CN113702753A - 测试海底高压电缆系统的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于测试海底高压(HV)电缆系统的潜水设备(1)，包括：电缆端接件(100)，包括电绝缘体(101)和用于与电缆末端(201)电连接的屏蔽电极(102)；电缆弯曲限制器(300)，其包括贯穿通道(301)；和端接件锁定件(400)，其与电缆弯曲限制器(300)和电缆端接件(100)贯穿连通。根据另一方面，还公开了一种使用上述测试设备(1)测试海底高压(HV)电缆系统的方法。

Description

测试海底高压电缆系统的设备和方法
技术领域
本公开涉及一种用于测试海底高压(HV)电缆系统的设备和方法，特别是用于海底互连的HV测试。
背景技术
根据国际标准(例如IEC 62067-01,2001-10)，海底电缆系统在交给最终客户之前，应接受试运行测试，特别是现场验收测试(SAT)。该测试的目的是检查电缆系统安装过程中是否造成任何损坏。显然，对于海底电缆互连来说，在已经完成的系统上的测试失败对于定位和修复损坏所需的成本和努力具有巨大影响。此外，在整个系统安装(最终现场验收测试)结束时检测到异常或问题会导致恢复活动，延长完成项目和向客户交付系统所需的时间。
由于离岸高压测试的安全问题和高成本，陆上调试活动应尽可能全面。然而，陆上测试需要离岸变电站(OSS)的建设基本完成。
只测试海底系统的一部分而不需等待安装完成的可能性将在后勤方面带来重要的优势，并将得到客户的认可。然而，这应该通过安装在船舶上的电缆端接件(如室外端接件或GIS端接件)来完成，这对健康、安全和最大可实现电压方面带来了限制。
WO 2008/139190 A1涉及一种将电缆部署到浅水床的设备和方法，其中电缆通过具有保护套管的引导件被拉入，该保护套管附连到连接器，直到连接器经由推配合动作紧固到支撑结构上的或支撑结构附近的引导件，从而也在连接器与浅水床之间部署保护电缆套管，并在引导件与浅水床之间提供受保护的电缆路线。
发明内容
申请人旨在提供一种在安装完成之前测试HV海底系统的设备和方法，而不需要在船舶上进行测试，从而减少上述限制。
该目的通过一种用于测试海底HV电缆系统的潜水设备来实现，该潜水设备包括：
-电缆端接件，包括电绝缘体和用于与电缆末端部分电连接的屏蔽电极；
-电缆弯曲限制器，其包括贯穿通道；和
-端接件锁定件，其与电缆弯曲限制器和电缆端接件贯穿连通。
根据另一方面，本公开涉及一种用于测试海底高压电缆系统的方法，包括以下步骤：
-通过以下子步骤将电缆布置在潜水设备中，潜水设备包括电缆弯曲限制器、端接件锁定件和电缆端接件：
-将电缆的电缆末端插入端接件锁定件；
-将设有电场控制部的电缆末端连接到容纳在电缆端接件的电绝缘体内的导电屏蔽电极；和
-在将弯曲限制器连接到端接件锁定件时，将电缆末端定位在电缆弯曲限制器中；
在将电缆定位在电缆弯曲限制器中的子步骤之前，执行插入和连接电缆末端部分的子步骤；
-将包含电缆末端部分的潜水设备铺设到海底；
-给电缆通电以在其上执行电测试；
-给电缆断电；
-回收包含电缆末端的潜水设备。
在本说明书和权利要求中，“贯穿连通”，意味着两个部分以形成贯穿通路的方式连接。
根据本公开的设备和方法允许在安装完成之前测试海底系统的一部分。电缆测试可以通过将包含电缆末端的潜水设备铺设到海底来进行，在健康、安全和/或最大可达到电压方面没有实质性限制。
可用本方法和/或设备进行的电测试的示例有CIGRE TB496，2012(用于额定电压高达500千伏电力传输的DC挤压电缆系统测试的建议)和CIGRE TB490，2012(系统电压高于30(36)至500(550)千伏带挤压绝缘物的长交流海底电缆测试的建议)。
附图说明
参考附图，从作为示例给出的一些实施例的以下描述中，进一步的特性和优点将变得更加明显，其中：
图1是根据本公开实施例用于测试海底高压电缆系统的处于组装状态的潜水设备的侧视图；
图2是沿图1中潜水设备的平面A-A截取的剖视图；
图3a和图3b是图2的潜水设备的实施例的剖视图；
图4a-图4e示出了根据一个实施例的用于测试海底高压电缆潜水设备的方法的可能步骤。
具体实施方式
在前述方面的至少一个方面，本公开可以根据以下实施例中一个或多个实施例来实施，以下实施例可选地组合在一起。
出于本说明书和权利要求的目的，词语“一”或“一个”应被理解为包括一个或至少一个，单数也包括复数，除非显然它另有含义。这样做仅仅是为了方便，并给出本公开的一般意义。
图1示出了用于测试海底高压(HV)电缆系统的潜水设备1的实施例，潜水设备1包括电缆端接件100、电缆弯曲限制器300和端接件锁定件400。
在图2中，图1的潜水设备1以剖视图示出，其中容纳有待测试的HV系统的海底HV电缆200。
图3a和图3b示出了本公开的电缆端接件100的实施例的细节。
在图1-图3b中，电缆200的电缆末端201被插入到潜水设备中，特别是电缆端接件100中，并与其电连接。电缆末端201通常包括电缆导体202、绝缘系统203和电缆铠装204。
在一个实施例中，电缆端接件100分为两部分，即电缆末端绝缘部分(以下也称为“绝缘部分”)100a和电缆末端端接部分(以下也称为“端接部分”)100b，如图3a和图3b所示。
电缆端接件100可以进一步包括作为最外部分的保护性圆柱体103。在电缆端接件100包括电缆末端绝缘部分100a和电缆末端端接部分100b的情况下，如在示例性附图中，保护性圆柱体103也分为两个部分，绝缘部分100a和端接部分100b各一个。
根据一个实施例，保护性圆柱体103包括一个或多个孔眼110a、110b，用于抓取和移动电缆端接件100。
在图2和图3a-图3b所描绘的实施例中，电缆末端端接部分100b容纳例如由环氧树脂制成的电绝缘体101，该电绝缘体101围绕导电屏蔽电极102并与导电屏蔽电极直接接触，用于与电缆末端201电连接，特别是与裸电缆导体202电连接。电绝缘体101与保护性圆柱体103之间的容积106是空的，可选地在真空下。
电绝缘体101和导电屏蔽电极102被设计成提供用于与电缆末端绝缘部分100a连接的腔104。
电缆端接件100还包括电场控制部105，如在图3a中详细示出，其中，特别地，电场控制部105是绝缘部分100a的一部分。在一个实施例中，电场控制部105包括例如由绝缘纸制成的绝缘块105a和由半导体材料制成的偏转器105b。电缆末端绝缘部分100a还可以包括用于与电缆200的金属遮蔽物(未具体示出)连接的遮蔽物连接器108。
电缆200的电缆末端201容纳在电场控制部105中，并且裸电缆导体202机械地和电气地连接到电缆接线头107，电缆接线头107由诸如铜或铝的导电金属制成。
电缆末端绝缘部分100a的容积109是空的，可选地在真空下。
端接件锁定件400可以是电缆端接件100的一部分，或者独立于电缆端接件100并可与电缆端接件100连接。端接件锁定件400可连接到电缆弯曲限制器300。一侧的弯曲限制器300与另一侧的电缆端接件100之间的连接是通过凸缘、锁扣和螺栓实现的，凸缘、锁扣和螺栓未具体示出且为本领域技术人员所熟悉。
在一个实施例中，端接件锁定件400包括容纳电缆末端201的一部分的外壳402和铠装锁定件401。铠装锁定件401机械连接到端接件锁定件400的联结到电缆端接件100的侧部。在上游，铠装锁定件401被电缆铠装203包裹。
现在描述弯曲限制器300，其包括与端接件锁定件400连通并容纳电缆末端201的贯穿通道301。
根据一个实施例，弯曲限制器300是脊椎弯曲限制器。它包括多个互连的元件301’、301”……，互连的元件具有大致环形的横截面，并且当受到外部载荷时铰接，并且锁定在一起至预定的弯曲半径，以避免容纳在贯穿通道301中的电缆200的损坏。根据一个实施例，弯曲限制器300包括直接机械连接到端接件锁定件400的连接凸缘/锁定件302。
在一个实施例中，互连元件301’、301”……中每一个被制成两个半部，一旦电缆200的一部分被定位在其中一个半部中，这两个半部可以彼此紧固。这同样适用于连接凸缘/锁定件302。
上述设备1可用于测试海底高压电缆系统，该系统包括具有电缆末端201的电缆200。
