中心議題：

• 即插即用的低成本與高可用性
• 應用工業(yè)以太網(wǎng)、光纖骨干網(wǎng)等

解決方案：

• 使用便于安裝的工業(yè)連接器技術(shù)
• 恰當的線(xiàn)纜配置

隨著(zhù)風(fēng)能行業(yè)不斷趨于成熟，行業(yè)標準業(yè)已初露端倪。標準化組織已經(jīng)開(kāi)始對風(fēng)力渦輪機研究制定標準規范?，F在及過(guò)去，大部分設計師傾向于選擇現有的成熟技術(shù)，如工業(yè)以太網(wǎng)或向模塊化工業(yè)連接器這樣已經(jīng)得到廣泛認可的產(chǎn)品。

即插即用帶來(lái)更低的成本與更高的可用性
風(fēng)力渦輪機的復雜構造需要針對不同功能子系統提供廣泛的線(xiàn)纜解決方案。這些解決方案包括用于向電網(wǎng)傳輸電能的高壓線(xiàn)纜;用于監控及SCADA(監控控制與數據采集)的光纖及以太網(wǎng)線(xiàn)纜;用于控制偏航與槳距的控制線(xiàn)纜;用于電機及驅動(dòng)設備的電源線(xiàn)。為了加快渦輪機系統的安裝速度并簡(jiǎn)化維護工作，設計師開(kāi)始趨向于采用“即插即用”解決方案。這樣做的目的是為充分發(fā)揮“即插即用”產(chǎn)品在線(xiàn)纜安裝中的便捷性，從而加快整個(gè)風(fēng)能系統的安裝與維護。 為簡(jiǎn)化風(fēng)力渦輪機內的全部線(xiàn)纜解決方案，制造商開(kāi)始轉向使用便于安裝的工業(yè)連接器技術(shù)。該技術(shù)具有三大特性：由堅固的金屬或復合材料外殼提供的可靠的機械結構，模塊化插頭提供靈活的觸點(diǎn)及線(xiàn)纜適應性，能夠滿(mǎn)足防護或密封要求。風(fēng)力渦輪機所用連接器的典型需求包括：大范圍適用溫度(-40~+125℃)，防震防沖擊，有防護或無(wú)防護，防水，密封性能最高達到IP67，鎖止性能，采用正向基座實(shí)現快速連接/斷開(kāi)和模塊化(根據需要能夠與信號、電源及光纖組件配合)。工業(yè)連接器技術(shù)能夠適應并整合多種線(xiàn)纜——用于電機和驅動(dòng)設備的電機供電線(xiàn)纜，用于控制的雙絞線(xiàn)，用于監控的儀器線(xiàn)纜等——可以在同一接口上替換多種連接器。 圖2所示為泰科電子的HVS連接器，該連接器為典型的工業(yè)級連接器。在該結構中可以容納6組單模塊及3組雙模塊。在多數風(fēng)力發(fā)電應用中，HVS連接器使用戶(hù)可以在單一連接器中配置一個(gè)應用所需的多種接口，從而有效降低所需接口數量。接口模塊包括：高電壓觸點(diǎn)，標稱(chēng)最高可達3000V;高電流觸點(diǎn)，最高可達400A;高密度單觸點(diǎn)，單模塊最高可達25個(gè)觸點(diǎn);同軸觸點(diǎn);RJ-45模塊插頭;USB;IEEE 1394 (火線(xiàn));4同軸觸點(diǎn)，可支持1GHz操作;D-Sub接口。

工業(yè)連接器的模塊化設計給予了設計師在接口及線(xiàn)纜裝配設計上極大的靈活性。通過(guò)對插頭及鎖止裝置的設置，線(xiàn)纜裝配完全可以根據具體應用而定制。用于偏航電機控制的連接器與用于槳距電機控制的連接器不同，使得線(xiàn)纜不會(huì )連接到錯誤的子系統上。顏色標識可以根據功能、電路或其他應用參數進(jìn)行區分，從而實(shí)現通過(guò)視覺(jué)十分方便地進(jìn)行分辨，從而可以縮短系統接入電網(wǎng)運行所需的時(shí)間。

