DE3511085C2

DE3511085C2 -

Info

Publication number: DE3511085C2
Application number: DE3511085A
Authority: DE
Inventors: Hubert 5000 Koeln De Fusen; Bernd Dr. 5060 Bergisch Gladbach De Harjes
Original assignee: Felten & Guilleaume Energietechnik Ag 5000 Koeln De
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1992-09-24
Also published as: DE3511085A1

Description

Die Erfindung betrifft ein dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel mit eingelegten Nachrichtenleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Seine wichtigsten Aufbauelemente sind: Adern: Cu-Leiter, VPE-Isolierung, Cu-Drahtschirm und PE-Mantel; Seele: 3 Adern verseilt, mit Papiertrensen rundge trenst und in den Zwickeln Leck-Kontrolladern; darüber: Man tel, Bewehrung und Schutzhülle; Quellpulver.The invention relates to a three-core, longitudinally watertight 20 kV submarine cable with inserted communication lines according to Preamble of Claim 1. Its most important structural elements are: Cores: copper conductor, XLPE insulation, copper wire shield and PE jacket; Soul: 3 cores stranded, with paper bridles round trenst and in the gussets leak control wires; about it: man tel, reinforcement and protective cover; Swelling powder.

Ein solches Kabel ist in der DE 29 40 193 A1 als längswasser dichtes, kunststoffisoliertes Mittel- oder Hochspannungskabel beschrieben. Dieses hat Kabeladern mit einem mehrdrähtigen, an sich nicht längswasserdichten Leiter, und als Dichtmittel ist in den Leiter Quellpulver eingebracht und auf ihn eine Schicht Quellpulver aufgebracht. Das Entsprechende gilt für die über der Leiterisolierung aufgebrachte metallische Abschirmung. Das Dichtmittel ist ein in Wasser quellfähiges Pulver auf orga nischer Basis, so aus einem Zelluloseäther, Polysaccharid oder Polyacrylamid.Such a cable is in DE 29 40 193 A1 as longitudinal water tight, plastic-insulated medium or high voltage cable described. This has cable cores with a multi-wire, in itself not longitudinally watertight conductors, and as a sealant is introduced into the head of swelling powder and one on it Layer of swelling powder applied. The same applies to the Metallic shield applied over the conductor insulation. The sealant is a water-swellable powder on orga African basis, so from a cellulose ether, polysaccharide or Polyacrylamide.

Des weiteren ist in zwei Zwickelräumen der Kabeladern je eine Leck-Kontrollader angeordnet. Die Isolierung der einen Kontroll ader ist perforiert, genauer: sie ist in Abständen von etwa 100 mm mit Durchbrechungen versehen, in deren Bereich der Kontrolleiter freigelegt ist. Beide Kontrolleiter sind an dem einen Ende des Kabels miteinander, und an dem anderen Ende mit einem Isolationsmeßgerät verbunden. Dringt nun Wasser in das Kabel ein, gelangt es durch die Perforierung bis zum Kontroll leiter und bildet dort eine Kontaktbrücke, welche mittels des Meßgerätes zur Anzeige und Ortung der Leckstelle herangezogen werden kann.Furthermore, there are two cable glands in each of the gusset rooms Leak control wire arranged. Isolation of a control vein is perforated, more precisely: it is at intervals of about 100 mm with openings, in the area of which Control wire is exposed. Both controllers are on that one end of the cable together, and at the other end with connected to an insulation measuring device. Now water penetrates into it Cable, it goes through the perforation to the control conductor and there forms a contact bridge, which by means of the Measuring device used to display and locate the leak can be.

Bei diesem bekannten Kabel könnte die Längswasserdichtheit in der Wirkung immer noch verstärkt, und in Aufbau sowie Herstel lung vereinfacht werden.With this known cable, the longitudinal water tightness in the effect is still strengthened, and in construction and manufacture be simplified.

