Optymalne mocowanie przewodów – rola obejm kablowych w turbinach i na farmach wiatrowych

Energetyka wiatrowa rozwija się na całym świecie w zawrotnym tempie, co wiąże się m.in. z rosnącym zapotrzebowaniem na różnorodne rozwiązania techniczne, w tym odpowiednie uchwyty do kabli. W turbinach wiatrowych oraz na farmach wiatrowych, właściwe mocowanie przewodów jest kluczowe dla zapewnienia niezawodności i bezpieczeństwa instalacji elektrycznych. Turbiny wiatrowe, ze względu na swoją eksponowaną lokalizację, są w szczególny sposób narażone na trudne warunki atmosferyczne np. silne wiatry, ulewne deszcze czy zmienne temperatury. W związku z tym odpowiedni dobór obejm kablowych, w tym obejm stalowych, obejm zaciskowych i zacisków metalowych, jest niezbędny, by zapewnić stabilność i trwałość całej konstrukcji.

 

 

Rodzaje obejm stosowanych w turbinach wiatrowych

 

W zależności od specyfiki instalacji, a także rodzaju okablowania, stosuje się różne typy obejm kablowych. Wśród najczęściej wykorzystywanych modeli można wyróżnić:

• Obejmy dla poczwórnych wiązek – takie obejmy kablowe przeznaczone są do mocowania czterech przewodów w jednej strukturze. To wytrzymałe konstrukcje o kompozytowej budowie ze stali nierdzewnej 316L i polimeru. Dzięki temu, organizacja kabli staje się bardziej przejrzysta, a ryzyko ich przemieszczania się pod wpływem wibracji zostaje znacznie zredukowane. Wiązki tego typu są często stosowane w instalacjach zasilających silniki przekładniowe lub konwertery, a ich obejmy muszą spełniać wymagania dotyczące minimalnego promienia gięcia oraz zabezpieczenia przed przetarciem izolacji (IEC 60502-1).
• Obejmy dla potrójnych wiązek – wykorzystywane w systemach z mniejszą liczbą przewodów. Tego typu obejmy zaciskowe zapewniają efektywne mocowanie przewodów, jednocześnie chroniąc je przed uszkodzeniami mechanicznymi. Wszystkie sprzedawane przez nas obejmy są niezależnie certyfikowane na zgodność z normą IEC 61914 (odporność na temperaturę, ogień i siły dynamiczne). W przypadku instalacji niskiego napięcia obejmy te muszą przechodzić również testy zgodnie z EN 50262 oraz spełniać wymagania dotyczące izolacyjności i ograniczania wpływu drgań.
• Obejmy dla pojedynczych kabli – przeznaczone są do precyzyjnego mocowania pojedynczych przewodów. Stosowanie uchwytów do kabli tego rodzaju zapewnia ich stabilizację, co w konsekwencji przekłada się na mniejsze ryzyko uszkodzeń. W naszej ofercie znajdują się m.in. obejmy ognioodporne, do wysokich napięć czy dedykowane do niestandardowego montażu.

 

Stawiamy na obejmy brytyjskiej firmy CMP. To lider na rynku w zakresie produkcji  akcesoriów do organizacji i ochrony kabli elektrycznych. Produkty tej marki spełniają wymogi norm m.in. DNV GL i Lloyd’s Register, co pozwala na ich zastosowanie w wymagających środowiskach.

 

Wpływ obejm stalowych na trwałość instalacji

 

Obejmy stalowe odgrywają niezwykle ważną rolę w zapewnieniu niezawodności działania instalacji elektrycznych na farmach wiatrowych. Ich największą zaletą jest wysoka odporność na korozję oraz ekstremalne warunki atmosferyczne, co czyni je idealnym rozwiązaniem do stosowania w trudnych warunkach, jakie na co dzień panują na wysokościach i w strefach wietrznych.

 

W kontekście bezpieczeństwa instalacji kluczowe jest jednak to, że wysokowytrzymałe obejmy muszą spełniać wymagania norm m.in. IEC 61914:2015, która określa m.in. odporność na siły dynamiczne, tj. skutki tzw. prądów zwarciowych (ang. peak short-circuit current). Oznacza to, że obejma musi wytrzymać nagłe obciążenia mechaniczne generowane przez przepływ wysokiego prądu zwarciowego, bez ryzyka przemieszczenia się lub uszkodzenia przewodu.

 

Dodatkowo zgodność z tą normą obejmuje również testy odporności na promieniowanie UV, ogień, wibracje oraz pełzanie przewodów (creep resistance) – czyli zjawisko powolnego przesuwania się przewodu w obejmie w wyniku działania sił mechanicznych i temperatury.

 

Tradycyjna obejma stalowa charakteryzuje się dużą wytrzymałością na obciążenia mechaniczne, co zapewnia długotrwałość instalacji elektrycznej. W przypadku obejm zaciskowych i śrubowych ważna jest również zgodność z normami UL 2239 oraz DIN 3015 – określającymi m.in. sposoby montażu, parametry dynamiczne oraz nośność zestawów mocujących w instalacjach przemysłowych.