模塊化實(shí)現一個(gè)單連接器系列的標準化，從而使其可滿(mǎn)足廣泛的需求，因此能夠簡(jiǎn)化供應鏈。雖然每種線(xiàn)纜應用可能需要不同配置的連接器，但一些模塊可以同時(shí)被多種應用共享。這種可共享特性能夠減少必要庫存零件的數量，同時(shí)能夠整合線(xiàn)纜裝備中必要步驟的數量。一個(gè)單模塊連接器系列能夠提供上千種應用組合。你可以向連接器供應商咨詢(xún)針對你的具體應用所需的部件配置。另一個(gè)實(shí)例是不同來(lái)源的子系統在到達裝配地點(diǎn)后都能找到適宜的配對連接器，因而能夠適用于子系統的多渠道供應。

能夠說(shuō)明模塊化優(yōu)勢的另一個(gè)實(shí)例就是滑環(huán)的裝配，滑環(huán)的作用是在中心與電機艙間傳輸數據與電能。在多數設計中，如果滑環(huán)需要維修或者更換則需要花費大量時(shí)間來(lái)斷開(kāi)眾多線(xiàn)纜。完成這樣操作至少需要停機若干天。而采用模塊化設計，所有連接滑環(huán)的線(xiàn)纜可以在幾分鐘內斷開(kāi)，從而實(shí)現快速斷開(kāi)滑環(huán)。如今，更換滑環(huán)只需要幾小時(shí)而不是幾天。 [page] 工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為監測與控制風(fēng)力發(fā)電系統的重要方式之一。如圖3所示的IP67連接器，這樣的密封式連接器能夠提供高性能、高可靠性的服務(wù)。針對機柜內受保護的連接，如果沒(méi)有特別的的密封要求，網(wǎng)線(xiàn)可以使用標準的5e類(lèi)線(xiàn)或6類(lèi)線(xiàn)。由于大量驅動(dòng)設備與電機擁有更高水平的內置智能功能，因此需要如圖4所示的混合型連接器，其在一個(gè)連接器內最多能夠提供多達8個(gè)電源觸點(diǎn)及以太網(wǎng)接口，并采用螺絲固定的機械連接方式，從而提供防震性。通過(guò)這樣的產(chǎn)品，一個(gè)連接器即可傳輸信號與電力。

光纖骨干網(wǎng)

光纖憑借高帶寬、長(cháng)傳數據路、低噪聲干擾等特性，已成為風(fēng)力渦輪機內部及其與風(fēng)力電廠(chǎng)中心監控控制系統通信連接的最佳選擇。而連接器的選擇主要取決于應用參數的強度。光纖連接器能夠像工業(yè)以太網(wǎng)銅連接器一樣，提供密封的工業(yè)接口。

中壓連接器
將渦輪機產(chǎn)生的電能傳輸到集電設備和從集電設備傳輸到風(fēng)場(chǎng)變電站是兩種不同的電壓等級。渦輪機端產(chǎn)生的電壓為600-700V，而在風(fēng)力發(fā)電機塔底部將升壓到22 kV到34.5kV(根據不同國家的標準)。一般7-10臺渦輪機串連在一起，將升壓后的電流傳輸到集電網(wǎng)絡(luò )的起點(diǎn)或風(fēng)場(chǎng)變電站。在變電站內，電壓將再次提升至幾百千伏用于大功率遠距離輸電。

由于渦輪機內電壓低于600V-700V水平，因此可采用各種工業(yè)級技術(shù)。復合線(xiàn)纜(約8-10股)將這些低壓電流傳輸到發(fā)電塔底部的升壓變壓器。從那里開(kāi)始，連接器更多采用能源級產(chǎn)品而不是工業(yè)級或通信級。它們一般采用壓緊或螺絲組裝方式。中壓電流傳輸與信號或低壓電流傳輸的主要不同點(diǎn)在于需要更多考慮接地、電涌保護、短路保護以及其他問(wèn)題。

