Miben különböznek a közepes feszültségű tengeralattjáró kábelek a többi típustól
A közepes feszültségű tengeralattjáró kábeleket kifejezetten víz alatti erőátvitelre tervezték. A szabványos szárazföldi kábelekkel összehasonlítva a tenger alatti kábeleknek ellenállniuk kell a hidrosztatikus nyomásnak, a korróziónak, a mechanikai hatásoknak és a nedvességnek való hosszú távú kitettségnek.
Az MV tengeralattjáró kábeleket általában egyeres vagy háromeres kivitelben tervezik, a telepítési követelményektől és a projekt feltételeitől függően.
Főbb szerkezeti jellemzők
A közepes feszültségű tengeralattjáró kábelek általában a következő rétegeket tartalmazzák:
Vezető (réz vagy alumínium, 2. osztályú vagy tömörített vezető az IEC 60228 szerint)
Vezető képernyő
XLPE szigetelés (vízálló típusú)
Szigetelő képernyő
Fém képernyő (rézhuzalok vagy rézszalag)
Hosszanti vízzáró rétegek
Radiális vízzáró (ólomburkolat vagy hullámos alumínium köpeny)
Ágynemű réteg
Egy- vagy dupla acélhuzal páncélzat
Külső kiszolgáló réteg (PE vagy PP)
Mindegyik réteg meghatározott műszaki célt szolgál, biztosítva az elektromos megbízhatóságot és a mechanikai védelmet tenger alatti körülmények között.
Hárommagos vs egymagos kialakítás
A háromerű tengeralattjáró kábeleket általában középfeszültségű háromfázisú elosztórendszerekhez használják. Ez a konfiguráció csökkenti a telepítés bonyolultságát, és alkalmas partközeli vagy rövidebb útvonalú alkalmazásokhoz.
Nagyobb névleges áramerősség vagy hosszabb átviteli távolság esetén gyakran előnyben részesítik az egyerű tengeralattjáró kábeleket, amelyeket szárnyas formációba telepítenek, a jobb hőelvezetés és a csökkent elektromágneses kölcsönhatás miatt.
Szigetelés kiválasztása
A vízálló XLPE a leggyakrabban használt szigetelőanyag a MV tengeralattjáró kábelekhez. A következőket kínálja:
Az EPR szigetelés ott használható, ahol nagyobb rugalmasságra van szükség, de az XLPE továbbra is a domináns választás a legtöbb tengeralattjáró energiaalkalmazásban.
Vízvédelmi rendszer
A szárazföldi kábelekkel ellentétben a tenger alatti kábelek többrétegű vízvédelmet igényelnek:
Hosszanti vízzáró (vízben duzzadó szalagok vagy por)
Radiális vízzáró (ólomburkolat vagy hullámos alumínium köpeny)
Külső rész a további környezetvédelem érdekében
Ez a szerkezet megakadályozza a nedvesség behatolását és biztosítja a hosszú távú működési megbízhatóságot.
Mechanikai védelem
Az acélhuzal páncélzat szakítószilárdságot biztosít a fektetési műveletekhez, és véd a külső mechanikai sérülésektől, például horgonyoktól, horgászfelszerelésektől vagy a tengerfenék kopásától.
A kettős páncélozást gyakran használják sekély vízben vagy magas kockázatú zónákban.
Szigetelés összehasonlítása: TR-XLPE vs EPR
A középfeszültségű tengeralattjáró kábelek elsősorban két szigetelőrendszert használnak: TR-XLPE (Tree-Retardant Cross-Linked Polyethylene) és EPR (etilén-propilén gumi).
Mindkét anyag alkalmas tengeralattjáró környezetre, ha megfelelő vízelzáró rendszerekkel kombinálják.
