DE102008028476A1

DE102008028476A1 - Offshore-Umspannwerk mit Kabelbogen

Info

Publication number: DE102008028476A1
Application number: DE102008028476A
Authority: DE
Inventors: Joachim Falkenhagen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-14
Filing date: 2008-06-14
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Offshore-Umspannwerk und Verfahren zum Einzug von Kabeln mit einem aufrecht stehenden Raum mit bogen Konstruktion ermöglicht das Einführen der Kabel in die Unterkonstruktion des Umspannwerks unabhängig vom Zeitpunkt des Einbaus einer raumumschließenden Einheit mit den übrigen elektrischen Anlagen.

Description

I. Einsatzgebiet
Die Erfindung beschreibt eine konstruktive Bauweise für ein Offshore-Umspannwerk, bestehend im wesentlichen aus einer Tragkonstruktion zur Montage auf die Gründung, aus einem Raum zur Aufnahme von Kabeln – hier aufrecht stehend mit bogenförmiger Unterseite, aus den elektrischen Anlagen nebst den die diese aufnehmenden Containern und deren Auflagepunkten bzw. Stellflächen und aus einer Landeinrichtung für Hubschrauber.
II. Stand der Technik:
Offshore-Bauwerke bestehen häufig

– aus einer Gründung, die die Verbindung mit dem Boden herstellt,
– aus einer Unterkonstruktion, die im wesentlichen aus unbeweglichen und tragenden Bestandteilen besteht, und mindestens von der Wasseroberfläche bis oberhalb der höchsten Wellen reicht, sowie
– aus einer an Land oder im Hafen komplett vorgefertigten „Plattform” mit den eigentlichen Betriebsvorrichtungen, die auf die Unterstruktur aufgesetzt wird.

Am oberen Ende der Unterstruktur befinden sich Aufsetzpunkte für die Plattform. Bei einem Offshore-Umspannwerk weist die Unterstruktur vertikale Schutzrohre zum Einziehen von Seekabeln auf. Die als Plattform bezeichnete Struktur weist häufig ein „Kabeldeck” als untere Etage auf, in dem die Seekabel eingezogen und sodann zu den entsprechenden elektrischen Geräten geführt werden können. Darüber befinden sich dann die eigentlichen elektrischen Bauteile, und zwar die Schaltanlagen meist in umschlossenen Räumen bzw. Containern, der Transformator gelegentlich im Freien. Der Transformator als schwerstes Einzelbauteil ist aus Gründen des statischen Gleichgewichts häufig mittig angeordnet.
Die Bauweise mit einem Kabeldeck ermöglicht es prinzipiell, ein vertikal ankommendes Kabel nach einen Bogen um 90 Grad von der Vertikalen in die Horizontalen in dieses Deck einzuziehen, und dabei auch in diesem Deck abzulegen. Es ist möglich, das Kabel anschließend dort zu verziehen, bis schließlich mit einem weiteren 90 Grad-Bogen in die Vertikale ein Anschluss an ein elektrisches Gerät erfolgt, das vorzugsweise für einen Anschluss von unten vorbereitet ist. Vertikale Stützen können dann aber nur sehr eingeschränkt in diesem Kabeldeck vorhanden sein, da sie sonst beim Bewegen von Kabeln hinderlich wären. Die beiden 90-Grad-Bögen machen einen Mindestabstand zwischen dem oberen Ende des Schutzrohrs und der elektrischen Einrichtung erforderlich, und zwar vertikal wie horizontal. Häufig erfordert die Führung der Kabel noch größere Abstände bzw. Verlegstrecken.
Häufig erfolgt der komplette Aufbau der Umspannplattform einschließlich der elektrischen Anlagen an Land bzw. im Hafen. Hierbei müssen dann bereits alle Komponenten vorhanden sein, da ein nachträglicher Einbau einzelner Anlagen offshore nur schwer möglich ist. Aufgrund des hohen Gewichts der kompletten Plattform sind sehr leistungsstarke Kräne erforderlich, die nur in begrenztem Umfang zur Verfügung stehen und die im Falle von Schwimmkränen auf sehr ruhige Wetterverhältnisse angewiesen sind.
Teilweise wird der Transformator aus Gewichtsgründen nachträglich eingehoben.
III. Probleme der bekannten Lösungen:
Eine Problem ist bei den bisherigen Lösungen die Kabelführung auf den Plattformen.
Die übliche Bauweise erlaubt die Verlegung der Kabel und insbesondere das Einziehen von Kabeln vom Meeresboden zur Plattform erst, nachdem die Plattform aufgestellt worden ist. Dies führt zu vermehrtem Koordinationsaufwand zwischen der Verlegung der Seekabel und dem Einbau der Plattform, weiterhin nach Einbau der Plattform zu Verzögerungen, bis die Kabel verlegt, mit Kabelendverschlüssen versehen und angeschlossen worden sind.
Besonders problematisch sind diese zeitlichen Abhängigkeiten wegen dem hohen Risiko wetterbedingter Verzögerungen im Bauablauf bei der Installation von Offshore- Bauwerken ebenso wie bei der Kabelverlegung. Verstärkt wird dieses Problem durch die eingeschränkte Verfügbarkeit von Installationsgeräten bzw. Kränen.
Eine Verlegung der Kabel vor Installation der Plattform ist bei üblicher Bauweise mangels Einrichtungen zur zwischenzeitlichen Aufbewahrung der Kabelenden, insbesondere unter Einhaltung der vorgeschriebenen Kabelbiegeradien und unter Freihaltung des für die Plattform benötigten Platzes, nicht möglich.
Zusätzlich muss bedacht werden, dass das Kabel nicht unmittelbar zu den elektrischen Anlagen gezogen werden kann, mit denen es verbunden werden soll. Vielmehr muss nach dem erstmaligen Einziehen des Kabels am Ende des Kabels eine Einführung in die elektrischen Anlagen vorbereitet bzw. ein Kabelendverschluss hergestellt werden. Weiterhin ist eine gewisse Reserve an Kabellänge erforderlich. Das Kabel muss also nicht nur während des Einziehens und in der endgültigen Einbauposition die zulässigen Biegeradien einhalten, sondern muss auch von der einen in die andere Position gebracht werden können.
Eine mittige Position des Transformators ist für dessen Kühlung und beim nachträglichen Einheben nachteilig.
IV. Neue Lösung
Die Erfindung beruht auf einer Unterkonstruktion für ein Offshore-Umspannwerk, mit der ein geschlossener Raum für die Kabelführung verbunden ist.
Dieser Raum ist im wesentlich vertikal ausgedehnt, nicht horizontal wie bei einem Kabeldeck. Dies ermöglicht das Einziehen des bzw. der Seekabel in einem aufrecht stehenden Bogen. Hierzu weist der Raum eine bogenförmiger Unterseite auf, bzw. bogenförmige Führungen, über die das Kabel gezogen werden kann. Im Falle von Führungen können diese vorzugsweise an den Wänden dieses Raums befestigt werden. Mit einer Breite von beispielsweise 70 cm bis 150 cm würde dieser Raum Menschen ausreichende Aufenthaltsmöglichkeiten und Bewegungsfreiheiten geben (vgl. Anspruch 5). Die Zugänglichkeit ist wesentlich bequemer, als es bei einem in seinem Hauptabmessungen ähnlich großen, aber horizontal erstreckten Bereich der Fall wäre, wie bei einem Kabeldeck mit 70 bis 150 cm Höhe.
In einer bevorzugten Bauweise (Anspruch 7) werden die übrigen elektrischen Einrichtungen des Umspannwerks in zwei Module aufgeteilt errichtet:

– ein Hochspannungsteil mit dem Transformator, Hochspannungs-Blindstromkompensation und ggf. Hochspannungsschaltanlagen, sowie
– ein umschlossener Raum (Container) mit den Mittelspannungsschaltanlagen und evtl. sonstigen Einrichtungen, wie Notstromaggregat, Aufenthaltsraum usw.

Für einen Transformator ist es von Vorteil, wenn dieser weitgehend frei steht und die Kühlung nicht von beidseitig angeordneten umschlossenen Räumen (Containern) beeinträchtigt wird. Somit ist statt einer mittigen Lage eine am Rand gelegene Position vorteilhaft.
Vorzugsweise werden alle Hochspannungseinrichtungen bereits an Land mit dem Transformator verbunden. Entsprechend der Gewichtsverhältnisse wird man sich diese für den Hubvorgang „als an den Transformator angehängt” vorstellen können. Damit muss am Einsatzort auf der Hochspannungsebene lediglich die Einführung des Kabels in das Modul mit Trafo vorgenommen werden – die eine unvermeidlich Offshore vorzunehmende Tätigkeit darstellt.
Nachdem die Verbindungen auf der Mittelspannungsseite sonst vollständig innerhalb des Moduls vorgenommen werden, muss zusätzlich zur ebenfalls unvermeidlichen Einführung der Mittelspannungskabels nur noch eine Verbindung zwischen der Mittelspannungsseite des Hochspannungstransformators und dem Mittelspannungsmodul (Container) Offshore hergestellt werden. Zusätzlich müssen sekundäre Steuer- und Versorgungsleitungen zwischen diesen beiden Modulen installiert werden. Die Aufteilung in zwei Module hat also kaum zusätzliche Offshore-Installationsarbeiten zur Folge.
Da es sich bei dem Transformator um das grundsätzlich schwerste Einzelbauteil eines Umspannwerks handelt, werden zum gewichtsmäßigen Ausgleich die übrigen Teile des Umspannwerks, insbesondere die raumumfassende Einheit mit den Mittelspannungsschaltanlagen, ebenfalls nicht mittig auf die Unterstruktur gesetzt, sondern es wird auch für diese eine exzentrische Position vorgesehen.
Dann kann der erfindungsgemäß vorgesehene Bogen etwa mittig über die Unterkonstruktion geführt werden. Die Unterkonstruktion weist dann auf beiden Seite der Bogenebene Aufsetzpunkte und Befestigungen bzw. Stellflächen auf, auf denen die beiden Module der elektrischen Anlagen befestigt werden. Damit befindet sich der Bogen in unmittelbarer Nähe der wesentlichen elektrischen Bauteile des Umspannwerks, bzw. in Nähe deren späterer Positionen. Die zunächst in den Raum für die Kabelführung eingezogenen Kabel können nach Aufstellung der Module jeweils seitlich herausgeführt und auf kurzem Weg in die Mittelspannungsschaltanlagen bzw. die Hochspannungsanlagen eingeführt werden.
Die geringeren Einzelgewichte durch Aufteilung in zwei Module verbessern bei Offshore-Windparks die Aussichten, diese Module mit denselben Hubgeräten einzuheben (vorzugsweise Jack-ups), wie sie auch für die Installation der Windturbinen im Einsatz sind. Die Kabelführung in einem aufrecht stehenden Raum ist sehr gut mit einer Aufteilung in zwei Module kombinierbar.
Werden stattdessen sämtliche elektrischen Einrichtungen mit einer einzigen vorgefertigten Plattform aufgestellt (Anspruch 8), wird der Raum für die Kabelführung vorteilhaft von der Unterkonstruktion weg gerichtet sein, um die Mitte der Unterkonstruktion für die Aufstellung dieser Plattform freizuhalten, oder aber die Plattform weist eine entsprechende Öffnung auf und wird über den Bogen hinüber „ge stülpt”.
Bei der weiteren Bewegung der Kabel nach erstmaligem Einzug in den geschlossenen Raum für die Kabelführung kann man sich zugute machen, dass nach Trennung eines mehradrigen Seekabels in Einzelleiter die zulässigen Biegeradien der Einzelleiter geringer sind als vorher die des Seekabels. Daher kann ein Ausbau der bogenförmigen Unterseite des umschlossenen Raums es ermöglichen, weitere Bereiche eines ebenfalls umschlossenen Bereichs für die Kabelführung zu nutzen (Anspruch 4). Dieser Vorgang kann durch weitere Führungen und ggf. Hubvorrichtungen, die das oft beträchtliche Gewicht des Kabels tragen, unterstützt werden. Günstig sein könnten Seile, die am mehreren Stellen im oberen Teil des geschlossenen Raums befestigt sind und in mehreren Schlingen um das Kabel geführt sind. Im Falle einer bogenförmigen Führung an der Wand des Raumes reicht es aus, das Kabel aus diesen Führungen zu entnehmen.
Die Trennung in Einzeladerns sowie die Erstellung bzw. Vorbereitung eines Anschlusses am Kabelende (Kabelendverschluss) kann in dem umschlossenen Raum und damit unabhängig von Umwelteinflüssen vorgenommen werden.
Das eine Ende des Kabelbogens schließt an die vertikalen Schutz- und Führungsrohre (J-tubes) für die Kabel an, in denen die Kabel aus dem Meer in Richtung Plattform geführt werden (Anspruch 6). Diese Rohre können innerhalb oder außerhalb der tragenden Rohre der Unterkonstruktion angeordnet werden.
Die gesamte Unterkonstruktion mit Aufsetzpunkten bzw. Stellflächen sowie dem Raum zur Kabelführung mit bogenförmiger Unterseite wird vorzugsweise als ein vorgefertigtes Teil auf der Gründung installiert. Möglich ist aber auch eine gesonderte Errichtung dieses Raumes und Verbindung mit der übrigen Unterkonstruktion am Einsatzort. Danach können die elektrischen Anlagen und die Kabel in beliebiger Reihenfolge modular auf der Tragkonstruktion installiert werden. Ungünstig wäre eine Errichtung dieses Raumes erst nach Installation der wesentlichen elektrischen Bauteile.
Ein nach oben offener Transformator ist auf See meist einer erhöhten Verschmutzung durch Vögel ausgesetzt. Daher ist eine Abdeckung sinnvoll. Gleichzeitig weist ein Offshore-Umspannwerk zur Verbesserung der Zugänglichkeit meist einen Hubschrauber-Landeplatz auf. Es bietet sich an, die Aufgaben des Verschmutzungsschutzes für den Transformator und des Landeplatzes mit zusammenhängenden Bauteilen zu gewährleisten. Da der umschlossene Raum (Container) mit den Mittelspannungsschaltanlagen typischerweise eine größere Fläche einnimmt als der Transformator, können zwei Teile der Hubschrauber-Landefläche zusammengeklappt auf dessen Oberseite angeordnet und dies alles zusammen zum Einsatzort transportiert werden (Anspruch 9). Später, nach Einbau des Transformators, kann diese Hubschrauber-Landefläche dann aufgeklappt werden. Der Raum mit der bogenförmigen Kabelführung kann dabei ggf. als Abstützung für die Helikopter-Landefläche dienen. An der Hubschrauber-Landefläche kann dann auch eine seitliche Umschließung für den Transformator befestigt sein, die nach dem Aufklappen der Landefläche heruntergelassen wird, beispielsweise in Form eines Gitters bzw. Netzes.
In einer ebenfalls möglichen Ausführung wird der Hubschrauberlandeplatz bereits mit der Unterkonstruktion installiert und ist dort vorzugsweise mit dem Raum für die Kabelführung verbunden (Anspruch 10). Auch dann können zwei Teilbereiche des Hubschrauberlandeplatzes klappfähig gestaltet werden, und jeweils zum Zweck der Aufstellung der darunter vorgesehenen Anlagen hoch- bzw. weggeklappt werden. Gegebenenfalls ist immer wenigstens ein Teil des Landeplatzes in der Endposition, da ein Transport der Unterkonstruktion mit zwei hochgeklappten Hälften des Landeplatzes zusätzliche konstruktive Aufwendungen zur Folge hätte. Wenn vor Errichtung der Unterkonstruktion bereits absehbar ist, welche Komponente als nächstes installiert werden soll, kann die entsprechende Hälfte des Landeplatzes bereits in aufgeklappter Position zum Einsatzort gebracht werden.
Die Zuordnung der Hubschrauberlandeplatzes kann u. a. von Gewichtsgründen bestimmt sein, wenn bei einzelnen Komponenten (Unterkonstruktion bzw. eines der Module) bestimmte Gesamtgewichte nicht überschritten werden sollen.
Nachdem in der Regel Hochspannungskabel mit größerem Biegeradius und Mittelspannungskabel mit kleinerem Biegeradius zum Einsatz kommen, ist eine Zweiteilung des Bereichs für die Kabelführung sinnvoll, wobei der Bereich für die Mittelspannungskabel unterhalb des anderen Bereichs liegt (Anspruch 11).
In bevorzugter Bauweise besteht das gesamte Umspannwerk, abgesehen von den Kabeln, aus den in Anspruch 12 benannten vier Teilen.
Zur Einsparung von Höhe kann der Bogen bereits unterhalb der Höhe der Aufstellung der beiden Modulen beginnen (Anspruch 13). Im Falle einer auf einem Großrohr (Monopile) ruhenden Konstruktion hat dies eine entsprechende Einschlitzung in dem Haupttragrohr der Unterkonstruktion zur Folge.
Der Bogen zur Kabelführung muss nicht unbedingt über volle 180 Grad führen. Möglich ist beispielsweise auch eine Biegung um nur 90 Grad in die Horizontale während des Einziehens des Seekabels. Bei einem Kabeldeck findet ebenfalls zunächst eine Umlenkung in die Horizontale statt, wobei allerdings das weitere Verziehen der Kabel zunächst innerhalb des horizontalen Bewegungsraums des Kabeldecks stattfindet, bis eine letzte Umlenkung zu den oberhalb gelegenen, aktiven elektrischen Einrichtungen stattfindet. Demgegenüber soll hier ein nachfolgendes Verziehen des Kabels zunächst in einem im wesentlichen vertikalen Bewegungsraum vorgenommen werden, der sich grundsätzlich auf der Höhe der übrigen elektrischen Einrichtungen befindet. Insbesondere kann das Seekabel zunächst nur über einen 90 Grad-Winkel eingezogen werden, dann aber nach Aufteilung der Einzelader noch eine Kabelführung mit einem vollen 180 Grad-Bogen vorgenommen werden.
Die weitere Kabelführung wird dann in der Regel seitlich aus dem vertikalen Raum (4) hinaus führen.
Es wäre allerdings möglich, dass die Module mit dem elektrischen Anlagen Anschlusspunkte für die Kabel aufweisen, die in den Bereich unterhalb des Bogens auskragen, und vorzugsweise einen Anschluss der Kabel von oben ermöglichen. Dann könnte nach

– Aufteilung der Kabel in die Einzeladern – mit resultierender Reduzierung der zulässigen Biegeradien
– Vornahme der auf einen geschützten Raum angewiesenen Arbeiten am Kabel (Herstellung Kabelendverschluss) und
– Entfernung der bogenförmiger Unterseite (6) bzw. Führung des Raumes (4) das Kabel nach einem einfachen Bogen um 180 Grad von oben her angeschlossen werden. Wegen der auskragenden Anschlusspunkte kann das entsprechende Modul dann nicht bloß von oben abgesenkt werden, sondern muss ein Stück in den Bogen „hin eingesteckt” werden, bevor es endgültig abgesenkt wird.

In einer verwandten Bauweise wird ebenfalls ein vertikaler, also schlitzartiger Raum für das Verziehen von Kabeln freigehalten. Das Kabel wird aber gemäß der allgemeineren Formulierung in Anspruch 16 nicht unbedingt über eine bogenförmige Führung geleitet. Es ist ebenfalls möglich, dass das Seekabel zunächst in eine vollständig vertikale Führung eingezogen wird, und dann erst später in den schlitzartiger Raum umgelegt wird, ggf. wiederum nach Aufteilung in Einzeladern. Dieser Freiraum kann bereits mit der Unterkonstruktion verbunden sein, er kann aber ebenso erst mit der einzuhebenden Plattform als umschlossener Raum zur Verfügung stehen.
Bei einer vertikalen, einem Schornstein ähnlichen Führung würden im Verhältnis zur Höhe erhebliche Biegemomente auftreten, wenn das Kabel über ein Zugseil eingezogen wird, und das Zugseil am obere Ende der Führung um etwa 90 Grad umgelenkt und z. B. von dem Kabellegeschiff aus eingezogen wird. Deshalb würde sich am oberen Ende der Führung vorzugsweise eine Umlenkrolle befinden, die das Zugseil um ca. 180 Grad umlenkt. Am unteren Ende der Führung könnte sich dann ggf. eine weitere Umlenkrolle befinden, so dass das Zugseil aus beliebiger Richtung gezogen werden kann. Auf die Führung würde dann hauptsächlich die Kraft in dem Zugseil wirken (als Druckkraft doppelter Stärke), aber Momentlasten würden vermieden.
Die Verfahrensansprüche 2 bis 4 beschreiben insbesondere die bevorzugte Abfolge beim Einziehen der Kabel.
V. Vorteile
Hauptvorteil der Erfindung ist die zeitliche Unabhängigkeit bei der Installation der übrigen Anlagenbestandteile nach Installation der Unterkonstruktion. Insbesondere die Installation der Kabel ist unabhängig von der Installation der übrigen elektrischen Anlagen vor oder nach derselben möglich. Ebenfalls vorteilhaft ist die zentrale Lage des Kabelbogens. Dabei werden kurze Kabelstrecken, eine Führung der Kabel mit wenig Biegungen unter Einhaltung der zulässigen Biegeradien der Kabel sowie günstige Arbeitsverhältnisse (genügende Stehhöhe im Bereich der Kabelführung) gewährleistet.
Die beiden anderen Module mit Hochspannungs- und Mittelspannungsanlagen können jeweils an Land komplett vorgefertigt werden und müssen dann nur noch auf den vorbereiteten Halterungen bzw. Stellplätzen befestigt werden.
Die Aufteilung in zwei Module ermöglicht die Offshore-Installation der vergleichsweise leichten Einzelkomponenten mit kleineren Kraneinheiten, vorzugsweise mit für die Errichtung von Windturbinenvorhandenen Kränen auf Jackups, und deren einfachen Anschluss durch die einfache und zentrale Kabelanordnung.
VI. Ausführungsbeispiel und Zeichnung
In der 1 dargestellt wird eine Ansicht des Umspannwerks, hier beispielhaft auf einer Gründung mit einem Großrohr 2 angeordnet. Grundsätzlich ist die Installation auf jeder Offshore Gründungskonstruktion möglich, z. B. Schwerkraft- oder Pfahlgründung als Monopfahl-, Tripod- oder Jacket-Gründung.
Durch die J-Tubes 3 werden die im Meeresboden verlegten Kabel 7, 8 nach oben geführt und dort an der Stelle 9 von unten in den geschlossenen Raum 4 mit der bogenförmigen Unterseite eingeführt. Nach Einziehen in den Kabelbogen werden die Kabel durch Klemmeinrichtungen 5 an einem Zurückrutschen gehindert. Innerhalb des geschlossenen Raums 4 werden die Kabel entsprechend des je nach Kabel zulässigen Biegeradius entlang einer bogenförmigen Führung bzw. Unterseite 6 weitergeführt. Bei unterschiedlichen Kabeln, z. B. Hochspannungskabeln 7 und Mittelspannungskabeln 8, können bogenförmige Führungen 6 für verschiedene Kabelradien innerhalb des geschlossenen Raums 4 angeordnet werden. Für Installationszwecke und als Zwischenzustand können die Kabel 7, 8 auf der der Einführung gegenüberliegenden Seite nach unten herausgeführt werden, und dort in einer zusätzlichen provisorischen Führung 10 gehalten werden.
2 zeigt eine um 90 Grad gedrehte Ansicht der Umspannplattform. Dementsprechend ist der geschlossene Raum 4 mit dem Kabelbogen mit seiner Schmalseite dargestellt. Auf der einen Seite des geschlossenen Raums sind die Hochspannungseinrichtungen angeordnet, insbesondere der Transformator 12 sowie ggf. weitere Bauteile wie eine Kompensationsdrossel und eine Hochspannungsschaltanlage. Auf der anderen Seite ist ein Container 11 für Mittelspannungsschaltanlagen angeordnet und ruht dort u. a. auf einem Kragarm 1. Oberhalb des Containers 11 ist eine Hubschrauberlandeplattform 14 klappbar an dem geschlossenen Raum mit dem Kabelbogen 4 befestigt. Der Teil der Klappvorrichtung, der über den Transformator 12 geklappt werden kann, ist aufgeklappt dargestellt.
3 zeigt die Unterkonstruktion des Umspannwerks im Grundriss. Die Unterkonstruktion weist neben dem umschlossenen Raum 4 mit dem Kabelbogen direkt an einem Großrohr 2 befestigte Haltevorrichtungen bzw. Kragarme 1 auf, die entsprechend der erforderlichen Tragfähigkeit angeordnet und bemessen werden. Im Bereich des Stellplatzes für den Transformator und die Schaltanlagen wurde hier eine begehbare Fläche 20 dargestellt, die z. B. mit Gitterrosten und Geländern ausgestaltet sein kann.
4 zeigt das Umspannwerkes im Grundriss nach Installation der Container mit den Mittelspannungseinrichtungen 11, des Transformator 12 und der Schaltanlagen 13.
Die nun verdeckten Kragarme tragen direkt den Container 11 mit den Mittelspannungsanlagen und unterstützen die Aufstellpunkte bzw. Stellflächen für Transformator 12 und weitere Hochspannungsanlagen 13 auf der Fläche 20. Der Anschluss der Kabel an die elektrischen Anlagen 11, 12 und 13 erfolgt auf kurzem Weg aus bzw. durch den geschlossenen Raum 4 mit dem Kabelbogen. Dargestellt sind die Verbindungen 17 von zwei Mittelspannungsseekabeln zu der Mittelspannungsschaltanlage im Container 11. Von dort wird ein Mittelspannungskabel 15 unter dem Raum 4 mit dem Kabelbogen hindurch in den Transformator 12 geführt. Mit dem Transformator 12 ist der Container 13 für die Hochspannungsschaltanlage/Drossel über einen tragenden Kragarm 18 verbunden. Entlang dieses tragenden Verbindung 18 wird auch das Hochspannungsleitung 19 vom Transformator 12 zum Container 13 mit der Hochspannungsschaltanlage/Drossel geführt. Das Hochspannungsseekabel 16 wird durch eine der J-Tubes 3 nach oben geführt, dann bogenförmig über die hier nicht erkennbare Führung durch den Raum 4 und dann seitlich zu dem Container 13 geführt.