多數電力傳輸連接器采用直線(xiàn)型連接或T型連接(如圖5)。由于集電網(wǎng)絡(luò )位于地下，可靠性尤為重要。與機艙的機械部件需要耐磨與精密電子等需求不同，集電網(wǎng)絡(luò )不像渦輪機那樣需要連接提供高速及簡(jiǎn)便維護性。安裝完畢后，集電網(wǎng)絡(luò )將工作多年。而集電網(wǎng)絡(luò )的故障將導致許多發(fā)電機停機。同樣，集電網(wǎng)絡(luò )到變電站的連接故障將導致整個(gè)風(fēng)力發(fā)電站癱瘓。 工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為監測與控制風(fēng)力發(fā)電系統的重要方式之一。如圖3所示的IP67連接器，這樣的密封式連接器能夠提供高性能、高可靠性的服務(wù)。針對機柜內受保護的連接，如果沒(méi)有特別的的密封要求，網(wǎng)線(xiàn)可以使用標準的5e類(lèi)線(xiàn)或6類(lèi)線(xiàn)。由于大量驅動(dòng)設備與電機擁有更高水平的內置智能功能，因此需要如圖4所示的混合型連接器，其在一個(gè)連接器內最多能夠提供多達8個(gè)電源觸點(diǎn)及以太網(wǎng)接口，并采用螺絲固定的機械連接方式，從而提供防震性。通過(guò)這樣的產(chǎn)品，一個(gè)連接器即可傳輸信號與電力。
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聯(lián)網(wǎng)控制中心
不同渦輪機的通信、監控及控制電纜都集中于控制中心，用于控制各渦輪機、與電網(wǎng)連接、通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信等。將各個(gè)渦輪機聯(lián)網(wǎng)到集中網(wǎng)絡(luò )所需的連接器和線(xiàn)纜選擇與其他網(wǎng)絡(luò )相同?；A線(xiàn)纜系統使網(wǎng)絡(luò )具備管理更簡(jiǎn)便，并且能夠適應連接網(wǎng)絡(luò )交換機、路由器系統控制電腦的基礎架構網(wǎng)絡(luò )的遷移、擴容及變更等情況。機架式插座面板與光纖附件使用戶(hù)可以根據功能和電路來(lái)組織和連接線(xiàn)纜。 這些問(wèn)題的關(guān)鍵就是確保連接器與線(xiàn)纜能夠滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )速度的要求。5e類(lèi)雙絞線(xiàn)是工業(yè)以太網(wǎng)在數據傳輸率為1Gb/s以下的最佳選擇，6類(lèi)及6A類(lèi)線(xiàn)適用于10 Gb/s網(wǎng)絡(luò )，對于更高數據傳輸率應用也有更好的選擇。6類(lèi)線(xiàn)提供了額外的性能空間，為保證信號準確提供保障。由于控制中心的環(huán)境受到嚴格控制，因此密封、適用溫度等問(wèn)題并不重要。標準基礎線(xiàn)纜部件即可滿(mǎn)足要求。

風(fēng)力發(fā)電“適用”是連接器選擇的關(guān)鍵
價(jià)格不再是選擇連接器的關(guān)鍵因素，正常運轉時(shí)間與風(fēng)力渦輪機的并網(wǎng)可用性才是選擇的重點(diǎn)。如今，風(fēng)力渦輪機制造商已從關(guān)注部件的采購成本轉向其整個(gè)產(chǎn)品生命周期的成本。比如，恰當的線(xiàn)纜配置將大幅縮短風(fēng)力渦輪機的安裝時(shí)間，同樣能加速維修與維護時(shí)間。實(shí)際上，相比風(fēng)力渦輪機停機的成本，連接器或線(xiàn)纜解決方案的成本是微不足道的。

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