Szigetelés típusa |
Előnyök |
Megfontolások |
TR-XLPE |
Alacsony dielektromos veszteség, nagy dielektromos szilárdság, kiváló hőteljesítmény, erős vízállóság a fa öregedésével szemben |
Kicsit alacsonyabb rugalmasság az EPR-hez képest |
HAJTÓMŰ NYOMÁSVISZONYA |
Nagyobb rugalmasság, jó ellenállás a mechanikai igénybevétellel szemben, jó dielektromos teljesítmény |
Nagyobb dielektromos veszteségek az XLPE-hez képest |
A modern MV tengeralattjáró kábelek kialakításában a TR-XLPE széles körben elterjedt alacsonyabb dielektromos vesztesége és kiváló, hosszú távú öregedési teljesítménye miatt.
Fontos megjegyezni, hogy a vízbehatolás elleni védelmet külön vízzáró rendszerekkel és fémburkolatokkal érik el, nem pedig egyedül a szigetelőanyaggal.
Vezető anyagok
A közepes feszültségű tenger alatti kábelek a projekt követelményeitől függően réz- vagy alumíniumvezetőket is használhatnak.
Rézvezetők
Magasabb elektromos vezetőképesség
Kisebb vezeték-keresztmetszet azonos névleges áramerősség mellett
Nagyobb szakítószilárdság
Alkalmas nagyáramú alkalmazásokhoz
Alumínium vezetők
Alacsonyabb sűrűség (könnyebb súly)
Költséghatékony nagy távolságú átvitelhez
Általánosan használt tengeri szélerőmű-exportban és tömbkábelekben
A réz és az alumínium közötti választás a következőktől függ:
A megfelelő csatlakozótervezés és beépítési gyakorlat megbízható teljesítményt biztosít mindkét vezetéktípus esetében.
Vízzáró és páncélzati rendszer
A tenger alatti kábelek átfogó vízvédelmet igényelnek a hosszú távú megbízhatóság biztosítása érdekében hidrosztatikus nyomás alatt.
A középfeszültségű tengeralattjáró kábelek vízvédelmét általában az alábbiakkal érik el:
Hosszanti vízzárás
Megakadályozza a víz vándorlását a kábel tengelye mentén a burkolat sérülése esetén.
A gyakori módszerek a következők:
Vízben duzzadó szalagok
Vízzáró por
Vízben duzzadó fonalak
Duzzadt zsinórok
Ezek az anyagok vízzel érintkezve kitágulnak és lezárják a sérült területet.
Radiális vízzáró
Megakadályozza a víz behatolását kívülről a kábel belsejébe.
A radiális vízzárók általában a következőkből állnak:
Ezek a fémes rétegek teljes radiális vízzáróságot és korrózióállóságot biztosítanak.
Armoring System
A páncélzat mechanikai szilárdságot és külső védelmet biztosít.
A funkciók közé tartozik:
Szakítószilárdság fektetési műveletek során
Ellenállás a tengerfenék kopásával szemben
Védelem a horgásztevékenységek és a horgonyok ellen
Ütés- és ütésállóság
Páncélzat típusok:
A kettős páncélozást általában sekély vízben vagy magas kockázatú zónákban használják.
Tengeralattjáró kábelépítés (MV)
A középfeszültségű tengeralattjáró kábelek többrétegű tervezésű rendszerek. Mindegyik réteg meghatározott elektromos vagy mechanikai funkciót lát el.
Réteg |
Műszaki funkció |
Karmester |
Réz vagy alumínium vezető (IEC 60228), névleges áramot vezet |
Vezető képernyő |
Félvezető réteg, amely szabályozza az elektromos téreloszlást és kiküszöböli a feszültségkoncentrációt |
Szigetelés |
TR-XLPE vagy EPR szigetelés, amely dielektromos szilárdságot és feszültségállóságot biztosít |
Szigetelő képernyő |
Félvezető réteg, amely egyenletes elektromos mezőt és interfészt biztosít a fémes képernyőhöz |
Fémes képernyő |
Rézhuzalok vagy rézszalag, amely hibaáram-utat és elektromágneses árnyékolást biztosít |
Vízzáró réteg |
Megakadályozza a víz hosszanti vándorlását |
Radiális vízzáró |
Ólomköpeny vagy hullámos alumínium köpeny biztosítja a radiális vízzáróságot |
Ágynemű réteg |
Mechanikai elválasztást és védelmet biztosít a páncélozás előtt |
Páncélozás |
Acélhuzal páncélzat, amely szakítószilárdságot és mechanikai védelmet biztosít |
Külső tálalás |
HDPE vagy PP külső réteg a környezetvédelem érdekében |
További szerkezeti megfontolások
A tenger alatti kábelek általában további szerkezeti és védőrétegeket tartalmaznak a szárazföldi kábelekhez képest, hogy ellenálljanak:
Hidrosztatikus nyomás
Mechanikai hatás
Tengerfenék kopás
Beépítési húzóerők
Egyes projektekben a tenger alatti tápkábelek optikai egységeket integrálhatnak kommunikációs és felügyeleti célokra.