Weiter ist es bekannt, in die Zwickel der verseilten Adern eines Starkstromkabels andere Leiter bzw. Leitungen mit ver schiedenem Aufbau und verschiedener Funktion einzulegen, so Schutzleiter, Steuerleiter, Signalleiter und neuerdings auch Lichtwellenleiter (LWL). So ist in der DE 28 01 231 A1 ein Starkstromkabel angegeben, das einen mehrschichtigen, elasto meren Mantel hat, bei dem die Adern mit kurzer Schlaglänge ver seilt sind, und bei dem in wenigstens einem der zwischen den Kabeladern gebildeten Außenzwickel ein LWL-Fasern enthaltendes Verseilelement (eine LWL-Leitung) untergebracht ist. Die LWL befinden sich lose in schlauchförmigen, mehrschichtigen Kunst stoffhüllen, die auf ein zugfestes Kernelement aufgeseilt und gemeinsam von einer ersten Hülle aus vorgerecktem aromatischem Polyamid und einer lose sitzenden zweiten Hülle aus einem fluo rierten Äthylen-Propylen-Copolymerisat umgeben sind.It is also known in the gusset of stranded veins a power cable other conductors or lines with ver different structure and different functions, so Protective conductor, control conductor, signal conductor and recently also Optical fiber (LWL). So in DE 28 01 231 A1 Power cable specified that a multilayer, elasto meren coat, in which the veins ver with short lay length are ropes, and in which at least one of the between the Cable gussets formed an outer gusset containing an optical fiber Stranding element (a fiber optic cable) is housed. The LWL are loosely in tubular, multilayered art fabric sleeves, which are roped onto a tensile core element and together from a first shell made of pre-stretched aromatic Polyamide and a loose-fitting second shell made of a fluo rated ethylene-propylene copolymer are surrounded.

Dieses Kabel dient zur Stromversorgung von Baggern und es ist zugleich zur Übertragung von Steuersignalen eingerichtet. Dazu ist die Ausbildung der LWL-Leitung ausführlich beschrieben, wo gegen der Aufbau des Starkstromkabels nicht weiter erwähnt ist.This cable is used to power excavators and it is at the same time set up for the transmission of control signals. To is the training of the fiber optic cable described in detail where against the construction of the power cable is not mentioned.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 20 kV-Seekabel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art mit einer leistungsfähigen Nachrichtenübermittlung auszurüsten und zu gleich seine Längswasserdichtheit zu verstärken. The invention has for its object a 20 kV submarine cable of the type specified in the preamble of claim 1 with a to equip and deliver powerful messaging to immediately strengthen its longitudinal water tightness.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 1 gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the contractor spell 1 solved.

Wesentlich ist hierbei, daß zum einen der Cu-Leiter der Kabeladern eindrahtig (massiv) ausgeführt und der Aderschirm mit Quellpulver versetzt ist, und zum anderen in jeden Außenzwickel eine Nachrichtenleitung eingelegt ist, nämlich ein LWL-Kabel, ein FM-Kabel und ein FM-Vierer. Ein zelheiten zu den Nachrichtenleitungen sind in Anspruch 2, zum Quellpulver in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.It is essential that on the one hand the Cu conductors of the cable cores are single-wire (solid) and the core screen is mixed with swelling powder, and on the other a communication line is inserted in each outer gusset, namely a fiber optic cable, an FM cable and an FM quad. A Details on the message lines are in claim 2, Swelling powder specified in claims 3 and 4.

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß man ohne größeren Auf wand mit dem Kabel eine hohe Nachrichten-Übertragungsleistung, und bei dem Kabel eine sehr hohe Längswasserdichtheit erhält. Das Kabel kann mit besonderem Vorteil als Offshore-Seekabel eingesetzt werden, um eine vor der Küste liegende, unbemannte Ölplattform von einer Landstation aus mit elektrischer Energie zu versorgen, zu betreiben, zu überwachen und zu steuern. Hier bei gewährleistet dieses kombinierte Energie-/Nachrichtenkabel die notwendige Sicherheit der Nachrichtenverbindung zwischen den beiden Stationen.The invention has the advantage that one without major twisted a high message transmission performance with the cable, and gets a very high longitudinal water tightness with the cable. The cable can be used as an offshore submarine cable with particular advantage used to be an unmanned offshore Oil platform from a land station with electrical energy to supply, operate, monitor and control. Here at ensures this combined power / communication cable the necessary security of the communication link between the two stations.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein dreiadriges, längswasserdich tes 20 kV-Seekabel mit je einer Nachrichtenleitung in den 3 Außenzwickeln der Kabeladern.The figure shows a cross section through a three-core, along water tes 20 kV submarine cable with one communication line each in the 3rd Outside gusset of the cable cores.

