水下电缆和水下电缆操作方法技术

本发明专利技术提出了一种水下电缆系统(100)，该系统具有大体呈圆形的截面并包括：第一绝缘芯线(1)和第二绝缘芯线(2)；三相电缆(3)，包括三条绞合绝缘芯线(8)，三相电缆(3)与第一绝缘芯线(1)和第二绝缘芯线(2)绞合；包围第一绝缘芯线(1)、第二绝缘芯线(2)和三相电缆(3)的铠装层(4)。

Underwater cable and underwater cable operation method

The invention provides an underwater cable system (100), the system has a substantially circular cross section and includes a first insulating core wire (1) and second (2); insulated wire cable (3), including three stranded wires (8), cable (3) and the first insulating core wire (1) and second (2) stranded wires; surrounded by first insulated wire (1), second (2) and the insulating core wire cable (3) of the armored layer (4).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水下电缆和水下电缆操作方法
本专利技术涉及水下电缆领域。具体地说，本专利技术涉及通过水下电缆传输交流(AC)电能和直流(DC)电能。
技术介绍
水下电缆在多种情况下使用，诸如在离岸风电场、对岛屿的电力供应、自主电网的连接、海上平台的电力供应、短距离横越(例如，跨河流、水道、海峡、峡湾、海湾或湖泊的电力输送)中。一般所输送的电力处于高电压(HV)，例如处于大于30kV的电压。已知的交流水下电力输送系统通常包括电缆，该电缆包括三条在共有的铠装层中受独立屏蔽和包封的电绝缘的导体或芯线。已知的直流水下电力输送系统通常包括两条单芯线水下电缆，在该电缆中每条绝缘导体或芯线被铠装层适当地屏蔽和包围。在一些实例中，两条绝缘并被屏蔽的导体绞合并被共有铠装层包封，形成扁平直流电缆。扁平双芯线电缆可在仅一个方向上轻易地弯曲。这个性质使得制造、装载和安装较困难且需要相当大的对设备的投资。结果是，提供各自单独铠装的两条独立的单芯线水下直流电缆对直流水下电力输送系统来说更普遍。水下电缆在安装期间受到机械力而铠装层提供必要的承受能力和一些对于来自外部的损伤的机械保护。在一些实际应用中，以直流电和交流电沿同样的线路同时或不同时传输电能都是必要的。“风能转化技术的优势”，187-188页，ISBN978-3-540-88257-2，Springer2011涉及离岸风电场的电网融合。对于装备有交流-直流-交流转换器的风力涡轮机，解决方法是将高压交流电和高压直流电系统结合。该文件图7中例示的方案包括200MW高压交流电缆线路和分离的800MW高压直流电缆对。Granadino等人发表的“400kV700MWFluidFilledSubmarineCablesfortheSpain-MoroccoInterconnection”,，2000年会议，21-301涉及包括水下连接的电力网络。该连接传输的电力是交流电，然而，电缆和配件被设计和测试以能够在将来以直流电操作。因此，电缆应适用于交流和直流电传输。对于此类电缆，提出“流体填充”设计。
技术实现思路
