IT202000011653A1 - Apparato e metodo per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione - Google Patents

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Andrea Iadanza
Paolo Boffi
Christian Sarti
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Prysmian Spa
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Description

?Apparato e metodo per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione?
ANTEFATTO TECNICO
Campo tecnico
La presente divulgazione si riferisce ad un apparato e ad un metodo per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione (high voltage, HV), in particolare per eseguire dei test HV su collegamenti sottomarini.
Descrizione della relativa tecnica
In accordo con le norme internazionali (come per esempio IEC 62067-01, 2001-10), un sistema di cavo sottomarino dovrebbe essere sottoposto ad un test di messa in servizio, in particolare ad un Site Acceptance Testing (SAT) prima di essere fornito al cliente finale. Lo scopo di questo test ? quello di controllare se ? stato causato o no qualche danno durante l?installazione del sistema di cavo. Evidentemente, per un collegamento di cavi sottomarini, un fallimento del test su un sistema gi? completato ha un enorme impatto in termini di costi e di impegno richiesti per localizzare e per riparare il danno. In aggiunta, il rivelamento di anomalie o di problemi al termine dell?installazione completa del sistema (final site acceptance test) conduce ad attivit? di ripristino, che allungano i tempi richiesti per completare il progetto e per la consegna del sistema al cliente.
A causa dei problemi di sicurezza e degli elevati costi dei test in mare aperto con le alte tensioni, le attivit? di messa in servizio sulla terra ferma dovrebbero essere le pi? complete possibile. Ad ogni modo, i test sulla terra ferma richiedono che sia stata sostanzialmente completata la costruzione delle sottostazioni offshore (OSS).
La possibilit? di esaminare soltanto una parte del sistema sottomarino, senza attendere il completamento dell?installazione, introdurrebbe degli importanti vantaggi in termini di logistica e verrebbe apprezzata dai clienti. Tuttavia, ci? dovrebbe essere fatto con una terminazione dei cavi (ad esempio terminazioni all?aperto o terminazione GIS) installata su una imbarcazione, e ci? comporta delle limitazioni in termini di salute, sicurezza e di massima tensione ottenibile.
Il documento WO 2008/139190 A1 si riferisce ad un apparato e ad un metodo per adagiare un cavo nel letto di acque poco profonde, in cui il cavo viene tirato attraverso una guida che presenta un manicotto protettivo, che ? attaccato ad un raccordo, fino a che il raccordo viene fissato tramite un accoppiamento a spinta alla guida sulla o adiacente alla struttura di supporto, impiegando in tal modo il manicotto protettivo del cavo tra il raccordo ed il letto delle acque poco profonde e prevedendo un percorso protetto del cavo tra la guida ed il letto delle acque poco profonde.
SOMMARIO DELLA DIVULGAZIONE
La Richiedente punta a realizzare un apparato ed un metodo per testare un sistema sottomarino HV prima del completamento dell?installazione, senza la necessit? di eseguire dei test sulle imbarcazioni, riducendo con ci? i precedentemente citati limiti.
Questo obiettivo viene ottenuto da un apparato sottomarino per testare un sistema di cavo sottomarino HV comprendente:
- una terminazione di cavo comprendente un isolante elettrico ed un elettrodo di schermatura per il collegamento elettrico ad una porzione di estremit? di cavo;
- un limitatore di curvatura di cavo che comprende un canale passante; e
- un blocco di terminazione in comunicazione passante con il limitatore di curvatura di cavo e la terminazione di cavo.
In accordo con un altro aspetto, la presente divulgazione riguarda un metodo per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione comprendente le fasi di:
- disporre un cavo in un apparato sottomarino comprendente un limitatore di curvatura di cavo, un blocco di terminazione ed una terminazione di cavo con le seguenti sottofasi:
- inserire una estremit? di cavo del cavo nel blocco di terminazione;
- collegare l?estremit? di cavo, dotata di una porzione di controllo di campo elettrico, ad un elettrodo di schermatura elettricamente conduttivo alloggiato all?interno di un isolante elettrico nella terminazione di cavo;
- posizionare l?estremit? di cavo nel limitatore di curvatura di cavo collegando contemporaneamente il limitatore di curvatura al blocco di terminazione;
le sottofasi di inserire e di collegare la porzione di estremit? di cavo essendo eseguite prima della sottofase di posizionamento del cavo nel limitatore di curvatura di cavo;
- adagiare l?apparato sottomarino contenente la porzione di estremit? di cavo sul fondo marino; - energizzare il cavo per eseguire su di esso un test elettrico;
- de-energizzare il cavo;
- recuperare l?apparato sottomarino contenente l?estremit? di cavo.