本公开涉及一种用于测试海底高压电缆系统的方法。本公开的方法可以在离岸船舶上执行，而没有安全问题或对最大测试电压的限制。
该方法包括以下步骤：在包括电缆弯曲限制器300、端接件锁定件400和电缆端接件100的设备1中布置电缆200，特别是电缆末端201。
在一个实施例中，电缆末端201首先被插入到端接件锁定件400中，并且机械地和电气地连接到电缆端接件100。这些步骤在图4a至图4e中举例说明。
如图4a所示，如果保护性圆柱体103分成两部分，电缆末端201首先插入端接件锁定件400的外壳402中和绝缘部分100a的保护性圆柱体103中。然后，电缆末端201的铠装204从电缆绝缘物和导体203、202中转出，并绕铠装锁定件401包裹，而电缆末端201的剩余部分设有遮蔽物连接器108、电场控制部105和电缆接线头107。
然后，将具有遮蔽物连接器108、电场控制部105和电缆接线头107的电缆末端201插入电缆末端端接部分100b，使得电缆接线头107与导电屏蔽电极102机械连接，如图4b所示。
图4c示出了绝缘部分100a到电缆末端端接部分100b的组装。在图4a-图4c描述的步骤中，绝缘部分100a的保护性圆柱体103向上游打开。在绝缘部分100a组装到端接部分100b结束时，铠装锁定件401(特别是其凸缘)闭合保护性圆柱体103的上游开口。
如图4d所示，端接件锁定件400的外壳402被组装到绝缘部分100a的保护性圆柱体103上，以封闭铠装锁定件401。
最后，如图4e所示，电缆末端201被布置在由弯曲限制器300的连接凸缘/锁定件302和互连元件301′、301″…形成的贯穿通道301中。在一个实施例中，当连接凸缘/锁定件302和互连元件301’、301”……被制成两个半部时，电缆末端201的一部分位于两个半部之一中，然后另一半部被联结。对于连接凸缘/锁定件302和互连元件301’、301”…中每一个循序重复这些步骤，直到弯曲限制器300围绕电缆末端201的定位完成。在围绕电缆末端201联结两个半部的之后，连接凸缘/锁定件302和互连元件301’、301”……中每一个连接到下游元件，在连接凸缘/锁定件302的情况下，该下游元件是端接件锁定件400，在第一互连元件301’的情况下，该下游元件是连接凸缘/锁定件302，在第二互连元件301”的情况下，该下游元件是第一互连元件301’，以此类推。
一旦电缆200，特别是电缆末端201，被定位到潜水设备1中，并且电连接和机械连接到潜水设备1，至少电缆端接件100被铺设到海底，并且可以在海底高压电缆系统的电缆上执行期望的电测试(如先前例示的测试)。
一旦电测试完成，潜水设备1，特别是其中插入有电缆的电缆端接件100，可以被回收到船舶上并用于将来的测试。

Claims (15)

1.用于测试海底高压(HV)电缆系统的潜水设备(1)，包括：
电缆端接件(100)，包括电绝缘体(101)和用于与电缆末端(201)电连接的屏蔽电极(102)；
电缆弯曲限制器(300)，所述电缆弯曲限制器包括贯穿通道(301)；和
端接件锁定件(400)，所述端接件锁定件与所述电缆弯曲限制器(300)和所述电缆端接件(100)贯穿连通。
2.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆末端(201)包括电缆导体(202)、绝缘系统(203)和电缆铠装(204)。
3.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆端接件(100)分为两部分，即电缆末端绝缘部分(100a)和电缆末端端接部分(100b)。
4.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆端接件(100)包括保护性圆柱体(103)。
5.根据权利要求3所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆端接件(100)包括分成分别用于所述电缆末端绝缘部分(100a)和所述电缆末端端接部分(100b)的两个部分的保护性圆柱体(103)。