本专利技术处理的技术问题是简化需要交流电力和直流电力输送的水下电力连接，由此降低其制造和安装成本。申请人已发现两条直流电力芯线和交流三相电缆可被连接以形成具有基本呈圆形的截面的单一水下电缆系统，其中所有芯线都被共有的铠装层包围。所设想的水下电缆系统允许部署两条用于传输直流电的芯线和用于以单体传输交流电的三相电缆，并且降低成本。进一步降低成本通过提供单个铠装层代替三个铠装层(一层用于三相交流电缆，两层用于两条单芯线直流电缆)的可能性实现。其他的向部署地点的运送、铺设、保护预计将更廉价。根据第一方面，本专利技术涉及一种水下电缆系统，该水下电缆系统具有大体呈圆形的截面，该系统包括：第一绝缘芯线和第二绝缘芯线；三相电缆，包括三条绞合绝缘芯线，三相电缆与第一绝缘芯线和第二绝缘芯线绞合；铠装层，包围第一绝缘芯线、第二绝缘芯线和三相电缆。在本说明书和权利要求书中，“绝缘芯线”意味着具有圆形截面并依次被内部半导体层、绝缘层、外部半导体层和金属屏障包围的电导体。在三相电缆的情况中，作为用于三条绝缘芯线中的每一条的金属屏障的替代，提供单一金属屏障以包围全部三条绝缘芯线。本专利技术提出的电缆系统的第一和第二绝缘芯线适用于直流传输。三相电缆的三条绞合的绝缘芯线适用于交流传输。“适用于”意味着电缆系统部分被设计用于计划的电流输送，例如，绝缘层应选择为使交流损失最小化或避免本领域技术人员已知的直流传输的空间电荷积累并根据特定应用的需求进行选择。根据实施例，所述三相电缆包括包围三条绞合绝缘芯线的第一护套，和在此情况下，围绕三条绞合绝缘芯线的金属屏障。在第一护套和三条绞合绝缘芯线之间提供填充物。三相电缆的三条绝缘芯线沿第一倾角和第一扭绞方向以单向扭绞绞合，或以S-Z扭绞绞合。第一芯线、第二芯线和三相电缆沿第二倾角和第二扭绞方向以单向扭绞绞合，或以S-Z扭绞绞合。“单向扭绞”意味着以沿电缆长度的连续螺旋绞合。“S-Z扭绞”意味着螺旋方向沿电缆长度周期性反转的绞合。有利的是，当三条绝缘芯线的绞合以及第一芯线与第二芯线和三相电缆的绞合均形成为单向扭绞时，第二扭绞方向与第一扭绞方向相反。优选地，三相电缆的三条绝缘芯线沿第一倾角和第一扭绞方向以单向扭绞绞合，而第一芯线、第二芯线和三相电缆以S-Z扭绞绞合。本专利技术中的电缆系统的铠装层可包括以单铠装层或双铠装层(内铠装层和外铠装层)布置的多个铠装线。每层的铠装线围绕与第一芯线和第二芯线绞合的三相电缆缠绕。铠装线的缠绕扭绞优选地为单向的。特别地，单铠装层或内铠装层的铠装线可以沿第三倾角和第三扭绞方向以单向扭绞缠绕。有利的是，第三扭绞方向与第一扭绞方向相同。这一扭绞方向构造使由交流输送引起的磁场造成的铠装层损失能够减小，如WO2013/174399和WO2013/174455所公开的。有利的是，第三倾角是第一倾角的0.4到2.5倍。优选地，第三倾角大体等于第一倾角，最多与第一倾角相差1％。这一倾角配置减小了交流输送引起的铠装层损失。当第三扭绞方向与第一扭绞方向相同且第三倾角基本等于第一倾角时，铠装层损失可被基本减小至零。优选地，第一芯线、第二芯线和三条绞合芯线的绝缘层由可挤出聚合物材料制成。适用于本专利技术的电缆系统的绝缘层的挤出聚合物材料是热塑性的，例如聚乙烯、聚丙烯，或热固性的，例如交联聚丙烯、乙丙橡胶。根据本专利技术的操作性实施例，第一芯线和第二芯线被配置为以最大600kV的电压，优选地以最小80kV的电压传递直流电流。特别地，第一芯线和第二芯线被配置为以300-400kV的电压传送直流电流。根据操作性实施例，三相电缆被配置为以最大170kV的电压，优选地以最小30kV的电压传送交流电流。根据实施例，第一芯线和第二芯线被配置为以包含在500-1500MW的范围内的第一功率值进行直流功率传递，三相电缆被配置为以包含在5至200MW，优选地为5至80MW的范围内的第二功率值进行交流功率传递。举例来说，水下电缆系统具有小于400km的长度。本专利技术中的电缆系统的第一和第二绝缘芯线与三相电缆具有基本相同的直径。具体地说，第一和第二绝缘芯线与三相电缆的直径优选地相差至多2％，更优选地相差至多1％，以提供满意的圆形截面的电缆系统。本专利技术中的电缆系统的构造可从根据直流传输所需的功率选择第一和第二绝缘芯线的直径开始。作为第二步，算出三相电缆以给定长度可能传递的交流传输功率并相应地设计三相电缆。