A kábel külső átmérője a feszültségszinttől, a vezeték méretétől és a páncélzat típusától függően változik, és MV alkalmazások esetén meghaladhatja az 50 mm-t.
Védőelemek MV tengeralattjáró kábelekben
A tenger alatti kábelek átfogó védelmi rendszereket igényelnek, hogy hosszú élettartamot biztosítsanak tengeri környezetben.
Védőelem |
Műszaki funkció |
Szigetelő rendszer |
TR-XLPE vagy EPR dielektromos szilárdságot és hőteljesítményt biztosít |
Fémes képernyő |
Hibaáram-utat és elektromágneses árnyékolást biztosít |
Hosszanti vízzárás |
Megakadályozza a víz elvándorlását a kábel hossza mentén |
Radiális vízzáró |
Ólomköpeny vagy hullámos alumínium köpeny biztosítja a radiális vízzáróságot |
Ágynemű réteg |
Mechanikai leválasztás páncélozás előtt |
Páncélozás |
Acélhuzal páncélzat, amely szakítószilárdságot és külső mechanikai védelmet biztosít |
Külső tálalás |
HDPE külső réteg, amely környezet- és kopásvédelmet biztosít |
A tenger alatti kábelek védelme a zord tengeri környezet miatt lényegesen robusztusabb, mint a hagyományos szárazföldi kábelek.
Gyártási és illesztési technológia
A tenger alatti kábeleket ellenőrzött extrudálási és térhálósítási eljárásokkal gyártják az egyenletes szigetelési minőség biztosítása érdekében.
A gyári kötéseket (FJ) vagy a gyári vulkanizált kötéseket (FVJ) használják a hosszú gyártási hosszúságok összekapcsolására. Ezek az ízületek fenntartják:
Elektromos integritás
Mechanikai szilárdság
Vízzáróság
Az összekapcsolási eljárások általában a következőket tartalmazzák:
Vezetékes hegesztés
Vezetőernyő rekonstrukciója
XLPE szigetelés újratérhálósítása
Szigetelőlap helyreállítása
Fém burkolat és vízzárók ismételt felhordása
Elektromos rutinvizsgálat az IEC szabványoknak megfelelően
Minőségellenőrzés és tesztelés
A minőségbiztosítás kritikus fontosságú a tenger alatti kábelgyártásban. A gyártás szigorú ellenőrzési és tesztelési eljárásokat követ az IEC szabványoknak, például az IEC 60502-2 szabványnak megfelelően (középfeszültségű kábelekre).
A tesztelés általában a következőket tartalmazza:
Vezető ellenállás mérése
Részleges kisülés (PD) tesztelése
AC feszültségállósági vizsgálat
A köpeny integritásának vizsgálata
Méretvizsgálat
Hegesztett fémburkolatok vagy gyári kötések röntgenvizsgálata
A tenger alatti kábelek szigorúbb minőség-ellenőrzésen esnek át, mint a szárazföldi kábelek, mivel beszerelés után korlátozottan hozzáférhetők.