Nella presente descrizione e nella rivendicazione il termine ?in comunicazione passante? indica che le due parti sono collegate in modo tale da formare un passaggio passante.
L?apparato ed il metodo in accordo con la presente divulgazione permettono di testare una parte del sistema sottomarino prima del completamento dell?installazione. Il test sul cavo pu? essere eseguito adagiando l?apparato sottomarino contenente una estremit? di cavo sul fondo marino, senza sostanziali limitazioni in termini di salute, sicurezza e/o tensione massima ottenibile.
Esempi di test elettrici che possono essere eseguiti con il presente metodo e/o apparato sono CIGRE TB496, 2012 (Recommendations for Testing DC Extruded Cable Systems for Power Transmission at a Rated Voltage up to 500 kV) e CIGRE TB490, 2012 (Recommendations for Testing of Long AC Submarine Cables with Extruded Insulation for System Voltage above 30 (36) to 500 (550) kV).
BREVE DESCRIZIONE DELLE TAVOLE DI DISEGNO Altre caratteristiche e vantaggi saranno pi? chiari dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione date a titolo di esempio facendo riferimento alle allegate tavole di disegno, nelle quali:
la Figura 1 ? una vista laterale di un apparato sottomarino, in una condizione assemblata, per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione in accordo con una forma di realizzazione della presente divulgazione;
la Figura 2 ? una vista in sezione presa lungo il piano A-A dell?apparato sottomarino della Figura 1; le Figure 3a e 3b sono una vista in sezione di una forma di realizzazione dell?apparato sottomarino della Figura 2;
le Figure dalla 4a alla 4e mostrano possibili fasi di un metodo per testare un apparato di cavo sottomarino ad alta tensione in accordo con una forma di realizzazione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
La presente divulgazione, in almeno uno dei precedentemente citati aspetti, pu? essere realizzata in accordo con una o pi? delle seguenti forme di realizzazione, facoltativamente combinate insieme.
Ai fini della presente descrizione e delle allegate rivendicazioni, le parole ?un? o ?una? dovrebbero essere lette come includenti uno od almeno uno ed anche il singolare include il plurale a meno che non sia ovvio che ci? indichi il contrario. Ci? viene fatto semplicemente per comodit? e per dare un senso generale alla divulgazione.
La Figura 1 mostra una forma di realizzazione di un apparato sottomarino 1 per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione (HV) comprendente una terminazione di cavo 100, un limitatore di curvatura di cavo 300 ed un blocco di terminazione 400.
Nella Figura 2, l?apparato sottomarino 1 della Figura 1 viene mostrato con una vista in sezione e con un cavo sottomarino HV 200 del sistema HV da testare, alloggiato in esso.
Le Figure 3a e 3b mostrano dei dettagli di una forma di realizzazione della terminazione di cavo 100 della presente divulgazione.
Nelle Figure dalla 1 alla 3b, l?estremit? di cavo 201 del cavo 200 viene inserita all?interno dell?apparato sottomarino, in particolare nella terminazione di cavo 100, e viene elettricamente collegata ad essa. L?estremit? di cavo 201 in generale comprende un conduttore di cavo 202, un sistema isolante 203 ed una armatura di cavo 204.
In una forma di realizzazione, la terminazione di cavo 100 ? in due parti, una parte di isolamento di estremit? di cavo (qui nel seguito chiamata anche ?parte isolante?) 100a ed una parte terminale di estremit? di cavo (qui nel seguito chiamata anche ?parte terminale?) 100b, come dettagliato nelle Figure 3a e 3b.
La terminazione di cavo 100 pu? in aggiunta comprendere un cilindro protettivo 103 come porzione pi? esterna. Nel caso in cui la terminazione di cavo 100 comprenda una parte di isolamento di estremit? di cavo 100a ed una parte terminale di estremit? di cavo 100b, come nelle figure di esempio, il cilindro protettivo 103 ? pure in due parti, una per ciascuna delle parti isolante e di terminazione 100a e 100b.
In accordo con una forma di realizzazione, il cilindro protettivo 103 comprende uno o pi? occhielli 110a, 110b, per afferrare e per movimentare la terminazione di cavo 100.
