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在选择用于风机与风机之间连接或汇流用的海底光电复合缆时,应考虑穿管或曝露在阳光下等环境条件引起电缆负荷损失的影响,以及大长度海底电缆长距离传输时的电压降对系统的稳定性和无功功率增加对系统经济性的影响。表3列出了在假定环境条件下35kV光电复合缆的部分计算参数,可供风场设计人员在选择海缆时初步参考。因各风场对海缆的结构要求和环境条件有所不同,确定电缆经济截面前风电场设计单位可向海缆设计人员咨询更具有参考价值的海缆计算参数。
3.2海底光电复合缆中光单元作用与结构设计
海底光电复合缆中光单元的主要作用是作为连接风力发电机组与主控制室的信息通道。风机的通讯口与中央控制计算机及其它风机通过光缆联接。安装在中央控制室计算机上的风场管理软件,在线采集各风机运行参数,对整个风机群进行远程监控,实施正常操作、调节和保护,主要控制单元有正常运行控制、阵风控制、最佳运行控制、安全保护控制等等,从而完成机组的智能化自动控制、监测和远程通讯等控制功能。
光纤单元的另外一个重要作用是可以根据光纤的应力应变特性,采用光纤应变测量分析仪(如图3),测量海底电缆在敷设和运行过程中光纤的应力应变情况,对海缆的性能和状态做到有效控制,为海底电缆的制造、施工和维护提供准确的数据,对海底电缆的生产与使用进行有效的监护。
不同的敷设运行环境条件,对于光单元的要求也不完全一样,对于水深较深,海底地形变化较大,海缆在敷设、运行和维修时可能存在较大的机械力,这时就需要光单元具有较强的抵抗外力作用的能力。在这样的情况下,就要选择带有增强元件的增强型光单元。
不同的风机控制内容不尽相同,所需光纤数量也会有所不同。随着新式风机控制单元的增多,中心计算机控制功能的不断提高,所需的光纤数量也会有所变化,而且考虑到备用通信通道,光纤芯数有12、18、24、36、48芯不等,常用的为24~48芯。光单元个数可选择1~3个,如果光纤数量不超过48芯,以1个光单元为宜。图4所示的光单元结构形式已得到广泛应用。
3.3海底光电复合缆主要结构形式
图5为国内最常用的海底光电复合缆典型结构示意图,包含部件单元见结构描述。其中金属防水屏蔽层作为动力线芯的金属屏蔽和纵向防水层,设计寿命30年,可适用于200米以内水深。有时需要设计金属塑料复合带和聚乙烯护套作为纵向防水层,用于潮间带和沿海潮湿低洼地带。有时需要设计双钢丝铠装海底光电复合缆,用于海床稳定度差、水下礁石多以及漂浮式风机系统中。根据使用要求,部分海底电缆还可以加入屏蔽结构的控制电缆,控制电缆的电压等级为1kV及以下。
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