Összehasonlítás: Tengeralattjáró vs szárazföldi kábelek
Vonatkozás |
Tengeralattjáró kábelek |
Földkábelek |
Tervezési környezet |
Tengeri és víz alatti körülményekhez tervezték |
Földi telepítésre tervezték |
Gyártási folyamat |
Tartalmazza a vízelzáró rendszereket, fém burkolatokat, nehéz páncélzatot |
Jellemzően nincs radiális vízzáró |
Mechanikai szilárdság |
Nagy húzóterhelésre tervezték fektetés közben |
Korlátozott húzási követelmények |
Telepítés |
Kábelfektető edények fektetik, szabályozott feszültséggel |
Árokba vagy csatornába szerelhető |
Páncélozás |
Egy- vagy kettős acélhuzal páncélzat a tengerfenék állapotától függően |
Gyakran páncél nélküli vagy könnyű páncélzattal |
Teljesítménykövetelmények tengeralattjáró környezetben
Hidrosztatikus nyomás és mélység
A hidrosztatikus nyomás körülbelül 0,1 MPa-val nő 10 méter vízmélységenként. A tenger alatti kábeleknek meg kell őrizniük szerkezeti integritását és elektromos teljesítményét ilyen külső nyomások mellett.
A radiális vízzárók és a robusztus páncélzat hosszú távú megbízhatóságot biztosítanak még jelentős mélységekben is.
Rugalmasság és mechanikai szilárdság
A tenger alatti kábeleknek egyensúlyban kell lenniük a rugalmasság és a mechanikai szilárdság között, hogy ellenálljanak:
Beépítési hajlítás fektetés közben
A tengerfenék szabálytalanságai
Hőtágulás működés közben
Külső mechanikai agresszió
A kábel megfelelő kialakítása biztosítja a minimális hajlítási sugár és a megengedett legnagyobb húzóterhelés követelményeinek való megfelelést.
Környezeti Ellenállás
A tengeri környezet a kábeleket a következőknek teszi ki:
A HDPE külső burkolat és a korrózióálló páncélzat hosszú élettartamon át védi a kábelrendszert.
Tengeralattjáró kábelek korrózióvédelme
A tenger alatti tápkábelek agresszív tengeri környezetben működnek, ahol a sós víz, a hidrosztatikus nyomás és a mechanikai hatások súlyosan befolyásolhatják az élettartamot. Ezért a korrózióvédelem és a vízzáró kialakítás kritikus fontosságú a hosszú távú megbízhatóság szempontjából.
Egy tipikus tengeralattjáró tápkábel a következő védőelemeket tartalmazza:
1. Fém vízzáró
A tengeralattjáró kábelek általában folyamatos fém vízgáttal vannak felszerelve, mint például:
Ez a réteg biztosítja:
A textil kiszolgáló rétegekkel ellentétben a fém burkolat az elsődleges akadály, amely megakadályozza a víz behatolását a szigetelőrendszerbe.
2. Radiális és hosszanti vízzárás
Annak érdekében, hogy külső sérülés esetén megakadályozzák a víz elvándorlását a kábel hosszában, a tenger alatti kábelek a következőket tartalmazzák:
Ez biztosítja, hogy a helyi sérülések ne vezessenek progresszív meghibásodáshoz a kábel mentén.
3. Külső hüvely
A külső burkolat jellemzően nagy sűrűségű polietilénből (HDPE) vagy hasonló tengeri minőségű anyagokból készül. A következőket kínálja:
Kiválóan ellenáll a tengervíz korróziójának
Magas mechanikai szilárdság
Kopásállóság fektetéskor és a tengerfenékkel való érintkezés során
A polipropilén fonal szolgál további védőrétegként, de nem ez az elsődleges korróziógátló.
4. Acélhuzal páncélozás
A horganyzott acélhuzal páncélzat biztosítja:
Szakítószilárdság a telepítéshez
Mechanikai védelem becsapódások és halászati tevékenységek ellen
Ellenállás a külső mechanikai igénybevétellel szemben
A telepítés mélységétől és a tengerfenék körülményeitől függően a kábelek a következőket használhatják:
A mélyvízi alkalmazásokban a páncélzat kialakítását úgy optimalizálták, hogy egyensúlyba hozza a súlyt és a szakítószilárdságot.
5. Katódos védelem (projektspecifikus)
A katódos védelmi rendszereket általában tengeri csővezetékekhez és nagyméretű acélszerkezetekhez használják.
