Wat maakt onderzeese middenspanningskabels anders dan andere typen?
Onderzeese middenspanningskabels zijn speciaal ontworpen voor krachtoverbrenging onder water. Vergeleken met standaard landkabels moeten onderzeese kabels bestand zijn tegen hydrostatische druk, corrosie, mechanische schokken en langdurige blootstelling aan vocht.
MV-onderzeese kabels zijn doorgaans ontworpen in een enkelkernige of driekernige constructie, afhankelijk van de installatievereisten en projectomstandigheden.
Belangrijkste structurele kenmerken
Onderzeese middenspanningskabels bestaan doorgaans uit de volgende lagen:
Geleider (koper of aluminium, klasse 2 of gecompacteerde geleider volgens IEC 60228)
Geleider scherm
XLPE-isolatie (waterboomvertragend type)
Isolatie scherm
Metaalscherm (koperdraden of kopertape)
Longitudinale waterblokkerende lagen
Radiale waterbarrière (loodmantel of gegolfde aluminium mantel)
Beddengoed laag
Enkele of dubbele staaldraadpantsering
Buitenste serveerlaag (PE of PP)
Elke laag dient een specifiek technisch doel en zorgt voor elektrische betrouwbaarheid en mechanische bescherming onder onderzeese omstandigheden.
Driekernig versus enkelkernig ontwerp
Driekernige onderzeese kabels worden vaak gebruikt voor driefasige middenspanningsdistributiesystemen. Deze configuratie vermindert de complexiteit van de installatie en is geschikt voor nearshore- of kortere routetoepassingen.
Voor hogere stroomwaarden of langere transmissieafstanden wordt vaak de voorkeur gegeven aan enkeladerige onderzeese kabels die in klaverbladformatie zijn geïnstalleerd vanwege een betere thermische dissipatie en verminderde elektromagnetische interactie.
Isolatie selectie
Waterboomvertragend XLPE is het meest gebruikte isolatiemateriaal voor MV-onderzeese kabels. Het biedt:
Hoge diëlektrische sterkte
Uitstekende thermische prestaties
Lange levensduur
Goede weerstand tegen waterboomveroudering
EPR-isolatie kan worden gebruikt waar een hogere flexibiliteit vereist is, maar XLPE blijft de dominante keuze voor de meeste onderzeese energietoepassingen.
Waterbeschermingssysteem
In tegenstelling tot landkabels vereisen onderzeese kabels meerlaagse waterbescherming:
Longitudinale waterblokkering (waterzwelbanden of poeder)
Radiale waterbarrière (loodmantel of gegolfde aluminium mantel)
Buitenste dient voor extra milieubescherming
Deze structuur voorkomt het binnendringen van vocht en zorgt voor een langdurige bedrijfszekerheid.
Mechanische bescherming
Staaldraadpantsering biedt treksterkte voor legwerkzaamheden en beschermt tegen externe mechanische schade zoals ankers, vistuig of slijtage van de zeebodem.
Dubbele bepantsering wordt vaak toegepast in ondiep water of risicozones.
Isolatievergelijking: TR-XLPE versus EPR
Onderzeese middenspanningskabels maken hoofdzakelijk gebruik van twee isolatiesystemen: TR-XLPE (Tree-Retardant Cross-Linked Polyethyleen) en EPR (Ethyleen Propyleen Rubber).
Beide materialen zijn geschikt voor onderzeese omgevingen in combinatie met de juiste waterblokkeersystemen.
Isolatietype |
Voordelen |
Overwegingen |
TR-XLPE |
Lage diëlektrische verliezen, hoge diëlektrische sterkte, uitstekende thermische prestaties, sterke weerstand tegen waterboomveroudering |
Iets lagere flexibiliteit vergeleken met EPR |
EPR |
Hogere flexibiliteit, goede weerstand tegen mechanische belasting, goede diëlektrische prestaties |
Hogere diëlektrische verliezen vergeleken met XLPE |
In het moderne MV-onderzeese kabelontwerp wordt TR-XLPE algemeen toegepast vanwege de lagere diëlektrische verliezen en uitstekende verouderingsprestaties op de lange termijn.
Het is belangrijk op te merken dat bescherming tegen het binnendringen van water wordt bereikt door speciale waterblokkeersystemen en metalen omhulsels in plaats van alleen door het isolatiemateriaal.
Geleider materialen
Onderzeese middenspanningskabels kunnen koperen of aluminium geleiders gebruiken, afhankelijk van de projectvereisten.
