DE212019000504U1

DE212019000504U1 - Ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft

Info

Publication number: DE212019000504U1
Application number: DE212019000504.7U
Authority: DE
Original assignee: Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd; Hengtong Submarine Power Cable Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Goldwind Science and Technology Co Ltd; Hengtong Submarine Power Cable Co Ltd
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2029-06-12
Also published as: CN210271846U; WO2020237723A1

Abstract

Ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein AC-Seekabel, zwei DC-Seekabel, eine Füllschicht, eine Innenfutterschicht, eine Armierungsschicht und eine äußere Schicht umfasst, wobei zur Bildung einer dreiadrigen Struktur das AC-Seekabel und die beiden DC-Seekabel zu einem Kabel verdrillt werden und die Füllschicht, die Innenfutterschicht, die Armierungsschicht und die äußere Schicht nacheinander den Außenumfang des AC-Seekabels und der DC-Seekabel umhüllen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Offshore-Windkraft und insbesondere ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft.
Stand der Technik
Mit der Entwicklung der Offshore-Windkraft von küstennah bis offenes Meer geht in der Regel die Verwendung von AC-Seekabeln (Array-Kabel) zum Übertragen der durch Windkraftanlagen erzeugten elektrischen Energie einher, anschließend wird der Mittel- und Hochspannungswechselstrom durch eine Druckerhöhungsstation in Hochspannungswechselstrom umgewandelt und wird elektrische Energie über ein Hochspannungs-AC-Seekabel ausgegeben, danach wird der Hochspannungswechselstrom durch eine Umrichterstation in Hochspannungs-Gleichstrom umgewandelt. Schließlich wird die elektrische Energie über das DC-Seekabel übertragen. Diese Art von Energieübertragung macht die Einrichtung mehrerer Umrichterstationen für AC-Seekabel erforderlich, sodass die Bauzeit lang ist, die Kosten hoch sind, die Wartung umständlich ist und die Wartungskosten hoch sind. Später wurde eine Lösung entwickelt, um Strom direkt von einer Windkraftanlage zu erhalten. Diese Lösung macht Stromumwandlungen überflüssig und bei ihr werden direkt DC-Seekabel zur Stromübertragung verwendet, wodurch die Kosten für AC-Umrichterstationen eingespart werden. Hierbei ist es jedoch notwendig, ein AC-Seekabel und zwei DC-Seekabel separat zu verlegen. Zum einen ist der Aufwand für die doppelte Verlegung noch sehr hoch. Zum anderen kann beim Verlegen von zwei DC-Seekabeln keine runde Struktur zwischen den beiden Seekabeln gebildet werden, sodass die Verlegung schwierig ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten technischen Probleme zu lösen und ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft bereitzustellen, durch das die oben beschriebenen Probleme bei der Entwicklung der bestehenden Windkraft von küstennah bis offenes Meer gelöst werden können.
Die oben genannte Aufgabe wird in der vorliegenden Erfindung durch die folgenden technischen Lösungen gelöst: Ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft umfasst ein AC-Seekabel, zwei DC-Seekabel, eine Füllschicht, eine Innenfutterschicht, eine Armierungsschicht und eine äußere Schicht, wobei zur Bildung einer dreiadrigen Struktur das AC-Seekabel und die beiden DC-Seekabel zu einem Kabel verdrillt werden und die Füllschicht, die Innenfutterschicht, die Armierungsschicht und die äußere Schicht nacheinander den Außenumfang des AC-Seekabels und der DC-Seekabel umhüllen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser des AC-Seekabels der gleiche wie der Durchmesser eines jeweiligen DC-Seekabels.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das AC-Seekabel ein dreiadriges AC-Seekabel.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Aufbau des dreiadrigen AC-Seekabels nacheinander von innen nach außen einen ersten Leiter, eine Abschirmschicht des ersten Leiters, eine erste Isolierschicht, eine erste isolierende Abschirmschicht, eine erste metallische Abschirmschicht und eine erste äußere Mantelschicht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst die erste metallische Abschirmschicht ein halbleitendes Wasserblockierband und einen Bleilegierungsmantel, wobei der Bleilegierungsmantel den Außenumfang des halbleitenden Wasserblockierbands ummantelt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die erste isolierende Abschirmschicht ein Verzögerungsmittel gegen die Bildung von Wasserbäumchen, wobei die erste metallische Abschirmschicht eine Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht und ein Aluminium-Kunststoff-Verbundband umfasst, wobei das Aluminium-Kunststoff-Verbundband den Außenumfang der Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht umhüllt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Aufbau eines jeweiligen DC-Seekabels nacheinander von innen nach außen einen zweiten Leiter, eine Abschirmschicht des zweiten Leiters, eine zweite Isolierschicht, eine zweite isolierende Abschirmschicht, ein Wasserblockierband, eine zweite metallische Abschirmschicht und einen zweiten äußeren Mantel.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner Glasfaserkabel, wobei die Glasfaserkabel in der Füllschicht angeordnet sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner eine Klebegewebeschicht, wobei die Klebegewebeschicht den Außenumfang der Füllschicht umhüllt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner eine Vliesstoffschicht, wobei die Vliesstoffschicht den Außenumfang der Klebegewebeschicht ummantelt.
Die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass beim erfindungsgemäßen AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft ein AC-Seekabel und zwei DC-Seekabel zu einem Hybrid-Seekabel verdrillt werden, wodurch das Starten einer Windkraftanlage und das Erhalten und Übertragen von Gleichstrom über ein Seekabel erfolgen kann. Zum einen verringert sich die Anzahl, wie viele Verlegungen beim Seekabel nötig sind, von mehrmals auf einmal und können die Verlegekosten dadurch effektiv gesenkt werden. Zum anderen ist eine AC-Seekabel-Druckerhöhungsstation nicht mehr erforderlich, wodurch die Kosten für eine Druckerhöhungsstation eingespart werden. Ferner weist das AC/DC-Hybrid-Seekabel eine runde Struktur auf, die leicht zu produzieren und zu verlegen ist, sodass die Schwierigkeiten bei der Verlegung verringert werden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen AC/DC-Hybrid-Seekabels für Offshore-Windkraft.