Nelle forme di realizzazione mostrate nelle Figure 2 e 3a-3b, la parte terminale di estremit? di cavo 100b alloggia un isolatore elettrico 101 fatto, per esempio, con resina epossidica, che circonda ed ? in diretto contatto con un elettrodo di schermatura elettricamente conduttivo 102 per il collegamento elettrico con l?estremit? di cavo 201, in particolare con il conduttore nudo di cavo 202. Il volume 106 tra l?isolatore elettrico 101 ed il cilindro protettivo 103 ? vuoto, facoltativamente ? sotto vuoto.
L?isolatore 101 e l?elemento di schermatura elettricamente conduttivo 102 sono progettati per prevedere una cavit? 104 per il collegamento con la parte isolante di estremit? di cavo 100a.
La terminazione di cavo 100 in aggiunta comprende una porzione di controllo di campo elettrico 105 mostrata nella Figura 3a in cui, in particolare, la porzione di controllo di campo elettrico 105 fa parte della parte isolante 100a. In una forma di realizzazione, la porzione di controllo di campo elettrico 105 comprende un blocco isolante 105a fatto, ad esempio, con carta isolante, ed un deflettore 105b realizzato in un materiale semiconduttivo. La parte isolante di estremit? di cavo 100a pu? in aggiunta comprendere un connettore di schermo 108 per il collegamento allo schermo in metallo (non mostrato in modo particolare) del cavo 200.
L?estremit? di cavo 201 del cavo 200 ? alloggiata nella porzione di controllo di campo elettrico 105, ed il conduttore nudo di cavo 202 ? meccanicamente ed elettricamente collegato ad un aggetto di cavo 107, realizzato con un metallo elettricamente conduttivo ad esempio in rame od in alluminio.
Il volume 109 della parte isolante di estremit? di cavo 100a ? vuoto, facoltativamente ? sotto vuoto.
Il blocco di terminazione 400 pu? far parte della terminazione di cavo 100 o pu? essere separato da questa e collegabile ad essa. Il blocco di terminazione 400 ? collegabile al limitatore di curvatura di cavo 300. I collegamenti tra il limitatore di curvatura 300 da una parte e la terminazione di cavo 100 dall?altra parte sono ottenuti per mezzo di flange, dispositivi di blocco e bulloni non dettagliatamente mostrati e noti alle persone esperte nella tecnica.
In una forma di realizzazione, il blocco di terminazione 400 comprende un alloggiamento 402 ed un blocco di armatura 401 che alloggia una parte dell?estremit? di cavo 201. Il blocco di armatura 401 ? meccanicamente collegato al lato del blocco di terminazione 400 unito alla terminazione di cavo 100. A monte, il blocco di armatura 401 ? avvolto dall?armatura di cavo 203.
Facendo ora riferimento al limitatore di curvatura 300, esso comprende un canale passante 301 in comunicazione con il blocco di terminazione 400 e che alloggia l?estremit? di cavo 201.
In accordo con una forma di realizzazione, il limitatore di curvatura 300 ? un limitatore di curvatura vertebrale. Esso comprende una pluralit? di elementi reciprocamente collegati 301?, 301?? che hanno una sezione trasversale sostanzialmente anulare e che si uniscono quando sono sottoposti ad un carico esterno e si bloccano insieme secondo un predeterminato raggio di curva in modo da evitare di danneggiare il cavo 200 alloggiato nel canale passante 301. In accordo con una forma di realizzazione, il limitatore di curvatura 300 comprende flange/blocco di collegamento 302 direttamente e meccanicamente collegati al blocco di terminazione 400.
In una forma di realizzazione, ciascuno degli elementi reciprocamente collegati 301?, 302?, ? ? fatto da due met? che possono essere fissate l?una all?altra una volta che la porzione del cavo 200 ? stata posizionata in una delle met?. La stessa cosa si applica alle flange/blocco di collegamento 302.
L?apparato precedentemente descritto 1 pu? essere utilizzato per testare un sistema di cavo sottomarino HV comprendente un cavo 200 avente l?estremit? di cavo 201.
La presente divulgazione si riferisce ad un metodo per testare un sistema di cavo sottomarino HV. Il metodo della presente divulgazione pu? essere eseguito su una imbarcazione in alto mare senza problemi di sicurezza o limiti alla tensione massima del test.
Il metodo comprende la fase di sistemare il cavo 200 in particolare l?estremit? di cavo 201, nell?apparato 1 comprendente il limitatore di curvatura di cavo 300, il blocco di terminazione 400 e la terminazione di cavo 100.
In una forma di realizzazione, l?estremit? di cavo 201 viene dapprima inserita nel blocco di terminazione 400 ed ? meccanicamente ed elettricamente collegata alla terminazione di cavo 100. Queste fasi sono illustrate nelle Figure dalla 4a alla 4e.
Come si vede dalla Figura 4a, l?estremit? di cavo 201 viene dapprima inserita nell?alloggiamento 402 del blocco di terminazione 400 e nel cilindro protettivo 103 della parte isolante 100a, se il cilindro protettivo 103 ? in due parti.
Successivamente, l?armatura 204 dell?estremit? di cavo 201 viene tirata fuori dall?isolante di cavo e dal conduttore 203, 202 e viene avvolta intorno al blocco di armatura 401, mentre la parte rimanente dell?estremit? di cavo 201 ? dotata del connettore di schermo 108, della porzione di controllo di campo elettrico 105 e dell?aggetto di cavo 107.
L?estremit? di cavo 201 con il raccordo di schermo 108, la porzione di controllo di campo elettrico 105 e l?aggetto di cavo 107 vengono poi inseriti nella parte terminale di estremit? di cavo 100b, in modo tale che l?aggetto di cavo 107 venga meccanicamente collegato all?elettrodo di schermatura elettricamente conduttivo 102, come mostrato in Figura 4b.
La Figura 4c mostra l?assemblaggio della parte isolante 100a alla parte terminale di estremit? di cavo 100b. Durante le fasi descritte nelle Figure dalla 4a alla 4c, la parte isolante 100a ha il suo cilindro protettivo 103 aperto a monte. Alla fine dell?assemblaggio della parte isolante 100a alla parte terminale 100b, il blocco dell?armatura 401 (in particolare, la sua flangia) chiude l?apertura a monte del cilindro protettivo 103.
Come si vede dalla Figura 4d, l?alloggiamento 402 del blocco di terminazione 400 viene assemblato al 103 della parte isolante 100a per racchiudere il blocco di armatura 401.
Infine, come dalla Figura 4e, l?estremit? di cavo 201 viene posizionata in un canale passante 301 formato dalle flange/blocco di collegamento 302 e dagli elementi reciprocamente collegati 301?, 301?, ?, del limitatore di curvatura 300. In una forma di realizzazione, quando le flange/blocco di collegamento 302 e gli elementi reciprocamente collegati 301?, 301?, ?, sono realizzati in due met?, una porzione dell?estremit? di cavo 201 ? posta in una delle met?, in seguito si unisce l?altra met?. Queste fasi sono ripetute in sequenza per ciascuna delle flange/blocco di collegamento 302 e per gli elementi reciprocamente collegati 301?, 302?, ?, fino a che ? completato il posizionamento del limitatore di curvatura 300 intorno all?estremit? di cavo 201. Dopo l?unione delle due met? intorno all?estremit? di cavo 201, ciascuno delle flange/blocco di collegamento 302 e degli elementi reciprocamente collegati 301?, 301?, ?, ? collegato ad un elemento a valle che, nel caso delle flange/blocco di collegamento 302, ? il blocco di terminazione 400, nel caso di un primo elemento reciprocamente collegato 301?, sono le flange/blocco di collegamento 302, nel caso di un secondo elemento reciprocamente collegato 301? ? il primo elemento reciprocamente collegato 301?, e cos? via.
Una volta che il cavo 200, in particolare l?estremit? di cavo 201, ? stata posta nel ed elettricamente e meccanicamente collegata all?apparato sottomarino 1, si adagia almeno la terminazione di cavo 100 sul fondo marino, e si possono eseguire i desiderati test elettrici (come quelli spiegati in precedenza) sul cavo del sistema di cavo sottomarino ad alta tensione.
Una volta che sono stati eseguiti i test elettrici, l?apparato sottomarino 1, in particolare la terminazione di cavo 100 con il cavo inserito in essa, pu? essere recuperato sull?imbarcazione ed utilizzato per un futuro test.

Claims (15)

R I V E N D I C A Z I O N I
1. Apparato sottomarino (1) per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione (HV), comprendente:
- una terminazione di cavo (100) comprendente un isolante elettrico (101) ed un elettrodo di schermatura (102) per il collegamento elettrico con una estremit? di cavo (201);
- un limitatore di curvatura di cavo (300) comprendente un canale passante (301); e
- un blocco di terminazione (400) in comunicazione passante con il limitatore di curvatura di cavo (300) e con la terminazione di cavo (100).
2. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui l?estremit? di cavo (201) comprende un conduttore di cavo (202), un sistema isolante (203) ed un?armatura di cavo (204).
3. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui la terminazione di cavo (100) ? in due parti, una parte isolante di estremit? di cavo (100a) ed una parte terminale di estremit? di cavo (100b).
4. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui la terminazione di cavo (100) comprende un cilindro protettivo (103).
5. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 3, in cui la terminazione di cavo (100) comprende un cilindro protettivo (103) in due parti, una per ciascuna della parte isolante di estremit? di cavo (100a) e della parte terminale di estremit? di cavo (100b).
6. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 3, in cui la parte terminale di estremit? di cavo (100b) alloggia l?isolante elettrico (101) in diretto contatto con l?elettrodo di schermatura (102).
7. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1 e 3, in cui la terminazione di cavo (100) comprende una porzione di controllo di campo elettrico (105) facoltativamente parte della parte isolante di estremit? di cavo (100a).
8. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui il blocco di terminazione (400) fa parte della terminazione di cavo (100) o ? separato da e collegabile ad essa.
9. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui il blocco di terminazione (400) comprende un alloggiamento (402) ed un blocco di armatura (401).
10. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui il limitatore di curvatura (300) comprende una pluralit? di elementi reciprocamente collegati (301?, 301?, ?).
11. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui il limitatore di curvatura (300) comprende flange/blocco di collegamento (302) direttamente e meccanicamente collegate al blocco di terminazione (400).
12. L?apparato sottomarino (1) in accordo con la rivendicazione 10 e la rivendicazione 11, in cui ciascuno degli elementi reciprocamente collegati (301?, 301?, ?) e le flange/blocco di collegamento (302) sono fatti in due met? che possono essere fissate l?una all?altra.
13. Metodo per testare un sistema di cavo sottomarino ad alta tensione (HV) comprendente le fasi di:
- disporre un cavo (200) in un apparato sottomarino (1) comprendente un limitatore di curvatura di cavo (300), un blocco di terminazione (400) ed una terminazione di cavo (100) con le seguenti sottofasi:
- inserire una estremit? di cavo (201) del cavo (200) attraverso il blocco di terminazione (400);
- collegare l?estremit? di cavo (201), dotata di una porzione di controllo di campo elettrico (105), ad un elettrodo di schermatura elettricamente conduttivo (102) alloggiato all?interno dell?isolante elettrico (101) nella terminazione di cavo (100);
- assemblare il blocco di terminazione (400) alla terminazione di cavo (100); e
- posizionare l?estremit? di cavo (201) nel limitatore di curvatura (300) mentre si collega il limitatore di curvatura (300) al blocco di terminazione (400),
le sottofasi di inserimento e di collegamento dell?estremit? di cavo (201) essendo eseguite prima della sottofase di posizionamento dell?estremit? di cavo (201) in un limitatore di curvatura di cavo (300);
- adagiare l?apparato sottomarino (1) contenente l?estremit? di cavo (201) sul fondo marino;
- energizzare il cavo (200) per eseguire su di esso un test elettrico;
- de-energizzare il cavo (200);
- recuperare l?apparato sottomarino (1) contenente l?estremit? di cavo (201).
14. Metodo in accordo con la rivendicazione 13, in cui la fase di collegamento dell?estremit? di cavo (201), dotata di una porzione di controllo di campo elettrico (105), ad un elettrodo di schermatura elettricamente conduttivo (102) ? preceduta da una fase di inserimento dell?estremit? di cavo (201) in un cilindro protettivo (103) della terminazione di cavo (100), successivamente dotata di una porzione di controllo di campo elettrico (105).
15. Metodo in accordo con la rivendicazione 13, in cui la fase di posizionamento dell?estremit? di cavo (201) nel limitatore di curvatura (300) viene eseguita:
- usando un limitatore di curvatura (300) comprendente flange/blocco di collegamento (302) ed elementi reciprocamente collegati (301?, 301?, ?) realizzati in due met?;
- posizionando l?estremit? di cavo (201) in un canale passante (301) formato da una met? delle flange/blocco di collegamento (302) e, in sequenza, di ciascun elemento reciprocamente collegato (301?, 301?, ?);
- unendo le due met? delle flange/blocco di collegamento (302) e, in sequenza, di ciascun elemento reciprocamente collegato (301?, 301?, ?);
- collegando le flange/blocco di collegamento (302) e, in sequenza, ciascun elemento reciprocamente collegato (301?, 301?, ?) ad un elemento a valle.
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