海洋ケーブル: 詳しい紹介

海洋ケーブルは、通常の配線がすぐに損傷する可能性のある条件にさらされながら、電力、制御コマンド、または通信データを伝送する必要があります。湿気、塩分、振動、油、機械的負荷、限られた配線スペース、および防火要件はすべて、ケーブルの構造と設置に影響を与えます。したがって、導体サイズまたは電圧だけで選択すると、試運転後にのみ現れる信頼性の問題が発生する可能性があります。この概要では、海洋ケーブルの種類の違い、保護層の仕組み、エンジニアがケーブルの性能を海洋オートメーション、海洋エネルギー、石油およびガスプラットフォーム、海洋風力発電所にどのように適合させることができるかについて説明します。

海洋条件によってケーブル要件が変わる理由

海洋ケーブルは、1 つの孤立した危険の下ではなく、相互接続された環境内で動作します。塩水と湿った空気は露出した金属を攻撃する可能性があり、また結露が密閉が不十分なグランドや損傷したシースに侵入する可能性があります。継続的な振動により、サポートが緩み、終端にストレスがかかり、機器接続付近の疲労が加速する可能性があります。油、掘削液、洗浄剤、紫外線暴露、温度変化、機械的衝撃は、ケーブルのジャケット、絶縁体、耐用年数にさらに影響を与える可能性があります。したがって、海洋ケーブルの規格は、電気的、機械的、環境、材料、設置、および動作条件を個別の購入オプションとして扱うのではなく、まとめて扱います。

耐水性も実際の露出に合わせなければなりません。保護された収容スペースに敷設されたケーブルは、オープンデッキを横切って、飛沫ゾーンを通って、または海底の下に敷設されたケーブルとは異なるリスクに直面します。あ 防水ケーブルは 、耐水性の絶縁体、シース、またはシーリング構造を使用して、濡れた場所、屋外、地下、海洋の設置場所での湿気の侵入を軽減します。ただし、防水指定は、永久的な水没、高い静水圧、動的動作、または特定の水深への適合性を自動的に確認するものではありません。これらの条件はプロジェクト仕様に記載する必要があります。

腐食のリスクは海水との直接接触以外にも広がります。塩の堆積物が露出した機器に残る可能性があり、化学物質の蒸気や湿気により、不適切なポリマーや保護されていない金属コンポーネントが劣化する可能性があります。あ 耐食性ケーブルは 、保護コーティング、絶縁体、およびシース素材を使用して、湿気、塩分、化学的に攻撃的な環境、または産業環境向けに設計されています。エンジニアは、正確な化学物質との適合性、予想される濃度、暴露時間、動作温度を確認する必要があります。一般的な耐食性は役に立ちますが、ケーブルが長期間にわたって信頼性を維持できるかどうかは、アプリケーション固有の互換性によって決まります。

船舶や海洋施設には、煙や腐食性ガスが避難の妨げになったり、機器に損傷を与えたりする可能性がある密閉ルートがあるため、火災時の行動も同様に重要です。火炎の伝播、煙の密度、燃焼中に放出されるガスは個別の性能特性であるため、1 つの試験結果がすべての防火特性を証明するわけではありません。国際規格では、火炎の広がり、煙の発生、ハロゲン含有量、ガス腐食性を評価するための明確な手順が規定されています。必要な組み合わせは、船舶、オフショアユニット、設置エリア、回路機能、および適用される分類規則によって異なります。

ケーブルを電気的機能に合わせる

海洋ケーブルという用語には、電気的および機械的な目的が異なるいくつかの製品ファミリーが含まれます。正しいファミリを選択するには、回路機能から始まり、電圧、電流、信号特性、設置環境、規制要件が続きます。敏感な信号回路に電源ケーブルを使用すると、電磁干渉が発生する可能性がありますが、連続的に移動する接続に固定ケーブルを使用すると、早期の機械的故障が発生する可能性があります。したがって、頻繁または継続的な屈曲を伴う固定船上システムおよびアプリケーションでは、異なるケーブル構造が必要になります。