A tenger alatti kábeleknél a korrózióállóság elsősorban az alábbiakkal érhető el:
Horganyzott páncélzat
Védő külső köpeny
Fém vízzáró
A katódos védelem bizonyos projekttervekben szóba jöhet, de nem minden tengeralattjáró kábel szabványos jellemzője.
Megfelelő szerkezeti kialakítással, kiváló minőségű anyagokkal és helyes telepítési módszerekkel a tenger alatti tápkábelek 25-40 éves vagy annál hosszabb élettartamot érhetnek el zord tengeri környezetben.
Tengeralattjáró kábel alkalmazások
A tenger alatti tápkábeleket ott használják, ahol felsővezetékek vagy föld alatti földkábelek nem kivitelezhetők.
Széles körben alkalmazzák:
Tengeri szélerőmű-hálózati csatlakozások
Szigetek közötti erőátvitel
Tengerközi összekapcsolási projektek
Offshore olaj- és gázplatformok
Tengeri infrastruktúra és tenger alatti létesítmények
Ezeket a kábeleket úgy tervezték, hogy az alábbiak szerint működjenek:
A megfelelő nyomvonal felmérés, a temetési mélység felmérése és a védelmi tervezés elengedhetetlen a rendszer hosszú távú megbízhatóságának biztosításához.
A nemzetközi szabványoknak való megfelelés jelentősége
A nemzetközileg elismert IEC szabványoknak való megfelelés biztosítja, hogy a tenger alatti tápkábelek megfeleljenek az elektromos teljesítmény, a mechanikai szilárdság és a hosszú távú megbízhatóság szigorú követelményeinek.
Mindegyik szabvány meghatározott szerepet játszik:
Az IEC 60228 biztosítja a vezető minőségét és az elektromos hatékonyságot.
Az IEC 60502 / 60840 / 62067 meghatározza a szigetelés szerkezetére, a típusvizsgálatra és a feszültségteljesítményre vonatkozó követelményeket.
Az IEC 60229 garantálja a külső burkolat integritását és a nedvesség behatolása elleni védelmet.
Az IEC 60287 pontos árambesorolási számításokat biztosít a túlmelegedés elkerülése érdekében.
Az IEC 60853 meghatározza a teljesítményt ciklikus és vészterhelési feltételek mellett.
Az IEC 60092 támogatja a tengeri és tengeri elektromos követelményeknek való megfelelést.
Ezen szabványok betartásával a tenger alatti kábelrendszerek a következőket érik el:
Fokozott üzembiztonság
Meghosszabbított élettartam
Csökkentett karbantartási költségek
Jobb projekt-jóváhagyás és bankképesség
Megbízható teljesítmény zord tengeri környezetben
GYIK
Miben különböznek a tenger alatti kábelek a szárazföldi kábelektől?
A tenger alatti kábeleknek több rétegük van, mint a szárazföldi kábeleknek. Ezek a rétegek távol tartják a vizet, és megakadályozzák, hogy a tengeri állatok megsértsék a kábelt. Ezenkívül megvédik a kábelt a tenger alatti erős nyomástól. A szárazföldi kábeleknek nincs szükségük mindezekre a rétegekre. A tenger alatti kábelek speciális anyagokat használnak a rozsda és sérülések megállítására.
Használhat normál középfeszültségű kábeleket víz alatt?
Nem, nem használhat normál kábeleket víz alatt. A szokásos kábelek nem akadályozzák a vizet, és nem rendelkeznek erős páncélzattal. Gyorsan eltörnek, ha víz alá helyezik. Mindig tenger alatti használatra készült kábeleket válasszon.
Mennyi ideig tartanak a középfeszültségű tengeralattjáró kábelek?
A legtöbb tengeralattjáró kábel 25 és 40 év közötti élettartammal rendelkezik. A jó telepítés hosszabb ideig tart. Az erős anyagoknak köszönhetően évekig is kitartanak. A biztonság érdekében gyakran ellenőrizze a kábelt.
Miért használnak egyes tenger alatti kábelek alumíniumot réz helyett?
Az alumínium könnyebbé teszi a kábelt, mint a réz. Ez segít, ha a kábeleket mély vízbe helyezi. A réz jobb elektromos áram szállítására, de nehezebb és többe kerül.