Bezeichnet sind mitAre marked with

1 Cu-Leiter: eindrahtig (massiv), 35 mm²
2 VPE-Isolierung: innere Leitschicht/Isolierung/äußere Leitschicht, dreifach extrudiert, Gesamtdicke 7 mm
3 Aderschirm: Cu-Drähte längsgeschlagen, darüber Cu-Band gewen delt (Kontaktwendel)
4 PE-Adermantel: extrudiert
5 Papiertrensen in den Aderzwickeln
6 Schichtenmantel: Al-Folie PE-copolymerbeschichtet, darüber HD-PE-Mantel
7 Bewehrung: Stahldrähte verzinkt
8 Äußere Schutzhülle: Garn mit Bitumen, Kabelaußendurchmesser 80 mm
11 Quellpulver: auf organischer Basis
12 LWL-Kabel: 6 Lichtwellenleiter im Kern / Kunststoff-Umhül lung / Lage zugfester Litzen / Kunststoff-Außenmantel
13 FM-Kabel: Fernmelde-Vierer mit VPE-Aderisolierung und PE- Mantel
14 FM-Vierer: mit PE-Aderisolierung, 2 Adern mit perforierter, 2 Adern mit voller Isolierung. 1 Cu conductor: single-wire (solid), 35 mm ²
2 XLPE insulation: inner conductive layer / insulation / outer conductive layer, triple extruded, total thickness 7 mm
3 core shield: Cu wires chopped lengthways, Cu strip wound over it (contact helix)
4 PE core sheath: extruded
5 paper bridles in the core gussets
6- layer jacket: Al-film PE-copolymer coated, above it HD-PE jacket
7 Reinforcement: galvanized steel wires
8 Outer protective cover: yarn with bitumen, outer cable diameter 80 mm
11 swelling powder: on an organic basis
12 fiber optic cables: 6 optical fibers in the core / plastic sheathing / layer of tensile strands / plastic outer sheath
13 FM cables: Telecommunication quad with XLPE core insulation and PE jacket
14 FM quads: with PE core insulation, 2 cores with perforated, 2 cores with full insulation.

Bei dem erfindungsgemäßen Kabel ist besonders der massive Kup ferleiter 1 herauszustellen, denn die massive Ausführung bringt eine 100%ige Längswasserdichtheit im Leiterbereich. Im Schirmbereich 3 unterhalb des PE-Adermantels 4 wird die Längswasserdichtheit durch das dort eingebrachte Quellpulver 11 erreicht. Dieses kann beispielsweise aus Carboxymethylzel lulose und/oder Guarkernmehl (ein Polysaccarid) bestehen. Im Trensenbereich kann man ein Weiterwandern der Feuchtigkeit in Längsrichtung verhindern, wenn man zwischen die Papiertrensen 5, die beim Eindringen von Feuchtigkeit etwas aufquellen, eben falls Quellpulver 11 einbringt.In the case of the cable according to the invention, the massive copper conductor 1 should be particularly emphasized, because the solid design brings 100% longitudinal water tightness in the conductor area. In the shield area 3 below the PE wire jacket 4 , the longitudinal water tightness is achieved by the swelling powder 11 introduced there. This can consist, for example, of carboxymethyl cellulose and / or guar gum (a polysaccharide). In the bridle area, one can prevent the moisture from migrating further in the longitudinal direction if one between the paper bridles 5 , which swell somewhat when moisture penetrates, just in case swelling powder 11 is introduced .

In einen der Außenzwickel der Kabeladern ist das Lichtwellen leiter-Kabel 12 eingelegt. In seinem Kern liegen lose 6 LWL, und sie werden von einer Kunststoffhülle, einer Lage zugfester Litzen und einem Kunststoffmantel umgeben. Das LWL-Kabel über nimmt die komplexe Nachrichtenübertragung mit den bekannten Vorteilen der LWL: größte Bandbreite für die Übertragung und keine Probleme mit elektrischen und magnetischen Feldern, Si cherheitsabständen und Schutzmaßnahmen. Damit erhält man bei dem kombinierten Energie-/Nachrichtenkabel den Vorteil, daß die Nachrichtenübertragung durch elektrische Störgrößen und induk tive Beeinflussungen, etwa bei einem Kurzschluß im Energieka belteil, nicht gestört wird. Das LWL-Kabel dient im Fall des Anschlusses einer vor der Küste in See liegenden, unbemannten Ölplattform zur Übertragung von Daten zwischen dem Prozeßrech ner in der Landstation und dem Rechnersystem auf der Plattform und zur Übertragung von Fernsehbildern mehrerer Kameras von der Plattform zur Landstation. In one of the outer gussets of the cable wires, the optical fiber cable 12 is inserted. There are 6 loose fiber optic cables in its core and they are surrounded by a plastic cover, a layer of tensile strands and a plastic jacket. The fiber optic cable takes over the complex message transmission with the well-known advantages of the fiber optic: greatest bandwidth for the transmission and no problems with electrical and magnetic fields, safety distances and protective measures. This gives you the advantage of the combined power / communication cable that the message transmission is not disturbed by electrical disturbances and inductive influences, such as a short circuit in the energy cable. The fiber optic cable is used in the case of connecting an off-shore oil platform offshore to transmit data between the process computer in the land station and the computer system on the platform and to transmit television images from multiple cameras from the platform to the land station.

