Tipi di cavi elettrici marini

Un cavo marino deve funzionare in ambienti in cui possono essere presenti contemporaneamente umidità, sale, vibrazioni, sostanze chimiche, carico meccanico e spazio di installazione limitato. Scegliere solo in base alla dimensione del conduttore o alla tensione può quindi lasciare irrisolti importanti rischi ambientali e di sicurezza. Gli acquirenti devono inoltre distinguere i cavi di bordo dalle navi installati su strutture offshore o permanentemente sommersi in fondo al mare. Le sezioni seguenti classificano i cavi elettrici marini in base alla funzione, spiegano le costruzioni protettive disponibili e mostrano come abbinare ciascun cavo marino alle applicazioni di automazione, energia, petrolio e gas e eolico offshore.

Classificare i tipi di cavi marini in base al lavoro che svolgono

La terminologia dei cavi marini può creare confusione perché alcuni nomi descrivono la funzione del circuito, mentre altri descrivono un materiale o una caratteristica protettiva. Potenza, controllo, strumentazione e comunicazione sono categorie funzionali. Le costruzioni corazzate, flessibili, impermeabili, resistenti all'olio, ignifughe e a bassa emissione di fumi sono opzioni prestazionali che possono essere applicate a diverse categorie funzionali. Una specifica pratica dovrebbe innanzitutto identificare cosa deve portare il cavo e poi definire la protezione richiesta per la sua zona di installazione.

Cavi di distribuzione elettrica e cavi elettrici sottomarini

I cavi di alimentazione marini distribuiscono l'energia elettrica da generatori, trasformatori o quadri elettrici a motori, illuminazione, pompe, macchinari di coperta e sistemi ausiliari. I cavi a bassa tensione servono comunemente per la distribuzione locale, mentre i sistemi a media tensione possono essere utilizzati laddove le caratteristiche nominali delle apparecchiature o le distanze di trasmissione rendono più pratica una tensione più elevata. L'area del conduttore deve essere selezionata in base alla corrente di carico, alla caduta di tensione, al servizio di cortocircuito, al metodo di installazione, al raggruppamento e alla temperatura ambiente anziché alla sola corrente di carico.

I cavi elettrici sottomarini costituiscono un gruppo separato perché sono progettati per il servizio subacqueo continuo e per i carichi di installazione. IL La gamma di cavi sottomarini ad alta tensione comprende conduttori in rame o alluminio, configurazioni a nucleo singolo o triplo, isolamento XLPE, strati impermeabili e armature metalliche. Le applicazioni elencate includono connessioni eoliche offshore, interconnessioni costiere e insulari, reti sottomarine di energia rinnovabile e alimentazione di piattaforme offshore.

Cavi di controllo e strumentazione

I cavi di controllo trasportano comandi, segnali di stato e funzioni di interblocco tra pannelli di controllo, attuatori, relè, valvole e macchinari. I cavi per strumentazione servono circuiti di misurazione sensibili associati a pressione, temperatura, flusso, livello e altre variabili di processo. Sebbene le loro funzioni si sovrappongano, i circuiti di strumentazione spesso richiedono un controllo più rigoroso delle interferenze elettromagnetiche e della diafonia tra coppie.

Un design schermato o intrecciato può proteggere i segnali di basso livello quando il percorso passa vicino a motori, azionamenti a frequenza variabile, alimentatori o apparecchiature di commutazione. IL La pagina relativa ai cavi di controllo flessibili descrive le opzioni multi-core, schermate, armate e senza alogeni a bassa emissione di fumi. Identifica inoltre versioni resistenti alla nebbia salina e all'umidità per piattaforme offshore e sistemi di automazione marina.

Cavi di comunicazione e fibra ottica

I cavi di comunicazione supportano reti di dati, sistemi di monitoraggio, allarmi, apparecchiature di navigazione, comunicazioni tra piattaforme e collegamenti tra risorse offshore. I cavi dati in rame possono essere adatti per collegamenti più brevi, ma la fibra ottica fornisce un'elevata capacità dati senza condurre corrente elettrica e non è influenzata dalle interferenze elettromagnetiche. Le loro prestazioni dipendono ancora da un'adeguata protezione meccanica, blocco dell'acqua, metodi di terminazione e instradamento.