Bezugszeichenliste

1: erster Leiter
2: Abschirmschicht des ersten Leiters
3: erste Isolierschicht
4: erste isolierende Abschirmschicht
5: erste metallische Abschirmschicht
6: erste äußere Mantelschicht
7: zweiter Leiter
8: Abschirmschicht des zweiten Leiters
9: zweite Isolierschicht
10: zweite isolierende Abschirmschicht
11: Wasserblockierband
12: zweite metallische Abschirmschicht
13: zweiter äußerer Mantel
14: Lichtwellenleiter
15: Füllschicht
16: Klebegewebeschicht
17: Vliesstoffschicht
18: Innenfutterschicht
19: Armierungsschicht
20: äußere Schicht

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Im Folgenden wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert beschrieben, um dem Fachmann auf dem Gebiet in leicht verständlicher Weise die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung zu vermitteln und einen klareren Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu definieren.
Es wird auf 1 Bezug genommen. Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst Folgendes:
Ausführungsbeispiel 1
Die vorliegende Erfindung offenbart ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft, das ein AC-Seekabel und zwei DC-Seekabel umfasst, wobei zur Bildung einer dreiadrigen Struktur das AC-Seekabel und die beiden DC-Seekabel zu einem Kabel verdrillt werden und eine Füllschicht 15 außerhalb des AC-Seekabels und der DC-Seekabel angeordnet ist, wobei nacheinander eine Klebegewebeschicht 16, eine Vliesstoffschicht 17, eine Innenfutterschicht 18, eine Armierungsschicht 19 und eine äußere Schicht 20 den Außenumfang der Füllschicht 15 umhüllen. Das AC-Seekabel und die DC-Seekabel werden durch die Klebegewebeschicht 16 und die Vliesstoffschicht 17 zu einem Kabel gebündelt.
Hierbei ist der Durchmesser des AC-Seekabels der gleiche wie der Durchmesser eines jeweiligen DC-Seekabels, sodass das zu einem einzigen Kabel vereinte AC/DC-Hybrid-Seekabel eine runde Struktur aufweist, um die an den Transport und die Verlegung von Seekabeln gestellten Anforderungen zu erfüllen.
Insbesondere ist das AC-Seekabel ein dreiadriges AC-Seekabel, wobei der Aufbau des dreiadrigen AC-Seekabels nacheinander von innen nach außen einen ersten Leiter 1, eine Abschirmschicht des ersten Leiters 2, eine erste Isolierschicht 3, eine erste isolierende Abschirmschicht 4, eine erste metallische Abschirmschicht 5 und eine erste äußere Mantelschicht 6 umfasst.
Das AC-Seekabel ist ein Seekabel mit einem kleinen Spannungspegel, z. B. einem Spannungspegel von 35 kV. Die Spezifikation des zum Starten einer Windkraftanlage dienenden ersten Leiters 1 beträgt 50 mm² oder 70 mm².
Hierbei fällt die erste metallische Abschirmschicht 5 je nach Tiefe des Wasserbereichs am Verwendungsort und der Komplexität der Verlegeumgebung unterschiedlich aus. Insbesondere werden für die erste metallische Abschirmschicht 5 eine Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht und ein Aluminium-Kunststoff-Verbundband verwendet, wenn am Verwendungsort der Wasserbereich relativ flach und die Verlegeumgebung nicht kompliziert ist. Hierbei wird der Außenumfang der Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht durch das Aluminium-Kunststoff-Verbundband umhüllt. Die erste Isolierschicht 3 besteht aus einem Verzögerungsmittel gegen die Bildung von Wasserbäumchen, wobei das Verzögerungsmittel gegen die Bildung von Wasserbäumchen eine hervorragende wasserblockierende Wirkung aufweist und zusammen mit dem Kupferdraht/Kupferband die Alterungsbeständigkeit des Isoliermaterials nach Kontakt mit Wasser verbessert.
In Bereichen, wo das Wasser relativ tief und die Verlegeumgebung kompliziert ist, werden für die erste metallische Abschirmschicht 5 ein halbleitendes Wasserblockierband und ein Bleilegierungsmantel verwendet, wobei der Bleilegierungsmantel den Außenumfang des halbleitenden Wasserblockierbands ummantelt.