Koperen geleiders
Hogere elektrische geleidbaarheid
Kleinere geleiderdoorsnede voor dezelfde stroomsterkte
Hogere treksterkte
Geschikt voor toepassingen met hoge stroomsterkte
Aluminium geleiders
Lagere dichtheid (lager gewicht)
Kosteneffectief voor transmissie over lange afstanden
Veel gebruikt bij de export van offshore windparken en arraykabels
De keuze tussen koper en aluminium hangt af van:
Het juiste connectorontwerp en de juiste installatiepraktijken zorgen voor betrouwbare prestaties voor beide soorten geleiders.
Waterblokkeer- en pantsersysteem
Onderzeese kabels vereisen uitgebreide waterbescherming om betrouwbaarheid op lange termijn onder hydrostatische druk te garanderen.
Waterbescherming in MV-onderzeese kabels wordt doorgaans bereikt door:
Longitudinale waterblokkering
Voorkomt watermigratie langs de kabelas in geval van mantelbeschadiging.
Veel voorkomende methoden zijn onder meer:
Waterzwelbare tapes
Waterblokkerende poeder
Waterzwelbare garens
Opzwellende koorden
Deze materialen zetten uit bij contact met water en sluiten het beschadigde gebied af.
Radiale waterbarrière
Voorkomt het binnendringen van water van buiten naar binnen in de kabel.
Radiale waterkeringen bestaan doorgaans uit:
Deze metaallagen zorgen voor volledige radiale waterdichtheid en corrosieweerstand.
Bepantseringssysteem
Bepantsering biedt mechanische sterkte en externe bescherming.
Functies omvatten:
Treksterkte tijdens legwerkzaamheden
Weerstand tegen slijtage van de zeebodem
Bescherming tegen visserijactiviteiten en ankers
Slag- en verbrijzelingsweerstand
Bepantseringstypen:
Dubbele bepantsering wordt vaak gebruikt in ondiep water of in risicozones.
Onderzeese kabelconstructie (MV)
Onderzeese middenspanningskabels zijn meerlaagse systemen. Elke laag vervult een specifieke elektrische of mechanische functie.
Laag |
Technische functie |
Geleider |
Koper- of aluminiumgeleider (IEC 60228), voert nominale stroom uit |
Dirigent scherm |
Halfgeleidende laag die de verdeling van het elektrische veld regelt en spanningsconcentratie elimineert |
Isolatie |
TR-XLPE- of EPR-isolatie die diëlektrische sterkte en spanningsbestendigheid biedt |
Isolatie scherm |
Halfgeleidende laag die een uniform elektrisch veld en interface met het metalen scherm garandeert |
Metalen scherm |
Koperdraden of kopertape die een foutstroompad en elektromagnetische afscherming bieden |
Waterblokkerende laag |
Voorkomt longitudinale watermigratie |
Radiale waterbarrière |
Loodmantel of gegolfde aluminium mantel die radiale waterdichtheid garandeert |
Beddengoed laag |
Biedt mechanische scheiding en bescherming vóór het pantseren |
Bepantsering |
Staaldraadpantsering die treksterkte en mechanische bescherming biedt |
Buitenste portie |
HDPE- of PP-buitenlaag voor milieubescherming |
Aanvullende structurele overwegingen
Onderzeese kabels bevatten doorgaans extra structurele en beschermende lagen in vergelijking met landkabels om bestand te zijn tegen:
Hydrostatische druk
Mechanische impact
Schuring van de zeebodem
Installatietrekkrachten
In sommige projecten kunnen onderzeese stroomkabels glasvezeleenheden integreren voor communicatie- en monitoringdoeleinden.
De buitendiameters van de kabels variëren afhankelijk van het spanningsniveau, de afmeting van de geleider en het type bewapening, en kunnen voor MV-toepassingen groter zijn dan 50 mm.
Beschermende elementen in MV-onderzeese kabels
Onderzeese kabels vereisen uitgebreide beschermingssystemen om een lange levensduur in maritieme omgevingen te garanderen.
Beschermend element |
Technische functie |
Isolatiesysteem |
TR-XLPE of EPR biedt diëlektrische sterkte en thermische prestaties |
Metalen scherm |
Biedt foutstroompad en elektromagnetische afscherming |
Longitudinale waterblokkering |
Voorkomt watermigratie langs de kabellengte |
Radiale waterbarrière |
Loodmantel of gegolfde aluminium mantel die radiale waterdichtheid garandeert |
Beddengoed laag |
Mechanische scheiding vóór bepantsering |
Bepantsering |
Staaldraadpantsering die treksterkte en externe mechanische bescherming biedt |
Buitenste portie |
HDPE-buitenlaag die bescherming biedt tegen omgevingsinvloeden en slijtage |
Onderzeese kabelbescherming is aanzienlijk robuuster dan standaard landkabelconstructies vanwege het barre maritieme milieu.