Per i collegamenti subacquei e a lunga distanza, an Il cavo in fibra ottica offshore può incorporare un'unità ottica, un composto di riempimento, un elemento di rinforzo, una barriera impermeabile, un'armatura in filo di acciaio e una guaina esterna in PE. È possibile prendere in considerazione strutture leggere, a singola armatura e a doppia armatura in base alla profondità di installazione, alle condizioni del fondale marino, al carico di trazione e all'esposizione a danni esterni.

Cavi marini per servizi speciali

I nomi dei cavi per servizi speciali descrivono le prestazioni ambientali o meccaniche piuttosto che le apparecchiature collegate. I cavi flessibili vengono utilizzati laddove il movimento, le vibrazioni o il percorso difficile rendono inadatta una struttura rigida. I design corazzati aggiungono resistenza all'impatto, allo schiacciamento, alla tensione e ad altre forze esterne, ma gli strati aggiuntivi aumentano il diametro, il peso e la rigidità alla flessione.

Anche i cavi resistenti al fuoco e ignifughi hanno scopi diversi. La struttura ignifuga limita la propagazione della fiamma, mentre un cavo resistente al fuoco ha lo scopo di preservare il funzionamento del circuito per un periodo di prova definito. L'illuminazione di emergenza, gli allarmi, i sistemi di spegnimento e le comunicazioni critiche possono quindi richiedere prove diverse rispetto ai normali circuiti di alimentazione o di controllo.

Abbina la costruzione del cavo marino alla zona di esposizione

Un cavo installato all'interno di una sala apparecchiature protetta deve affrontare condizioni diverse da un cavo installato su un ponte aperto, attraverso una zona di spruzzi, lungo una torre di turbina o lungo il fondale marino. La classificazione ambientale dovrebbe considerare l'immersione continua, gli spruzzi intermittenti, la condensa, l'esposizione ai raggi ultravioletti, la temperatura, le sostanze chimiche, le vibrazioni, l'abrasione e il potenziale impatto. Chiamare ogni prodotto per aree umide un cavo marino non è sufficiente perché la resistenza occasionale all'umidità non dimostra automaticamente l'idoneità all'immersione permanente.

Laddove l'ingresso di umidità rappresenta il rischio principale, a Il cavo impermeabile utilizza strutture isolanti o sigillanti resistenti all'acqua per proteggere i conduttori in installazioni umide, esterne, sotterranee o marine. La costruzione richiesta dipende ancora dal fatto che l'esposizione coinvolga umidità, spruzzi diretti, allagamenti temporanei o pressione subacquea continua. Giunti, pressacavi e terminazioni devono fornire una protezione coerente con il cavo stesso; in caso contrario l'acqua può entrare nel collegamento anche quando la guaina esterna rimane intatta.

Le sale macchine, i sistemi idraulici, le attrezzature di perforazione e le aree di lavorazione possono esporre le guaine dei cavi a carburante, lubrificanti, grasso o sostanze chimiche. UN Il cavo resistente all'olio utilizza materiali di rivestimento e isolamento selezionati per ridurre il rigonfiamento, l'ammorbidimento, la fessurazione o la perdita di resistenza meccanica dovuti all'olio. La resistenza all'olio deve essere valutata insieme alla temperatura, all'abrasione, all'umidità e al fluido specifico coinvolto poiché un'etichetta di resistenza generale potrebbe non coprire ogni concentrazione chimica o durata di esposizione.

Anche la protezione meccanica deve corrispondere al percorso. L'armatura può essere appropriata per sezioni esposte, sepolte o sottomarine, mentre una costruzione flessibile non corazzata può funzionare meglio in percorsi protetti che subiscono movimenti ripetuti. La schermatura è selezionata per la compatibilità elettromagnetica, non come sostituto dell'armatura o del blocco dell'acqua. Allo stesso modo, una guaina LSZH può ridurre le emissioni di fumo e alogeni durante un incendio ma non stabilisce in modo indipendente l'integrità del circuito o l'idoneità subacquea permanente.

Abbina le famiglie di cavi alle applicazioni offshore

Ogni progetto offshore normalmente richiede diverse famiglie di cavi marini piuttosto che una costruzione universale. La tabella seguente collega le aree di applicazione comuni ai loro circuiti principali e alle priorità di selezione.