海洋オートメーションは、センサー、アクチュエーター、プログラマブル コントローラー、監視装置、安全システムからの安定した信号に依存しています。アン 電気制御ケーブルは、 PVC または XLPE 絶縁を備えた銅導体を使用できますが、オプションの編組またはフォイル シールドは電磁干渉の軽減に役立ちます。装甲は、粉砕や衝撃の可能性がある場所に機械的保護を追加できます。最終的な設計には、信号電圧、コア数、接地方法、許容静電容量、ノイズ源、およびルートがモーター、コンバータ、または大電流フィーダの近くを通過するかどうかを反映する必要があります。

通信回線には別の選択プロセスが必要です。銅線のデータ ケーブルは短い車載ネットワークには実用的かもしれませんが、光ファイバーは電流を流さずに大容量の伝送を提供します。アン オフショア光ファイバーケーブルは、 光ファイバーと防水コンポーネント、強度部材、外装、およびオフショアおよび水中の通信ルート用の外側シースを組み合わせています。装甲構成は、帯域幅だけではなく、設置張力、水深、海底の状態、外部からの攻撃、および回復の要件に応じて選択する必要があります。

電源回路は、小型の補助負荷から中電圧および高電圧の送電システムにまで及びます。設計では、連続電流、電圧降下、絶縁レベル、短絡力、グループ化、周囲温度、およびルート周囲の熱条件を考慮する必要があります。海底電力システムには、引っ張り張力、曲げ限界、水圧、海底の動き、外部衝撃、修理アクセスなどの追加の懸念事項が生じます。したがって、船上配電ケーブルと海底輸出ケーブルを交換可能な製品として扱うと、重大な技術的および商業的リスクが生じる可能性があります。

構築レイヤーがパフォーマンスを保護する方法

ケーブルの性能は、外側のジャケットだけではなく、完全な構造によって決まります。導体は電流を流し、光ファイバーは通信ケーブル内で光信号を伝送します。絶縁は通電された導体を分離し、指定された電圧、温度、電気的ストレスに耐える必要があります。フィラー、テープ、および内部カバーはケーブルの形状を維持し、シールドまたは外装のための安定した基盤を作成します。国際海洋ケーブル規格は、船舶や海洋ユニットで使用される固定電力、制御、計装ケーブルの建設とテスト、および絶縁材と被覆材の特性に対処しています。

シールドとアーマーは異なる役割を果たします。銅編組、箔スクリーン、またはその他の金属シールドは、電磁干渉を制御するのに役立ち、正しく接地されている場合、誘導電流に対して定義された経路を提供します。装甲は主に、引っ張り力、衝撃、粉砕、釣り活動、アンカーリングの危険、その他の機械的負荷から保護します。設計によっては、装甲も接地性能や故障電流性能に寄与する可能性がありますが、これは想定するのではなく確認する必要があります。曲げ半径、ケーブル重量、終端設計、設置機器を検討せずに重い外装を追加すると、システムの設置と保守が困難になる可能性があります。

遮水層は、シース損傷後の縦方向または放射状の水の移動を制限します。寝具は金属層を分離し、外側のシースは環境への暴露や取り扱いによる損傷に耐えます。の HV 海底ケーブル 製品群には、銅またはアルミニウム導体のオプション、XLPE 絶縁体、防水層、スチール ワイヤーまたはスチール テープ外装が含まれます。リストされている電圧オプションは、シングルコア構成と 3 コア構成で 66 kV から 400 kV まで拡張されています。プロジェクト エンジニアは、導体設計、ボンディング、損失、熱定格、設置張力、付属品、配線条件を 1 つのケーブル システムとして調整する必要があります。

どの場所でも普遍的に優れた材料はありません。 XLPE は多くの電力用途に適切な電気的および熱的特性を提供する一方、PVC、PE、ゴム化合物、および低煙ゼロハロゲン材料は、さまざまな環境および防火性能のニーズに応えます。適切なシースは、油への曝露、日光、摩耗、水との接触、温度、柔軟性、燃焼要件によって異なります。したがって、材料名は、単独の保証として扱うのではなく、文書化されたテスト性能および動作条件に関連付けられる必要があります。

海洋用途向けのマリンケーブルの選択

最も信頼できる仕様は、アプリケーションと設置ルートから始まります。エンジニアは、ケーブル構造を比較する前に、回路の義務、露出、移動、防火ゾーン、危険区域のステータス、機械的負荷、必要な承認、および予想されるメンテナンス アクセスを定義する必要があります。オフショア プロジェクトでは、分類の承認、製品認証、設計文書のレビュー、および設置調査が必要な場合もあります。

海洋オートメーション

船舶用オートメーション ケーブルの選択では、信号の完全性と予測可能な終端に重点を置く必要があります。可変周波数ドライブ、モーター、コンタクター、無線機器、および高電流フィーダーは、近くの制御回路に電気ノイズを引き起こす可能性があります。干渉を管理するには、シールドのタイプ、ペアまたはコアの配置、接地方法、および物理的分離が連携して機能する必要があります。エンジニアはまた、導体の柔軟性、キャビネットの挿入スペース、識別、曲げ半径、およびグランドの互換性も確認する必要があります。これは、技術的に適切なケーブルであっても、不適切な配線や終端で取り付けられると信頼性が低下する可能性があるためです。

海洋エネルギーと風力発電所

海洋エネルギー プロジェクトでは、1 つのシステム内で複数の海洋ケーブル ファミリを使用します。アレイケーブルとエクスポートケーブルは電力を伝送し、光学素子は通信と監視をサポートし、制御ケーブルは開閉装置、センサー、タービン、変電所、保護システムを接続します。ケーブル設計では、海底の状況、埋設戦略、フリースパン、熱特性、設置容器の制限、基礎や洋上変電所とのインターフェースを考慮する必要があります。コンセプト設計、製造、テスト、輸送、設置、コミッショニング、運用、メンテナンス、廃止は、海底ケーブルのリスク管理の関連した段階として扱う必要があります。

石油およびガスのプラットフォーム

石油およびガスのプラットフォームには、炭化水素、掘削液、危険エリア、高い設備密度、厳しい停止要件が追加されます。ケーブルの選択では、耐薬品性、防火性能、機械的保護、電磁両立性、および設置のエリア分類要件に対応する必要があります。危険場所のケーブル入口、グランド、接地、および設置方法は、認定された機器および保護の概念と一致していなければなりません。

海底および相互接続ルート

海底ルートでは、電圧やファイバー数の仕様以上のものが必要です。航路調査、水深、海底組成、設置張力、ケーブル重量、最小曲げ半径、埋設深さ、横断設計、外部からの攻撃性は、必要な装甲と保護システムに影響を与えます。海岸へのアプローチやプラットフォームの引き込みでは、海底での定常状態の操作よりも高い機械的ストレスが発生する可能性があります。ケーブルのアクセスのしやすさはライフサイクル リスクと停止期間に大きな影響を与えるため、エンジニアは修理戦略、予備の長さ、接続手順、監視、船舶の可用性も考慮する必要があります。

インストール、テスト、ライフサイクルの信頼性

正しく設置すると、海洋ケーブルに組み込まれた特性が維持されます。ルートは、鋭いエッジ、過度の熱、化学物質の漏洩、衝撃ゾーン、およびサポートされていないスパンを避ける必要があります。干渉を軽減したり、共通の障害から冗長システムを保護したりするために、電源、制御、計装、および通信回路を分離する必要がある場合があります。サポートはケーブルを押しつぶすことなく拘束する必要があり、一方、グランドと貫通部はシール、張力緩和、接地の連続性、防火性能を維持する必要があります。メーカーの引っ張り張力と最小曲げ半径制限は、保管および設置全体の取り扱いを管理する必要があります。