Productie- en verbindingstechnologie
Onderzeese kabels worden vervaardigd met behulp van gecontroleerde extrusie- en verknopingsprocessen om een uniforme isolatiekwaliteit te garanderen.
Voor het verbinden van lange productielengtes worden fabrieksverbindingen (FJ) of fabrieksgevulkaniseerde verbindingen (FVJ) gebruikt. Deze gewrichten onderhouden:
Elektrische integriteit
Mechanische sterkte
Waterdichtheid
Verbindingsprocedures omvatten doorgaans:
Geleider lassen
Reconstructie van het geleiderscherm
Hervernetting van XLPE-isolatie
Herstel van isolatiescherm
Opnieuw aanbrengen van metalen omhulsel en waterkeringen
Elektrische routinetests in overeenstemming met IEC-normen
Kwaliteitscontrole en testen
Kwaliteitsborging is van cruciaal belang bij de productie van onderzeese kabels. De productie volgt strikte inspectie- en testprocedures in overeenstemming met IEC-normen zoals IEC 60502-2 (voor MV-kabels).
Testen omvat doorgaans:
Geleiderweerstandsmeting
Gedeeltelijke ontlading (PD) testen
AC-spanning is bestand tegen testen
Testen van de integriteit van de schede
Dimensionale inspectie
Röntgeninspectie voor gelaste metalen omhulsels of fabrieksverbindingen
Onderzeese kabels ondergaan strengere kwaliteitscontroles vergeleken met landkabels vanwege hun beperkte toegankelijkheid na installatie.
Vergelijking: onderzeeër versus landkabels
Aspect |
Onderzeese kabels |
Landkabels |
Ontwerpomgeving |
Ontworpen voor maritieme en onderwateromstandigheden |
Ontworpen voor terrestrische installatie |
Productieproces |
Inclusief waterblokkeersystemen, metalen omhulsels en zware bepantsering |
Typisch geen radiale waterkering |
Mechanische sterkte |
Ontworpen voor hoge trekbelastingen tijdens het leggen |
Beperkte trekvereisten |
Installatie |
Het leggen gebeurt door kabellegschepen met gecontroleerde spanning |
Geïnstalleerd in greppels of kanalen |
Bepantsering |
Bepantsering met enkele of dubbele staaldraad, afhankelijk van de toestand van de zeebodem |
Vaak ongepantserd of licht gepantserd |
Prestatie-eisen in onderzeese omgevingen
Hydrostatische druk en diepte
De hydrostatische druk neemt met ongeveer 0,1 MPa toe per 10 meter waterdiepte. Onderzeese kabels moeten onder deze externe druk hun structurele integriteit en elektrische prestaties behouden.
Radiale waterkeringen en robuuste bepantsering zorgen voor betrouwbaarheid op lange termijn, zelfs op aanzienlijke diepten.
Flexibiliteit en mechanische sterkte
Onderzeese kabels moeten een evenwicht bieden tussen flexibiliteit en mechanische sterkte om bestand te zijn tegen:
Installatie buigt tijdens het leggen
Onregelmatigheden op de zeebodem
Thermische uitzetting tijdens bedrijf
Externe mechanische agressie
Een goed kabelontwerp zorgt ervoor dat wordt voldaan aan de minimale buigradius en de maximaal toegestane trekbelastingsvereisten.
Milieubestendigheid
Maritieme omgevingen stellen kabels bloot aan:
HDPE-buitenmantel en corrosiebestendige bepantsering beschermen het kabelsysteem gedurende een lange levensduur.
Corrosiebescherming van onderzeese kabels
Onderzeese stroomkabels werken in agressieve maritieme omgevingen waar zout water, hydrostatische druk en mechanische impact de levensduur ernstig kunnen beïnvloeden. Daarom zijn corrosiebescherming en waterblokkerend ontwerp van cruciaal belang voor de betrouwbaarheid op de lange termijn.
Een typische onderzeese stroomkabel bevat de volgende beschermende elementen:
1. Metalen waterkering
Onderzeese kabels zijn doorgaans voorzien van een doorlopende metalen waterkering, zoals:
Deze laag zorgt voor:
In tegenstelling tot serveerlagen van textiel is de metalen mantel de belangrijkste barrière die het binnendringen van water in het isolatiesysteem verhindert.
2. Radiale en longitudinale waterblokkering
Om watermigratie langs de kabellengte te voorkomen in geval van externe schade, zijn onderzeese kabels voorzien van:
Dit zorgt ervoor dat eventuele lokale schade niet leidt tot progressief falen langs de kabel.