Im zweiten Aderzwickel des kombinierten Kabels liegt das Fern meldekabel 13, bei dem ein FM-Vierer mit VPE-Aderisolation von einem PE-Mantel umgeben ist. Es dient dem amtsberechtigten Fernsprechverkehr.In the second core gusset of the combined cable is the telecommunication cable 13 , in which an FM quad with XLPE core insulation is surrounded by a PE jacket. It is used for authorized telephone traffic.

Im dritten Aderzwickel liegt der FM-Vierer 14 mit PE-Aderiso lierung, aber ohne Mantel. Bei zwei seiner Adern ist die PE- Isolierung in kurzen Abständen (von ca. 10 cm) perforiert. Dies sind die Leck-Kontrolladern, mit denen eine Isolations überwachung des Trensenraumes möglich ist. Jeder Feuchtig keitseinbruch wird sich in einer Minderung der elektrischen Isolation der Kontrolladern bemerkbar machen, so daß eine Feh lerfeststellung mit Hilfe einer normalen Fehlerort-Meßbrücke problemlos erfolgen kann. - Die beiden anderen Adern des FM- Vierers 14 sind vollisoliert, und sie dienen der Signalüber tragung (Not-Schaltbefehle).In the third core gusset is the FM quad 14 with PE core insulation, but without a jacket. The PE insulation on two of its wires is perforated at short intervals (approx. 10 cm). These are the leak control wires with which an insulation monitoring of the snaffle room is possible. Any drop in moisture will result in a reduction in the electrical insulation of the control wires, so that a fault detection can easily be made with the help of a normal fault location measuring bridge. - The other two wires of the FM four-way 14 are fully insulated and they are used for signal transmission (emergency switching commands).

Über der Verseilung (bei einem Seelendurchmesser von rund 50 mm und mit einer Schlaglänge von rund 850 mm) ist der Schich tenmantel 6 aufgebracht. Er besteht aus einer PE-copolymerbe schichteten Al-Folie, über die ein kräftiger PE-Mantel (Quali tät HD) extrudiert ist. Solche Schichtenmäntel werden seitlän gerem in der Fernmelde-Kabeltechnik für gasdrucküberwachte Ka bel eingesetzt. Bei dieser Konstruktion kann der Innenraum des Kabels unter leichten Überdruck gesetzt werden, womit eine Kontrolle der Dichtheit des Mantels möglich ist.Over the stranding (with a core diameter of around 50 mm and with a lay length of around 850 mm), the layered jacket 6 is applied. It consists of a PE copolymer-coated Al foil, over which a strong PE jacket (HD quality) is extruded. Layer coats of this type have long been used in telecommunications cable technology for gas pressure-monitored cables. With this construction, the interior of the cable can be placed under slight overpressure, which enables the tightness of the sheath to be checked.

Die Überwachung von Innendruck und Isolationswiderstand während der kritischen Phasen nach der Werksabnahmen, wie Transport, Einschießen und Legen des Kabels, gewährleisten mit sehr großer Sicherheit eine funktionsfähige Verbindung.Monitoring internal pressure and insulation resistance during the critical phases after the factory acceptance, such as transport, Shoot and lay the cable, ensure with very large Security a working connection.