L'automazione marina dipende da un coordinamento affidabile tra sensori, controller, attuatori, azionamenti e sistemi di sicurezza. I circuiti di alimentazione dovrebbero essere separati, ove possibile, dai percorsi sensibili dei segnali, mentre gli schermi, le disposizioni di messa a terra e la geometria dei cavi dovrebbero essere selezionati come parte del progetto completo di compatibilità elettromagnetica. La flessibilità è particolarmente importante quando si spostano gruppi, armadi compatti e percorsi soggetti a vibrazioni.

I parchi eolici offshore combinano il cablaggio interno delle turbine, le connessioni degli array, i circuiti di esportazione, il monitoraggio delle condizioni e le comunicazioni. Le piattaforme petrolifere e del gas aggiungono ambienti di processo impegnativi in ​​cui l'esposizione all'olio, le prestazioni al fuoco, la protezione meccanica e l'integrità del segnale possono tutti influenzare le specifiche di un cavo. I circuiti sottomarini introducono ulteriori rischi durante la produzione, il carico, il trasporto, la posa, l'interramento, il funzionamento e l'eventuale recupero. La progettazione e la garanzia dei cavi elettrici sottomarini dovrebbero pertanto essere trattate come un processo del ciclo di vita piuttosto che come una decisione riguardante esclusivamente il prodotto.

Utilizzare un processo di selezione strutturato dei cavi marini

Iniziamo con il servizio elettrico. Registrare la tensione del sistema, la corrente operativa, la caduta di tensione consentita, il livello di cortocircuito, la frequenza, la configurazione dei conduttori e le apparecchiature collegate. Per i circuiti di controllo e strumentazione, definire anche il tipo di segnale, il numero di coppie o nuclei, la disposizione dello schermo, i limiti di capacità e la filosofia di messa a terra. Un cavo marino selezionato senza i dati del circuito completo può essere sovradimensionato sotto un aspetto ma inadeguato sotto un altro.

Successivamente, documentare il percorso di installazione sezione per sezione. Identificare aree interne protette, ponti esposti, zone di schizzi, locali macchine, aree chimiche, sezioni dinamiche, percorsi interrati e sezioni permanentemente sommerse. Registrare la temperatura prevista, lo spazio minimo di piegatura, le vibrazioni, la tensione di trazione, l'intervallo di supporto, il rischio di impatto e l'accessibilità per la sostituzione. Questo metodo basato sul percorso rivela spesso che sezioni diverse richiedono costruzioni di cavi o transizioni ingegnerizzate diverse.

I requisiti antincendio dovrebbero essere specificati indipendentemente dall'umidità e dalle prestazioni meccaniche. Determinare se il circuito richiede il controllo della propagazione della fiamma, la riduzione delle emissioni di fumo e gas corrosivi o il funzionamento continuo durante l'incendio. I circuiti di emergenza e di sicurezza possono richiedere una costruzione, un instradamento, una separazione e un collaudo più rigorosi rispetto ai servizi ordinari. Il certificato, il rapporto di prova e lo standard applicabile dovrebbero corrispondere al design effettivo del cavo offerto, piuttosto che a un'ampia categoria di prodotti.

La serie IEC 60092 fornisce requisiti separati per la costruzione dei cavi, i circuiti di alimentazione, i circuiti di controllo e strumentazione, nonché la selezione e l'installazione dei cavi a bordo di navi e unità offshore. La norma IEC 60092-350 riguarda la costruzione e i test generali, la norma IEC 60092-353 copre specifici cavi di alimentazione offshore e di bordo e la norma IEC 60092-376 si applica ai cavi di controllo e strumentazione schermati e non schermati. La norma IEC 60092-352 affronta la selezione, l'installazione e le condizioni operative, compresi i sistemi fissi interessati dalle vibrazioni o dal movimento della nave.

Gli standard da soli non completano la specifica. L'acquirente deve confermare l'edizione del progetto, i requisiti di classificazione, le approvazioni delle autorità, le regole di installazione e la documentazione prevista per la nave o l'unità offshore. I cavi sottomarini e offshore dinamici possono anche richiedere analisi specifiche del progetto oltre i normali standard dei cavi di bordo. La revisione finale dovrebbe confrontare la scheda tecnica, il disegno costruttivo, il piano di test, gli accessori, il sistema di giunzione e le ipotesi di percorso come un unico pacchetto.