3. Buitenmantel
De buitenmantel is doorgaans gemaakt van polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) of soortgelijke materialen van maritieme kwaliteit. Het biedt:
Polypropyleengaren kan als extra beschermlaag worden aangebracht, maar is niet de primaire corrosiebarrière.
4. Bepantsering van staaldraad
Gegalvaniseerde staaldraadpantsering biedt:
Treksterkte voor installatie
Mechanische bescherming tegen stoten en visserijactiviteiten
Weerstand tegen externe mechanische belasting
Afhankelijk van de installatiediepte en de toestand van de zeebodem kunnen kabels gebruikmaken van:
Bij diepwatertoepassingen is het pantserontwerp geoptimaliseerd om het gewicht en de trekprestaties in evenwicht te brengen.
5. Kathodische bescherming (projectspecifiek)
Kathodische beschermingssystemen worden over het algemeen gebruikt voor offshore-pijpleidingen en grote staalconstructies.
Voor onderzeese kabels wordt corrosieweerstand voornamelijk bereikt door:
Kathodische bescherming kan in specifieke projectontwerpen worden overwogen, maar is geen standaardkenmerk van alle onderzeese kabels.
Met het juiste structurele ontwerp, hoogwaardige materialen en de juiste installatiemethoden kunnen onderzeese stroomkabels een levensduur van 25 tot 40 jaar of langer bereiken in zware offshore-omgevingen.
Onderzeese kabeltoepassingen
Onderzeese stroomkabels worden gebruikt waar bovengrondse lijnen of ondergrondse landkabels niet haalbaar zijn.
Ze worden veel toegepast in:
Netaansluitingen voor offshore windparken
Stroomtransmissie tussen de eilanden
Interconnectieprojecten over de zee
Offshore olie- en gasplatforms
Mariene infrastructuur en onderzeese faciliteiten
Deze kabels zijn ontworpen om te werken onder:
Een goed routeonderzoek, een beoordeling van de ingraafdiepte en een beschermingsontwerp zijn essentieel om de betrouwbaarheid van het systeem op de lange termijn te garanderen.
Betekenis van naleving van internationale normen
Naleving van internationaal erkende IEC-normen zorgt ervoor dat onderzeese stroomkabels voldoen aan strenge eisen op het gebied van elektrische prestaties, mechanische sterkte en betrouwbaarheid op lange termijn.
Elke standaard speelt een specifieke rol:
IEC 60228 garandeert de kwaliteit van de geleider en de elektrische efficiëntie.
IEC 60502 / 60840 / 62067 definieert de isolatiestructuur, typetests en vereisten voor spanningsprestaties.
IEC 60229 garandeert de integriteit van de buitenmantel en bescherming tegen het binnendringen van vocht.
IEC 60287 zorgt voor nauwkeurige berekeningen van de stroomsterkte om oververhitting te voorkomen.
IEC 60853 definieert de prestaties onder cyclische en noodbelastingsomstandigheden.
IEC 60092 ondersteunt de naleving van de elektrische vereisten op zee en op zee.
Door aan deze normen te voldoen, bereiken onderzeese kabelsystemen:
Verbeterde operationele veiligheid
Verlengde levensduur
Lagere onderhoudskosten
Verbeterde projectgoedkeuring en financierbaarheid
Betrouwbare prestaties in zware maritieme omgevingen
Veelgestelde vragen
Wat maakt onderzeese kabels anders dan landkabels?
Onderzeese kabels hebben meer lagen dan landkabels. Deze lagen houden water buiten en voorkomen dat zeedieren de kabel beschadigen. Ze beschermen de kabel ook tegen sterke druk onder zee. Landkabels hebben niet al deze lagen nodig. Onderzeese kabels gebruiken speciale materialen om roest en schade te voorkomen.
Kun je onder water gewone middenspanningskabels gebruiken?
Nee, je kunt onder water geen gewone kabels gebruiken. Gewone kabels houden geen water tegen en hebben geen sterke bepantsering. Ze zullen snel breken als ze onder water worden geplaatst. Kies altijd kabels die gemaakt zijn voor gebruik onder water.
Hoe lang gaan onderzeese middenspanningskabels mee?
De meeste onderzeese kabels gaan tussen de 25 en 40 jaar mee. Door een goede installatie gaan ze langer mee. Sterke materialen zorgen er ook voor dat ze langer meegaan. Controleer de kabel regelmatig om hem veilig te houden.
Waarom gebruiken sommige onderzeese kabels aluminium in plaats van koper?
Aluminium maakt de kabel lichter dan koper. Dit helpt bij het leggen van kabels in diep water. Koper is beter voor het vervoeren van elektriciteit, maar het is zwaarder en kost meer.