多くの場合、終端品質はケーブル自体と同じくらい重要です。シールドの接着が間違っているとノイズが増加する可能性があり、絶縁の準備が不十分だと電気的性能が低下する可能性があり、グランドの互換性がないと湿気が侵入したり、外装が固定されなくなる可能性があります。設置者は、実際のケーブルの直径と構造に合わせたサイズの承認済みアクセサリを使用する必要があります。特に湿気の多い環境や沖合の環境では、ケーブルの端は保管中や引っ張り中に密閉された状態を保つ必要があります。識別、ルート記録、テストレポート、および終端図面も、後の検査とトラブルシューティングをより迅速かつ中断の少ないものにします。

インストールを開始する前にテストを定義する必要があります。システムに応じて、チェックには導体の導通、絶縁抵抗、シールドの導通、ファイバの減衰、相の識別、シースの完全性、接地、および機能の検証が含まれる場合があります。高電圧システムや海中システムでは、ジョイント、終端、および接続された機器と調整されたプロジェクト固有のテスト手順が必要です。後の検査で個別の合否測定値に依存するのではなく、劣化を特定できるように、ベースライン結果を保持する必要があります。分類プロセスには、機器の承認、設計文書のレビュー、認証、および車載設置後の調査も含まれる場合があります。

メンテナンスは、グランド、ジョイント、露出したデッキルート、可動インターフェース、サポートポイント、貫通部、化学物質や熱の影響を受ける領域など、故障の可能性が最も高い場所に重点を置く必要があります。検査官は、シースの亀裂、摩耗、腐食、サポートの緩み、水の浸入、変色、シールの損傷、および異常な試験傾向を探す必要があります。海底ケーブルのメンテナンスはアクセスしにくいため、ルートの保護、監視、設置記録、予備戦略、修理計画が特に重要になります。ライフサイクルの信頼性は、最初の障害が発生した後ではなく、仕様とルートの設計中に始まります。

結論

海洋ケーブルの選択では、電気の使用と環境への曝露、機械的負荷、火災の挙動、設置方法、および承認要件を結び付ける必要があります。信頼性の高いシステムは、各項目を個別に評価するのではなく、ケーブル、グランド、ジョイント、サポート、接地、配線、テストを調整することによって生まれます。 Yongchuang は、海洋オートメーションおよびオフショア用途向けに電力、制御、通信、防水、耐食性、および海底ケーブルのオプションを提供するメーカーおよびサプライヤーです。その製品範囲は、仕様が検証済みのルートと動作条件に基づいている場合、より優れたケーブルのマッチングをサポートできます。

よくある質問

Q: 海洋ケーブルと通常のケーブルの主な違いは何ですか?

A: 海洋ケーブルは、船舶や海洋施設で一般的に見られる湿気、塩分、振動、機械的ストレス、火災要件、設置条件の組み合わせに合わせて設計およびテストされています。

Q: すべての防水ケーブルを水中に永久に設置できますか?

A: いいえ。永久的な水没には、検証済みの水深、圧力、水の遮断、機械的負荷、および設置定格が必要です。一般的な防水性の説明では、海中適合性が自動的に確認されるわけではありません。

Q: 海洋オートメーション ケーブルにシールドが使用されるのはなぜですか?

A: シールドは、制御、測定、通信信号に影響を与える電磁干渉を制限するのに役立ちますが、性能は接地、終端、ケーブルのレイアウト、電源回路からの分離にも依存します。

Q: 海上ケーブルを選ぶ前に確認すべきことは何ですか?

A: 回路機能、電圧、電流、信号タイプ、ルート条件、動作、化学薬品、防火性能、機械的負荷、曲げ半径、承認、付属品、および該当する分類要件を確認します。

Q: 海洋ケーブルの敷設には必ず外装が必要ですか?

A: いいえ。機械的保護や引張強度が必要な場合には、装甲が選択されます。プロジェクトのルールとリスク評価で許可されている場合、保護された屋内ルートでは外装されていないケーブルを使用することができます。

Q: 海洋ケーブルではどの規格が一般的に考慮されていますか?

A: IEC 60092 シリーズは船上ケーブルの構造、材料、選択、設置を対象とし、IEC 61892 シリーズは移動式および固定式海洋ユニットの電気設備を対象としています。