 

Zastosowanie obejm zaciskowych umożliwia szybkie, precyzyjne i trwałe mocowanie przewodów, eliminując ryzyko ich uszkodzenia podczas intensywnej eksploatacji. Nowoczesne systemy mocowań kablowych są również projektowane na podstawie analizy finite element method (FEM), co pozwala na przewidywanie zachowania obejm w warunkach krytycznych.

 

Dzięki zastosowaniu stalowych materiałów w konstrukcji obejm kablowych możliwe jest również zmniejszenie kosztów utrzymania farm wiatrowych. Wytrzymałość tego materiału oznacza mniejsze ryzyko awarii, a tym samym – mniejsze koszty związane z naprawami czy wymianą uszkodzonych elementów instalacji.

 

Odpowiedni dobór obejm kablowych do turbin wiatrowych

 

Kluczowym aspektem, który decyduje o skuteczności mocowania przewodów w turbinach wiatrowych, jest dobór odpowiednich obejm kablowych. W celu zapewnienia maksymalnej efektywności i bezpieczeństwa instalacji należy uwzględnić w tym przypadku kilka podstawowych czynników:

• Materiał wykonania – obejma stalowa jest bardziej odporna na korozję i uszkodzenia niż plastikowe odpowiedniki, dlatego doskonale sprawdza się w trudnych warunkach atmosferycznych. Najlepszym wyborem jest stal nierdzewna 316, którą cechuje dodatkowo odporność na rozciąganie i pękanie w wysokich temperaturach. Pozbawione miedzi aluminium jest cenione na rynku z uwagi na wytrzymałość mechaniczną, trwałość, odporność na korozję i ognioodporność. Sporo zalet ma też nylon. Stosuje się go jednak na ogół w tych dziedzinach przemysłu, w których panują nieco łatwiejsze warunki. Ważne są także właściwości dielektryczne materiałów w przypadku pracy w pobliżu komponentów średniego napięcia – obejmy wykonane z tworzyw o wysokiej rezystancji powierzchniowej mogą ograniczać ryzyko wyładowań koronowych. W projektowaniu uchwytów kablowych stosuje się również analizę współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE), szczególnie w aplikacjach narażonych na zmienne temperatury.
• Łatwość montażu – zastosowanie zacisków metalowych pozwala zazwyczaj na szybki montaż, co jest istotne w kontekście zarówno samego procesu budowy, jak i późniejszych konserwacji. Warto jednak uwzględnić również moment dokręcania śrub (torque setting), który powinien być zgodny z zaleceniami producenta – zbyt słabe dokręcenie może prowadzić do luzowania się obejmy, natomiast zbyt mocne – do uszkodzenia izolacji przewodu.
• Odpowiednie dopasowanie do przewodów – uchwyt do kabli musi być odpowiednio dopasowany do średnicy przewodów oraz wymagań konkretnej instalacji. Ważne jest, by uchwyty do kabli zapewniały stabilność i eliminowały ryzyko luzowania się mocowań pod wpływem drgań, które mogą występować w turbinach wiatrowych. W praktyce inżynierskiej stosuje się często modele matematyczne do obliczania sił oddziałujących na przewody w stanie zwarcia (short-circuit mechanical load), co pozwala dobrać obejmy o odpowiednim profilu i klasie wytrzymałości.

 

Znaczenie prawidłowego montażu uchwytów do kabli

 

Właściwy montaż uchwytów do kabli w turbinach wiatrowych jest ważny dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności całego systemu. Niewłaściwe zastosowanie uchwytów na kable może prowadzić do poważnych problemów (uszkodzenia izolacji przewodów, ich poluzowania czy nawet całkowitej awarii instalacji elektrycznej). Należy zwrócić szczególną uwagę na prawidłowe dopasowanie uchwytów do przewodów i stosowanie się do wytycznych producentów oraz norm technicznych.

 

W szczególności zaleca się przestrzeganie procedur montażowych zgodnych z IEC 61914 oraz IEC TS 60034-25 (dotyczącej prowadzenia kabli zasilających silniki), które określają m.in. dopuszczalne siły mocujące, maksymalny moment skręcający śruby oraz odstępy między obejmami. W przypadku instalacji średniego napięcia, mocowania muszą także umożliwiać zachowanie odpowiednich odległości izolacyjnych, zgodnie z IEC 60071.

 

Dobre praktyki montażowe obejmują między innymi regularne sprawdzanie stabilności mocowań, kontrolowanie stanu obejm zaciskowych oraz zapewnienie odpowiedniej ochrony przed wpływem czynników zewnętrznych, wśród których wymienić należy wilgoć czy duże zmiany temperatury. W zaawansowanych systemach konserwacyjnych stosuje się również metody monitorowania naprężeń (strain monitoring) oraz czujniki stanu mocowań, które pozwalają wykryć ryzyko poluzowania lub pęknięcia obejmy, zanim dojdzie do awarii. Tylko wtedy można mieć pewność, że system będzie działał efektywnie przez długie lata.