220kV)）

中天科技江苏中天科技股份有限公司1992年起步于光纤通信，2002年迈入智能电网，2011年布局新能源，2020年产品出口160个国家和地区，业务实现“一带一路”全覆盖。中天科技智能电网产业围绕电网发展，致力打造全产品链电力设备产品，并以安全、节能、环保、智能为目标，为输配电提供一流的系统解决方案。

中天科技海缆股份有限公司于2004年成立，专业从事超高压交直流海缆及特种海缆的研制，产品覆盖500kV及以下交流海缆、±525kV及以下直流海缆、脐带缆、动态缆及多芯数多功能集束缆。公司秉承“核心产品系统化，工程服务国际化”的战略方针，为深远海海上风电、海洋油气、深海探测提供系统解决方案。

中天科技装备电缆有限公司专注特种高端电缆领域专注于船舶及海工电缆，新能源电缆(风能电缆、光伏电缆)，轨道交通机车电缆，通信电源阻燃软电缆和水密电缆等工业装备用电线电缆的研发与生产。与国家电线电缆质量监督检验中心（TICW）和德国莱茵TUV技术有限公司共建特种电缆检测中心，并获得CNAS认证。

远东电缆

远东电缆有限公司创建于1985年，是远东智慧能源股份有限公司下属的全资子公司。主要致力于架空导线、电力电缆、电气装备用电线电缆、特种电缆等四大类全系列全规格高品质线缆产品的系统研发、设计、制造、营销与服务，产品广泛应用于智能电网、能源电力、绿色建筑、智能制造和智慧交通等领域。

（资料图：远东电缆-风电塔筒专用铝合金电力电缆）

宝胜股份

宝胜科技创新股份有限公司（简称“宝胜股份”）始创于1985年，中国航空工业集团公司旗下上市公司，于2004年8月在上交所A股上市，是中国电线电缆行业唯一的大型国有企业。

宝胜股份可专业生产1000个品种、10万多个型号，近千万个规格的各种系列的电线电缆及导体、高分子材料产品，电压等级涵盖低压、中压、高压和超高压，可覆盖到电线电缆应用的各个领域，构建了融项目设计、产品设计、产品制造、产品安装、项目运行维护为一体的系统集成能力，可提供电气工程设计安装、智能装备、光伏电站建设EPC项目总承包服务以及电能和智能系统解决方案。

旗下中航宝胜海洋工程电缆有限公司建设有高达201.68米的立塔生产线、单体18万平方米的海缆厂房及5万吨级码头，拥有国际先进生产检测装备和智能管理系统，以及先进独特工艺和大长度海缆制造技术，可为客户提供海底电缆、海底光缆、光纤复合缆、海底特种电缆和脐带缆及工程设计、制造、安装、服务等体系化、系统化、集成化的解决方案。

来源综合自：百度文库、云南江南电缆、粤锦绣电缆、国友线缆、许昌智能等