Claims

Offshore Umspannwerk mit einer Unterstruktur, auf die wenigstens eine vorgefertigte, raumumschließende Einheit mit elektrischen Bauteilen aufgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit der übrigen Unterstruktur ein im wesentlichen aufrecht stehender, geschlossener Raum (4) mit bogenförmiger Unterseite (6) bzw. mit bogenförmigen Führungen verbunden ist, in dem Kabel (7, 8) wahlweise sowohl vor wie nach dem Aufsetzen der raumumschließenden Einheit (11) mit elektrischen Bauteilen eingezogen werden können.
Verfahren zur Verlegung von Kabeln zu einem Offshore-Umspannwerk, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens ein Kabel (7, 8) in mindestens ein aufrecht stehendes Rohr (3), das von der Nähe des Meeresgrundes (20) bis oberhalb der Ruhewasserspiegels (21) reicht, eingezogen wird, – das Ende des Kabels sodann durch einen im wesentlichen aufrecht stehenden, geschlossenen Raum (4) mit bogenförmiger Unterseite (6) bzw. mit bogenförmigen Führungen eingezogen wird, wobei der Radius der bogenförmigen Unterseite bzw. Führung mindestens dem zulässigen Biegeradius des Kabels (7, 8) entspricht, – das Kabel (7, 8) nach dem Einziehen mit Halterungen (5) an einem Zurückrutschen gehindert wird, – sodann die zum Einziehen aufgewendete Zugkraft am Ende des Kabels entlastet wird, – das Kabel (7, 8), sofern es mehrere Phasenleiter aufweist, in seine Einzelleiter aufgespaltet wird, – am Ende des Kabels, bzw. am Ende der Phasenleiter, in dem von Umwelteinflüssen weitgehend schützenden geschlossenen Raum, die Armierungen des Kabels entfernt werden und ein Kabelendverschluss hergestellt wird, oder auf andere Weise die Einführung des Kabels in elektrische Bauteile vorbereitet wird, – das Ende des Kabels später durch geeignete Öffnungen zu den elektrischen Bauteilen (11, 13) geführt wird.
Verfahren zur Verlegung von Kabeln zu einem Offshore-Umspannwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich dort, in Zugrichtung an den Raum (4) mit bogenförmiger Unterseite (6) bzw. Führung anschließend, eine provisorische Führung (10) für das Kabel befindet, in die das Ende des Kabels nach Einziehen entlang des Bogens (6) eingezogen wird, wobei, nach den Einziehen des Kabels und dessen Fixierung mittels der Halterungen (5), das Ende des Kabels wieder aus der provisorischen Führung (10) in Richtung des Bogens (6) zurückgezogen wird, womit entsprechend der Länge der provisorischen Führung (10) eine zusätzliche Kabellänge zur Verfügung steht, die für den Anschluss des Kabels an elektrische Einrichtungen genutzt werden kann; vorzugsweise erfolgt das Zurückziehen aus der provisorischen Führung (10), nachdem ein mehradriges Kabel im Bereich des Bogens (6) in seine einpoligen Teile aufgeteilt worden ist, und somit kleinere Biegeradien eine engere Kabelführung ermöglichen.
