Строительство и эксплуатация ветряной электростанции требует большого количества технических компонентов, которые безопасно, надёжно и экономично транспортируют генерированную электроэнергию в сеть. Одним из самых важных — и часто недооценённых — компонентов являются кабели среднего напряжения. Они составляют основу внутренней парковой проводки и обеспечивают безопасную передачу электроэнергии каждой ветряной турбины к подстанции или точке подключения к сети с минимальными потерями.
В этом руководстве понятно объясняется:
Каждая ветряная турбина генерирует электрическую энергию на уровне генератора (обычно от 400 до 1 000 В). Оно преобразуется в среднее напряжение (обычно 20 кВ или 30 кВ, реже 10 кВ или 33 кВ) с помощью трансформатора в установке или башне.
Причина использования среднего напряжения:
- Меньшие потери на трансмиссии: Более высокое напряжение = меньшие токи = меньшие потери тепла.
- Экономичные сечения кабелей: Для среднего напряжения достаточно меньших сечений проводников, чем при низком напряжении, что снижает затраты.
- Совместимость с сетью: Точки подключения к сети операторов распределительной системы обычно работают в диапазоне среднего напряжения.
- Безопасная и надёжная парковка: Кабели среднего напряжения проектируются для необходимых пропускных способностей и повышают надёжность работы.
Короче говоря: без средневольтных кабелей внутренняя прокладка ветроэлектростанции была бы технически невозможна.
Средневольтные кабели выполняют несколько ключевых задач на ветроэлектростанции:
2.1 Передача электроэнергии от ветряной турбины к парковой сети
Они связаны между собой:
- Ветряные турбины → коллекторная проводка
- Жгуты сборных кабелей → парковочном диспетчерском центре / пересадочной станции
- Пересадочная станция → подстанции / подключения к сети
2.2 Включение кольцевой или жильной коммутации
Ветряные электростанции обычно называют следующим:
- Кольцевая система (более надёжная) или
- Система с цепями (более экономичная)
зашитый. Кабели среднего напряжения должны поддерживать подходящие коммутационные и защитные концепции для этого.
2.3 Связь и управление
Многие кабели среднего напряжения содержат интегрированные оптоволоконные кабели для :
- Коммуникация с растениями
- Подключение к центру управления сетью
- Мониторинг, безопасность и контроль
2.4 Заземление и эквипотенциальные связи
Экранирующая оплетка тросов принимает:
- Рассеивание остаточных токов
- Потенциальный контроль
- Уменьшение электромагнитных воздействий
Наиболее распространённые средневольтные кабели на ветроэлектростанции:
3.1 Типы кабелей
-
N2XSY / NA2XSY
Медные или алюминиевые проводники, XLPE-изоляция, широко используемая в ветровой системе (10–30 кВ).
-
N2XSEY / NA2XSEY
С продольной и поперечной плотностью — полезно для влажных почв.
-
Кабели с оптоволоконными линиями
Комбинированное решение для энергии + данных.
3.2 Общие уровни напряжения
- 20 кВ (стандарт в Германии)
- 30 кВ (растущее значение для больших парков)
- 33 кВ (распространено для международных проектов)
3.3 Методы укладки
- Прямое захоронение
- Установка в защитной трубе
- Кабельные лотки (редко, в основном в зоне подстанции)
- Подземные проходы (метод промывального сверления, HDD)
Именно здесь начинается ключевой момент, потому что ошибки в планировании кабелей — одни из самых дорогостоящих проблем при строительстве ветропарков.
4.1 Расчет нагрузки и потерь
Ключевые аспекты:
- Сечение троса в зависимости от пропускной способности тока
- Температурно-зависимая грузоподъёмность
- Накопление и параллельные нити
- Поддержание напряжения и расчёт падения напряжения
4.2 Планирование топологии (кольцо против нити)
Кольцевая проводка:
Кабельные кабели:
4.3 Анализ почв и геологии
Почва влияет:
- Теплоотдача
- Глубина хранения
- Защитные меры
- Срок службы кабеля
Каменистая почва → песчаное укладывание, защитные трубы
Влажная почва → продольно и поперечно герметичные кабели полезны
4.4 Механические напряжения
Особенно важно:
- Радиусы кривой
- Силы на растяжение при укладке
- Защита в переходных зонах (например, основание башни)
4.5 Концепции EMC и экранирования
Важно для:
- Технологии измерения и управления
- Минимизация интерференции
- Концепции заземления в парковочной сети
4.6 Разрешения и стандарты
Планировщики должны учитывать соответствующие стандарты, включая:
- VDE 0276 (кабель среднего напряжения)
- VDE 0100 / 0101 (Строительство высоковольтных систем)
- Технические условия подключения (TAB) оператора сети
- Разрешения на строительство маршрутов, дорожек, подземных переходов
После ввода в строй начинается долгосрочная задача: безопасная эксплуатация в течение 20-30 лет.
5.1 Регулярные тесты и измерения
Типичные тесты:
- Измерения частичного разряда
- Испытания оболочки
- Измерения изоляции
- Термографические проверки соединений и станций
5.2 Мониторинг критических зон
Особые опасные зоны:
- Точки гнезда
- Переходы у основания башни
- Подземные переходы
- Районы с перемещением почвы или сельскохозяйственным использованием
5.3 Документация и отслеживание пути
Операторам нужно знать, где находится каждый кабель. Важно для:
- Ремонт
- Земляные работы
- Управление инцидентами
Отсутствие документации — один из самых распространённых операционных рисков.
5.4 Типичные паттерны ошибок
- Повреждения оболочки, вызванные камнями или силами растяжения
- Дефекты гнезда (самая частая причина отказа)
- Проникновение влаги
- Термическая перегрузка
5.5 Ремонт и стоимость
Ремонт кабелей среднего напряжения занимает много времени:
- Локализация по местонахождению разлома
- Раскрытие маршрута
- Сборка головки при особых условиях
Стоимость за одну заявку часто составляет пятизначный диапазон.
Кабели среднего напряжения являются центральным элементом каждой ветроэлектростанции. Они обеспечивают безопасную, эффективную и надёжную передачу генерируемой энергии и существенно влияют как на строительные, так и на эксплуатационные расходы . Профессиональное планирование, высококачественная установка и тщательный мониторинг во время эксплуатации крайне важны для высокой доступности турбин и бесперебойной работы ветроэлектростанции на протяжении десятилетий.