Der Aufbau eines jeweiligen DC-Seekabels umfasst nacheinander von innen nach außen einen zweiten Leiter 7, eine Abschirmschicht des zweiten Leiters 8, eine zweite Isolierschicht 9, eine zweite isolierende Abschirmschicht 10, ein Wasserblockierband 11, eine zweite metallische Abschirmschicht 12 und einen zweiten äußeren Mantel 13, wobei die Abschirmschicht des zweiten Leiters 8 ein gebündeltes halbleitendes Wasserblockierband ist, das Wasserblockierband 11 ein halbleitendes Wasserblockierband ist und die zweite metallische Abschirmschicht 12 ein Bleilegierungsmantel ist.
Das DC-Seekabel ist ein Mittelspannungs-DC-Seekabel. Für dieses werden in der Regel Spannungspegel von 100 kV, 80 kV und 60 kV verwendet. Die Spezifikationen des zweiten Leiters 7 sehen großflächige Strukturen wie 800 mm², 1000 mm², 1200 mm², 1400 mm² usw. vor. Der zweite Leiter dient zum direkten Erhalten und Übertragen der von einer Windkraftanlage erzeugten Elektrizität.
Vorzugsweise umfasst das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner Glasfaserkabel 14, wobei die Glasfaserkabel 14 in der Füllschicht 15 angeordnet sind. Bei der Herstellung des AC-Seekabels und der DC-Seekabel werden optische Glasfaserkabel hinzugefügt, um ein AC/DC-Hybrid-Glasfaser-Tiefseekabel herzustellen und somit die Funktionen des AC/DC-Hybrid-Seekabels weiter zu verbessern.
Darüber hinaus können entsprechend den verschiedenen an den Offshore-Windparks vorliegenden Ressourcen AC-Seekabel und DC-Seekabel mit entsprechenden Spezifikationen ausgewählt werden, wobei der Unterschied zwischen dem Durchmesser des AC-Seekabels und dem des DC-Seekabels innerhalb eines Toleranzbereichs von 5 mm gehalten wird.
In der vorliegenden Erfindung wird Gleichstrom direkt von einer Windkraftanlage erhalten, wodurch die Verwendung eines separaten AC-Seekabels und einer AC-Seekabel-Druckerhöhungsstation unnötig ist und somit die Gesamtkosten der Offshore-Windkraft reduziert werden. Durch die Verwendung des AC/DC-Hybrid-Seekabels zur Übertragung elektrischer Energie kann die Anzahl der separaten Verlegungen von AC-Seekabeln und DC-Seekabeln reduziert werden, können die Verlegekosten gesenkt werden und kann somit die Gesamtwirtschaftlichkeit des Projekts verbessert werden.
Beim erfindungsgemäßen AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft werden ein AC-Seekabel und zwei DC-Seekabel zu einem Hybrid-Seekabel verdrillt, wodurch das Starten einer Windkraftanlage und das Erhalten und Übertragen von Gleichstrom über ein Seekabel erfolgen kann. Zum einen verringert sich die Anzahl, wie viele Verlegungen beim Seekabel nötig sind, von mehrmals auf einmal und können die Verlegekosten dadurch effektiv gesenkt werden. Zum anderen ist eine AC-Seekabel-Druckerhöhungsstation nicht mehr erforderlich, wodurch die Kosten für eine Druckerhöhungsstation eingespart werden. Ferner weist das AC/DC-Hybrid-Seekabel eine runde Struktur auf, die leicht zu produzieren und zu verlegen ist, sodass die Schwierigkeiten bei der Verlegung verringert werden.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung versteht es sich, dass die Orientierungswörter wie „vorne, hinten, oben, unten, links und rechts“, „seitlich, senkrecht, vertikal, horizontal“ und „oberste/r/s und unterste/r/s“ normalerweise auf der in den Figuren gezeigten Ausrichtung oder Positionsbeziehung basieren und nur zur Vereinfachung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung dienen. Sofern nicht anders angegeben, bedeuten diese Orientierungswörter nicht oder implizieren nicht, dass die Vorrichtung oder das Element, auf die bzw. das Bezug genommen wird, eine bestimmte Ausrichtung haben oder in einer bestimmten Ausrichtung konstruiert sein und betrieben werden muss. Daher sollten die Orientierungswörter nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann die oben offenbarten technischen Gedanken verändern oder modifizieren und hierdurch gleichwertige äquivalente Ausführungsbeispiele, die für andere Gebiete verwendet werden können, ableiten. Alle gleichwertigen Modifikationen und äquivalenten Änderungen, die gemäß den technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.