Verfahren zur Verlegung von Kabeln zu einem Offshore-Umspannwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des geschlossener Raums (4), oder dessen bogenförmige Unterseite (6) bzw. die dort angebrachten bogenförmigen Führungen nach Einziehen des Kabels (7, 8) abgebaut oder weggeklappt bzw. zusammengeklappt werden; vorzugsweise nachdem durch Auftrennen des Kabels (7, 8) in Einzelleiter geringere Biegeradien und dadurch eine Kabelführung auf engerem Raum möglich wurde.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der geschlossene Raum mit bogenförmiger Unterseite (6) ein ausreichende Breite aufweist, um den Zugang für Menschen und Arbeiten an dem Kabel zu ermöglichen.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet dass sich ein Ende des Bogens (6) oberhalb eines I- oder J-förmigen Rohres befindet, durch das Kabel von Meeresgrund entlang der Unterstruktur nach oben gezogen werden können.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der einen Seite des Bogens ein Stellplatz für eine raumumschließende Einheit (11) mit elektrischen Bauteilen befindet, vorzugsweise für Mittelspannungsschaltanlagen, und auf der anderen Seite des Bogens ein weiterer Stellplatz befindet, vorzugsweise für einen Transformator (12) und für sämtliche mit diesem verbundene Hochspannungsanlagen (13) des Umspannwerks.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen in deutlichem Abstand von dem Mittelpunkt der Unterstruktur verläuft, und dass auf einer Seite des Bogens ein Stellplatz für eine vorgefertigte Einheit mit elektrischen Bauteilen vorgesehen ist.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit der raumumschließenden Einheit (11) Teilflächen einer Hubschrauberlandefläche verbunden sind, die mit der raumumschließenden Einheit (11) zusammen von Land an den Aufstellplatz verbracht werden, wobei die eine Teilfläche in etwa den Bereich oberhalb der raumumgreifenden Einheit abdeckt, während die andere Teilfläche nach Installation des Transformators (12) umgeklappt wird und sodann den Bereich oberhalb des Transformators (12) einnimmt.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem aufrecht stehenden, geschlossenen Raum (4) mit bogenförmiger Unterseite (6) bzw. mit bogenförmigen Führungen Teilflächen (14) einer Hubschrauberlandefläche verbunden sind, die mit der Unterstruktur und benanntem Raum (4) zusammen von Land an den Aufstellplatz verbracht werden, wobei die eine Teilfläche (14) nach dem Aufklappen im wesentlichen den Bereich der raumumgreifenden Einheit abdeckt, während die andere Teilfläche (14) nach dessen Installation den Bereich des Transformators (12) abdeckt.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bereiche mit bogenförmiger Unterseite vorhanden sind, der untere mit geringerem Radius für den Einzug von Mittelspannungskabeln, der obere mit größerem Radius für den Einzug von Hochspannungskabeln.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 11, bestehend im wesentlichen aus den folgenden, vorgefertigten und gesondert eingebauten Teilen: – einem Fundament aus einem gerammten Großrohr (Monopile), – einem zweiten Teil der Unterstruktur, mit einem vertikalen Großrohr, das den Monopile nach oben fortsetzt und sich mit diesem zur Herstellung einer Verbindung überlappt, mit Auslegern zur Aufnahme einer raumumgreifenden Einheit, ggf. mit einer hiervon gesonderten Abstellfläche für einen Transformator und ggf. weitere Hochspannungseinrichtungen, mit einem aufrecht stehenden, geschlossenen Raum mit bogenförmiger Unterseite bzw. mit bogenförmigen Führungen für die Kabelverlegung, mit entlang oder innerhalb des Großrohrs geführten Rohren zur Aufnahme von Kabeln und mit weiteren Nebenanlagen, wie Treppen und Bootsanleger, – einer raumumgreifenden Einheit mit elektrischen Bauteilen, – einem Transformator, der ggf. bereits an Land mit weiteren Hochspannungseinrichtungen verbunden wird, – den einzuziehenden Kabeln.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 12 bei dem der Bogen des aufrecht stehenden, geschlossenen Raums (4) bereits unter der Ebene der Aufstellfläche des Transformators bzw. der raumumschließenden Einheit beginnt.
Offshore Umspannwerk mit den übrigen Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Raum (4) an Stelle eines Bogens nur ein kürzerer gebogener Abschnitt ausgebildet ist, entlang dessen das Kabel bis zu einer Stelle geführt wird, die sich oberhalb der Ebene der Aufstellfläche einer raumumgreifenden Einheit (11) mit elektrischen Einrichtungen befindet.
Offshore Umspannwerk nach Anspruch 1 oder 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Bauteile, die auf die Unterkonstruktion aufgesetzt werden, in den Bereich unterhalb des aufrecht stehender, geschlossener Raums (4) bzw. unterhalb von dessen bogenförmiger Unterseite (6) hineinragen, und dort den Anschluss von Kabeln ermöglichen.
Offshore Umspannwerk mit einer Unterstruktur, auf die wenigstens eine vorgefertigte, raumumschließende Einheit mit elektrischen Bauteilen aufgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen in einer vertikalen Ebene orientierter Raum, mit geringer Ausdehnung senkrecht zu dieser Ebene, freigehalten wird, in dem Kabel wahlweise sowohl vor wie nach dem Aufsetzen der raumumschließenden Einheit mit elektrischen Bauteilen eingezogen und verlegt werden können.