Evitare errori di installazione e manutenzione

Anche un cavo marino correttamente selezionato può guastarsi prematuramente quando si supera la tensione di trazione, la pressione sulle pareti laterali o il raggio di curvatura minimo durante l'installazione. Le campate non supportate e i tacchetti eccessivamente serrati possono creare uno stress concentrato, mentre le ghiandole incompatibili possono danneggiare la guaina o lasciare un sigillo ambientale inefficace. I sistemi sottomarini richiedono una movimentazione controllata perché i carichi di installazione possono differire sostanzialmente dai normali carichi operativi.

La qualità della terminazione merita pari attenzione. Il collegamento dell'armatura, la messa a terra dello schermo, la preparazione del conduttore, la sigillatura e il pressacavo devono seguire il progetto approvato. Miscelare potenza e strumentazione sensibile in percorsi non idonei può introdurre interferenze che sembrano essere un guasto dell'apparecchiatura piuttosto che un problema di cablaggio. La messa in servizio dovrebbe pertanto includere test di isolamento, continuità, conduttore, schermo, ottici e funzionali.

Gli intervalli di ispezione dovrebbero riflettere la gravità ambientale e la criticità del circuito. I team di manutenzione dovrebbero cercare eventuali crepe, appiattimenti, abrasioni, supporti allentati, corrosione, deterioramento dovuto all'olio, connessioni surriscaldate e ingresso di acqua in prossimità di ghiandole o giunti. Le registrazioni delle tendenze aiutano a distinguere danni isolati da problemi ripetuti causati da instradamento, movimento, contaminazione o protezione errata. Le riparazioni dovrebbero ripristinare le prestazioni elettriche, meccaniche, antincendio e ambientali originali invece di coprire semplicemente i danni visibili.

Conclusione

La selezione del cavo marino dovrebbe iniziare con la funzione del circuito e poi tenere conto della tensione, dell'esposizione all'acqua, delle sostanze chimiche, del movimento, del carico meccanico, del comportamento al fuoco, dell'interferenza del segnale e dei requisiti di approvazione applicabili. I circuiti di bordo, della piattaforma e sottomarini non devono essere trattati come installazioni identiche. Yongchuang opera come produttore e fornitore di cavi offrendo categorie di cavi di alimentazione, controllo, speciali e di comunicazione. La sua gamma di prodotti verificati può supportare un abbinamento più preciso della costruzione di cavi con l'automazione marina, l'energia offshore, le piattaforme petrolifere e del gas e i requisiti dell'energia eolica offshore.

Domande frequenti

D: Qual è la differenza tra un cavo marino e un cavo sottomarino?

R: Un cavo marino viene generalmente utilizzato su navi o unità offshore, mentre un cavo sottomarino è progettato per installazione subacquea continua, pressione, blocco dell'acqua e carichi sul fondale marino.

D: Quali tipi di cavi marini vengono utilizzati nei parchi eolici offshore?

R: I progetti eolici offshore utilizzano comunemente cavi elettrici sottomarini, cavi elettrici interni, cavi di controllo e strumentazione e cavi in ​​fibra ottica per la connessione alla rete, l'automazione e il monitoraggio.

D: Perché i cavi di controllo marino sono spesso schermati?

R: La schermatura riduce le interferenze elettromagnetiche provenienti da cavi di alimentazione, motori e apparecchiature di commutazione vicini, aiutando i segnali sensibili di controllo e strumentazione a rimanere stabili e precisi.

D: Tutti i cavi impermeabili sono adatti all'immersione permanente?

R: No. La resistenza all'umidità o all'esposizione temporanea all'acqua non stabilisce automaticamente l'idoneità all'immersione continua, alla pressione subacquea, alla tensione di installazione o all'abrasione del fondale marino.

D: Quando è necessario un cavo marino armato?

R: L'armatura viene presa in considerazione laddove il percorso espone i cavi a impatti, schiacciamento, forze di trazione, rischi di seppellimento o attività del fondale marino, ma potrebbe non essere necessaria nei percorsi flessibili protetti.