Claims

Ein AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein AC-Seekabel, zwei DC-Seekabel, eine Füllschicht, eine Innenfutterschicht, eine Armierungsschicht und eine äußere Schicht umfasst, wobei zur Bildung einer dreiadrigen Struktur das AC-Seekabel und die beiden DC-Seekabel zu einem Kabel verdrillt werden und die Füllschicht, die Innenfutterschicht, die Armierungsschicht und die äußere Schicht nacheinander den Außenumfang des AC-Seekabels und der DC-Seekabel umhüllen.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des AC-Seekabels der gleiche wie der Durchmesser eines jeweiligen DC-Seekabels ist.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das AC-Seekabel ein dreiadriges AC-Seekabel ist.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des dreiadrigen AC-Seekabels nacheinander von innen nach außen einen ersten Leiter, eine Abschirmschicht des ersten Leiters, eine erste Isolierschicht, eine erste isolierende Abschirmschicht, eine erste metallische Abschirmschicht und eine erste äußere Mantelschicht umfasst.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Abschirmschicht ein halbleitendes Wasserblockierband und einen Bleilegierungsmantel umfasst, wobei der Bleilegierungsmantel den Außenumfang des halbleitenden Wasserblockierbands ummantelt.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste isolierende Abschirmschicht ein Verzögerungsmittel gegen die Bildung von Wasserbäumchen ist, wobei die erste metallische Abschirmschicht eine Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht und ein Aluminium-Kunststoff-Verbundband umfasst, wobei das Aluminium-Kunststoff-Verbundband den Außenumfang der Kupferband-/Kupferdraht-Abschirmschicht umhüllt.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau eines jeweiligen DC-Seekabels nacheinander von innen nach außen einen zweiten Leiter, eine Abschirmschicht des zweiten Leiters, eine zweite Isolierschicht, eine zweite isolierende Abschirmschicht, ein Wasserblockierband, eine zweite metallische Abschirmschicht und einen zweiten äußeren Mantel umfasst.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner Glasfaserkabel umfasst, wobei die Glasfaserkabel in der Füllschicht angeordnet sind.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner eine Klebegewebeschicht umfasst, wobei die Klebegewebeschicht den Außenumfang der Füllschicht umhüllt.
AC/DC-Hybrid-Seekabel für Offshore-Windkraft nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das AC/DC-Hybrid-Seekabel ferner eine Vliesstoffschicht umfasst, wobei die Vliesstoffschicht den Außenumfang der Klebegewebeschicht ummantelt.