如果三相电缆的直径小于第一和第二绝缘芯线的直径的2％以上，可以更适合于特定的应用的方式增大三相电缆的尺寸，例如为三条绞合绝缘芯线选择不同的导体，增大围绕诸如金属屏障、护套和/或绝缘层的导体的层的厚度。增大绝缘层的厚度可能造成一些成本增加，但提供在更大的电力传输长度方面的优势，如将被进一步详述的那样。如果三相电缆的直径大于第一和第二绝缘芯线的直径2％以上，优选地通过增大聚合物护套的厚度增大第一和第二绝缘芯线的直径。根据第二方面，本专利技术涉及水下电缆系统操作方法，包括：提供水下电缆系统，包括：第一绝缘和第二绝缘芯线；包括三条绞合绝缘芯线的三相电缆，三相电缆与第一绝缘芯线和第二绝缘芯线绞合；包围第一绝缘芯线、第二绝缘芯线和三相电缆的铠装层；通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下电缆系统(100)，具有大体呈圆形的截面，所述水下电缆系统包括：第一绝缘芯线(1)和第二绝缘芯线(2)；三相电缆(3)，所述三相电缆包括三条绞合绝缘芯线(8)，所述三相电缆(3)与所述第一绝缘芯线(1)和所述第二绝缘芯线(2)绞合；包围所述第一绝缘芯线(1)、所述第二绝缘芯线(2)和所述三相电缆(3)的铠装层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种水下电缆系统(100)，具有大体呈圆形的截面，所述水下电缆系统包括：第一绝缘芯线(1)和第二绝缘芯线(2)；三相电缆(3)，所述三相电缆包括三条绞合绝缘芯线(8)，所述三相电缆(3)与所述第一绝缘芯线(1)和所述第二绝缘芯线(2)绞合；包围所述第一绝缘芯线(1)、所述第二绝缘芯线(2)和所述三相电缆(3)的铠装层。2.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述第一绝缘芯线(1)和所述第二绝缘芯线(2)适用于以至少80kV的电压直流传输。3.根据权利要求2所述的水下电缆系统(100)，其中，所述三相电缆(3)的所述三条绞合绝缘芯线(8)适用于以至少30kV的电压交流传输。4.根据权利要求1所述的水下电缆系统，其中，所述三相电缆(3)包括包围所述三条绞合绝缘芯线(8)的第一护套(12)。5.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述三相电缆(3)的所述三条绞合绝缘芯线(8)沿第一倾角和第一扭绞方向以单向扭绞绞合。6.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述三相电缆(3)的所述三条绞合绝缘芯线(8)以S-Z扭绞绞合。7.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述第一绝缘芯线(1)、所述第二绝缘芯线(2)和所述三相电缆(3)沿第二倾角和第二扭绞方向以单向扭绞绞合。8.根据权利要求1所述的水下电缆系统，其中，所述第一绝缘芯线(1)、所述第二绝缘芯线(2)和所述三相电缆(3)以S-Z扭绞绞合。9.根据权利要求5和7所述的水下电缆系统(100)，其中，所述第二扭绞方向与所述第一扭绞方向相反。10.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述三相电缆(3)的所述三条绞合绝缘芯线(8)沿第一倾角和第一扭绞方向以单向扭绞绞合，且所述第一芯线、所述第二芯线和所述三相电缆以S-Z扭绞绞合。11.根据权利要求1所述的水下电缆系统(100)，其中，所述铠装层(4)包括布置在单铠装层中的多根铠装线(32)。12.根据权利要求11所述的水下电缆系统(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·马雷利，L·科拉，
申请(专利权)人：普睿司曼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT