风机线缆线束规范分析

风机线缆线束规范分析

李卓

通用电气能源（沈阳）有限公司，沈阳市 110179

摘要：本文以GE海上风机为研究对象，对其可制造性电气接线进行论述研究。引用比对相关标准文件总结要点和关键问题及处理方法，可作为相关行业工程技术工作者在实际应用中的参考。

关键词：线缆；线束；海上风机；连接

风力发电机是典型机电设备，在这里就GE通用电气Halliade X海上风力发电机内部线束线缆排布做一分析。

图1 风机机舱内部结构图

模块化设计的风力发电机中，线束线缆的分布无处不在主要集中在各种电气机柜、机柜外部电气器件之间和电缆桥架中。无论排布在什么位置，布线的结果不仅对外观，更重要的是对运行维护和电气性能以及设备平稳运行有很大影响。作为一种电气零件，线束线缆的特点就是外形细长柔韧而不具有刚度，多变的外形就决定了其使用要根据实际情况灵活掌控。但这并不意味着可以随意而为，这就引出相关的规定和标准，其实并没有类似GB或者IEC之类的通用标准，更多的是产品规范和经验总结。我们在这里分为三部分——线缆制作、线缆连接、线缆排布，尝试将这些标准和经验做一论证。

1.线缆制作

在国际上有IPC/WHMA 620作为标准，这个标准是众多电子电气行业企业和专家经过长期积累和不断修正补充优化完善而成的。这个标准是由电缆组装协会和电子连接产品委员会协商制定的有关电缆组装的外观接受标准。若没有定义过程检验和成品检验的标准，IPC/WHMA-A-620 可单独作为产品的检验标准文件。它指定了制程控制或者允许修理/返工的有缺点的产品，这些信息建议需要通过统计制程控制计划去提高（参考IPC-9191）。主要涵盖电缆组装的压接，可靠性，焊接和一些标准的连接方式的可接受的标准。

图2剥线过程线缆导体损伤

对于电缆电线组装过程中的剥线步骤线缆导体损伤，有以下可接受性标准：

目标-等级1，2，3

导体没有划伤，缺口，被切断或者其他损伤。

接受-等级1

让步接受-等级2，3

导体划伤，缺口和被切断的程度不能超出表格1

拒收-等级1，2，3

划伤，缺口或被切断的导体程度超出表格1的标准

注意（1）表格1中电缆/导体损伤的标准不同于PCA-610和PC/EIA-J-STD-001中的标准；（2）线材使用条件电压在6KV或以上，不可有损伤。以上可以看出，对于导体损伤给出了具体的接受性标准。

除了以上国际标准之外，GE对于产品还有很多自定义的要求和标准如下：

-450W4045 Cable Harnesses. Engineering Process Requirements

线缆线束工艺要求

-450W9896 WIND OFFSHORE DISTRIBUTION BOXES TECHNICAL SPECIFICATION

海上风机配电箱技术规范

-Doc-0081532 FICHE METIER Identification of cables and electrical components

电缆和电元件的识别

-Doc-0075887 FICHE METIER Definition of wiring standards

线缆和布线标准

-Doc-0081533_ST_FICHE_METIER_Montage des chemins de cable

电缆桥架的安装

-Doc-0081534_ST_FICHE_METIER_Utilisation de collier de serrage

扎带的紧固方法

-Doc-0081535_ST_FICHE_METIER_Montage presse etoupe

安装电缆密封接头

-Doc-0081536_ST_FICHE_METIER_Effectuer un sertissage

线缆端子的压接

-Doc-0081617_FICHE_METIER_The luminaire is connected

2.灯具连接

这些文件可分为两种性质，一是标准规范，更侧重给出要求达到的标准和准则，第二种是操作指导，更侧重于描述操作来保证可执行性和可制造性。为了更好的使各种标准之间协调一致，对以上文件做了校核和翻译的修正。例如对于某种压接的电缆端子观察窗与导体的要求，标准Doc-0081536與IPC/WHMA 620中有对应一致的说明。在IPC/WHMA 620中，对于这种情況有更明确的分级和处置结论:

图3导线填满检查窗—目标

图4导体在检查窗口导体部分可见—接受

图5导线在连接检查窗口不可见—缺陷

对于线缆的标识，同样可以在-Doc-0081532和450W4045中找到对应描述。电缆号、电缆名称、起始端设备名称都清晰得标在电缆两端。还有一组代码更细化地表明该线缆的类型电压等级以及所在的系统和模块。

3.线缆的连接

对于格兰头，450W4045中，电缆密封街头又称格兰头被分为电磁屏蔽和非电磁屏蔽类型，参照IPC的标准做了分类和描述。而在Doc-0081535中则给出了详细分布操作。

接地连接。接地連接是一种特殊的连接，这源自于其功能需求，接地连接在风机中主要是以保护接地为主，也有一些防雷浪湧抑制等功能性接地。主要是在稳固螺栓连接的基础上增加了可以保证期间表面接触稳定的特殊垫片和接地标识的要求。接地标识要求按照IEC417执行。

4.线缆的排布走线

在一些原则规定的基础上，根据产品实际情况应用和调整是必不可少的。避免损伤绝缘外皮：走线要避开锋利边缘、螺栓螺纹、毛刺；走线要避开可移动物体、可抽拉结构；走线要避开油污或者其它影响线缆绝缘的腐蚀性物质。

相应的措施可以是重新规划路径或者增加保护，保护措施包括附加在线缆上的各种套管、缠绕管，包裹在边缘的护边材料。保护材料的选用要注意符合线径，环保，穿线走线的要求，有些特殊位置可能还会有耐高温要求。

线缆线束的折弯半径要符合要求。在这里，首先依据的是线材规格说明里面的数据，这一边由线束生产商提供。其次，也可以参看GE对于线束线材的标准文件，这种文件往往是针对一种或者一类用在特定产品上线束的规范。而其中关于折弯半径的数据其实会很大程度上参考供应商的水平。在实际应用中如果找不到以上相关文件数据，则可以用以下表格数据作为标准参考：

可以看到，表格中是以电缆外径作为基数，根据电缆类型和外形范围给出了折弯半径标准。这里要说明一下，有些工程师认为用电缆截面积作为基数可以更方便计算和比对折弯半径，其实电缆电线因为工艺的不同，线芯和绝缘层的结构和强度都有较大区别，并不适合作为基数计算。供应商给出的参数表中，折弯半径也基本都是OD的倍数。在实际操作中，电缆外径的测量可以使用卡尺，而折弯半径可以使用R规或者周径尺来测量。

这里补充一下，以上提到的一些套管本身也会有折弯半径的要求，常见的是一些大直径材质较硬的套管，注意这点可以使套管不至于开裂或者折断。

5.线缆的固定

要求电缆被合适地固定住，不要太紧而伤害线缆绝缘层，也不可以宽松到电缆可以晃动。不同类型的线缆合理排布。为了降低电磁干扰提高整机可靠性，动力线与信号线要尽量分隔开，尤其是一些敏感模拟量信号线。具体的要求在449W5390电气接线当中给出，包括信号线分组走线形态和间距，单相/三相动力线走线的分布形式以及多种线缆在同一电缆槽走线排布推荐方案。

最终我们要应用以上各种标准规范并针对客户反馈的问题，结合实际情况进行改正和产品的不断改善，不断积累和改进是必由之路。

参考文献：

[1]王健.海上风电防腐技术[M]. 北京：中国电力, 2018(1):96-98.

[2]于永纯.海上风力发电机组调试与维护 [M].北京：中国电力,2017(8):28-30.

作者简介：李卓，1985年12月男，汉族，大学本科，工程师，从事机电自动化产品技术工作