6.根据权利要求3所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆末端端接部分(100b)容纳与所述屏蔽电极(102)直接接触的所述电绝缘体(101)。
7.根据权利要求1和3所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆端接件(100)包括电场控制部(105)，所述电场控制部(105)可选地是所述电缆末端绝缘部分(100a)的一部分。
8.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述端接件锁定件(400)是所述电缆端接件(100)的一部分，或者独立于所述电缆端接件(100)并能够与所述电缆端接件(100)连接。
9.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述端接件锁定件(400)包括外壳(402)和铠装锁定件(401)。
10.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆弯曲限制器(300)包括多个互连的元件(301’,301”,…)。
11.根据权利要求1所述的潜水设备(1)，其中，所述电缆弯曲限制器(300)包括直接机械连接到所述端接件锁定件(400)的连接凸缘/锁定件(302)。
12.根据权利要求10和11所述的潜水设备(1)，其中，所述互连元件(301’、301”…)和所述连接凸缘/锁定件(302)中每一个被制成两个半部，这两个半部可以彼此紧固。
13.一种用于测试海底高压(HV)电缆系统的方法，所述方法包括以下步骤：
通过以下子步骤将电缆(200)布置在潜水设备(1)中，所述潜水设备(1)包括电缆弯曲限制器(300)、端接件锁定件(400)和电缆端接件(100)：
将所述电缆(200)的电缆末端(201)穿过所述端接件锁定件(400)插入；
将设有电场控制部(105)的所述电缆末端(201)连接到容纳在所述电缆端接件(100)中的电绝缘体(101)内的导电屏蔽电极(102)；
将所述端接件锁定件(400)组装到所述电缆端接件(100)；和
在将所述电缆弯曲限制器(300)连接到所述端接件锁定件(400)时，将所述电缆末端(201)定位在所述电缆弯曲限制器(300)中，
在将所述电缆末端(201)定位在电缆弯曲限制器(300)中的子步骤之前，执行插入和连接所述电缆末端(201)的子步骤；
将包含所述电缆末端(201)的所述潜水设备(1)铺设到海底；
给所述电缆(200)通电以在所述电缆上执行电测试；
使所述电缆(200)断电；
回收包含所述电缆末端(201)的所述潜水设备(1)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将设有电场控制部(105)的所述电缆末端(201)连接到导电屏蔽电极(102)的步骤之前是将所述电缆末端(201)插入所述电缆端接件(100)的保护性圆柱体(103)中并且然后设置电场控制部(105)的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述电缆末端(201)定位在所述电缆弯曲限制器(300)中的步骤通过以下步骤来执行：
使用电缆弯曲限制器(300)，所述电缆弯曲限制器包括制成两个半部的连接凸缘/锁定件(302)和互连的元件(301’、301”…)；
将所述电缆末端(201)布置在贯穿通道(301)中，所述贯穿通道由所述连接凸缘/锁定件(302)的一个半部以及每个互连元件(301’、301”…)的一个半部依次形成；
联结所述连接凸缘/锁定件(302)的两个半部并依次联结每个互连元件(301’、301”…)的两个半部；
将所述连接凸缘/锁定件(302)和每个互连元件(301’,301”…,)依次连接到下游元件。
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