Bei dem vorbeschriebenen Kabel sind die LWL zur Nachrichten übertragung eingesetzt. Nun ist seit längerem bekannt, LWL als Sensoren zur Überwachung von physikalischen Zustandsänderungen in Bauteilen einzusetzen. So sind in der DE 30 15 391 A1 Über wachungsverfahren mit LWL-Sensoren für mechanische Verformung (Zug und Druck), Temperatur, Magnetfelder oder harte Strah lung beschrieben. - Bei einem LWL-Sensor ist der primärbe schichtete Lichtwellenleiter für den jeweiligen Sensorzweck speziell präpariert und von einer Schutzhülle umgeben. So sind in der DE 33 05 234 A1 LWL-Sensoren für Zugkräfte be schrieben, bei denen zwischen dem LWL und der zugfesten Um hüllung aus faserverstärktem Kunststoff eine inhomogen struk turierte Kunststoffschicht angeordnet ist, welche die Sensor empfindlichkeit erhöht.With the cable described above, the LWL are for news transmission used. It has been known for some time now, LWL as Sensors for monitoring physical changes in state use in components. So in DE 30 15 391 A1 About Monitoring process with fiber optic sensors for mechanical deformation (Tension and pressure), temperature, magnetic fields or hard beam described. - For a fiber optic sensor, the primary one layered optical fibers for the respective sensor purpose specially prepared and surrounded by a protective cover. So are in DE 33 05 234 A1 fiber optic sensors for tensile forces be wrote in which between the fiber optic and the tensile Um cover made of fiber-reinforced plastic an inhomogeneous structure tured plastic layer is arranged, which is the sensor sensitivity increased.

Nun könnte man die Überwachungsfunktionen des vorbeschriebenen kombinierten Energie-/Nachrichtenkabels noch erweitern, wenn man LWL-Sensoren zwischen die Drähte der Aderschirme 3, die Papiertrensen 5 der Aderzwickel und/oder die Drähte der Beweh rung 7 einfügt.Now you could expand the monitoring functions of the above-described combined power / communication cable if fiber optic sensors are inserted between the wires of the core shields 3 , the paper bridles 5 of the wire gusset and / or the wires of the reinforcement 7 .

Claims

1. Three-core, longitudinally watertight 20 kV submarine cable with inserted communication lines with the following structure

A. Each cable core consists of a round copper conductor ( 1 ), above it a XLPE insulation ( 2 ) with an inner and outer conductive layer, above it a shield ( 3 ) made of copper wire and a copper coil and above it a PE jacket ( 4 ),
B. the three cable cores are stranded together, and leak control cores are roped into the outer gusset of the cores and paper bridles ( 5 ) are filled in to fill the gusset,
C. around the cable core are a sheath ( 6 ) made of plastic, a reinforcement ( 7 ) made of steel wire and an outer protective sheath ( 8 ), and
D. Components of the cable that are not or insufficiently longitudinally watertight are mixed with swelling powder or coated,

characterized in that the following, mostly known features are combined:

a) In the case of the cable cores, the copper conductor ( 1 ) is single-wire (solid), the XLPE insulation ( 2 ) and the conductive layers are extruded three times, and the shield ( 3 ) is mixed with swelling powder ( 11 ),
b) a message line is inserted in each outer gusset, namely
- 1. an optical fiber (fiber optic) cable ( 12 ),
- 2. an FM (telecommunications) cable ( 13 ) and
- 3. an FM four ( 14 ) without a jacket with leakage control wires, and
c) around the cable core is a layer jacket ( 6 ) made of Al foil and HD-PE jacket, and the outer protective cover ( 8 ) over the reinforcement consists of several layers of yarn with bitumen.

2. Cable according to claim 1, characterized in that

a) with the fiber optic cable ( 12 ) lying in the core 6 fiber optics and surrounded by a plastic inner sheath, a layer of tensile strands and a plastic outer sheath,
b) in the FM cable ( 13 ) an FM quad (trunk wires) is surrounded by a PE jacket, and
c) in the FM four ( 14 ) without sheath two wires, the PE insulation is perforated at short intervals (leakage control wires) and two PE-insulated wires (signal wires) are stranded together.

3. Cable according to claim 2, characterized in that the paper bridle ( 5 ) to reinforce the longitudinal water tightness swelling powder ( 11 ) is layered on or inter mediate.

4. Cable according to claim 1 or 3, characterized in that the swelling powder ( 11 ) consists of a cellulose ether, polysaccharide, polyacrylamide or a mixture thereof.

5. Cable according to one of claims 1 to 4, characterized in that fiber optic sensors between the wires of the wire shields ( 3 ), the paper bridles ( 5 ) of the wire gusset and / or the wires of the reinforcement ( 7 ) are inserted.