KR102658822B1 - 해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블 - Google Patents

해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블 Download PDF

Info

Publication number
KR102658822B1
KR102658822B1 KR1020217021660A KR20217021660A KR102658822B1 KR 102658822 B1 KR102658822 B1 KR 102658822B1 KR 1020217021660 A KR1020217021660 A KR 1020217021660A KR 20217021660 A KR20217021660 A KR 20217021660A KR 102658822 B1 KR102658822 B1 KR 102658822B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
marine
offshore
submarine cable
cable
twist
Prior art date
Application number
KR1020217021660A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210110611A (ko
Inventor
로스 윌슨
Original Assignee
알더블유이 리뉴어블스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알더블유이 리뉴어블스 게엠베하 filed Critical 알더블유이 리뉴어블스 게엠베하
Publication of KR20210110611A publication Critical patent/KR20210110611A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102658822B1 publication Critical patent/KR102658822B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/14—Submarine cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1875—Multi-layer sheaths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/20—Metal tubes, e.g. lead sheaths
    • H01B7/204—Metal tubes, e.g. lead sheaths composed of lead
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/22—Metal wires or tapes, e.g. made of steel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/22—Metal wires or tapes, e.g. made of steel
    • H01B7/226—Helicoidally wound metal wires or tapes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/02—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water laid directly in or on the ground, river-bed or sea-bottom; Coverings therefor, e.g. tile

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Electric Cable Installation (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 출원은, 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량, 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 적어도 하나의 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318), 및 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)를 포함하는 해양 풍력 단지(430)의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 관한 것이다.

Description

해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블
본 출원은 3 ㎿ 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함하는 해양 풍력 단지의 해양 해저 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 3 ㎿ 내지 70 ㎿ 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블과 70 ㎿ 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 적어도 하나의 해양 해저 케이블을 포함하는 해양 풍력 단지 및 해양 풍력 단지에서 해양 해저 케이블의 사용에 관한 것이다.
오늘날 풍력의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하기 위해 해양 풍력 단지와 해양 풍력 에너지 시스템이 점점 더 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 해양 풍력 단지는 복수의 해양 장치, 특히 적어도 하나의 해양 변전소(해양 트랜스포머 스테이션이라고도 함) 및 복수의 해양 풍력 터빈을 포함한다.
예를 들어, 하나 이상의 해양 풍력 터빈 스트링(들)이 해양 변전소와 전기적으로 연결될 수 있다. 각 풍력 터빈에서 생산된 전력을 해양 변전소로, 그리고 해양 변전소에서 육상 변전소로 전송하기 위해. 해양 해저 케이블이 제공될 수 있다. 특히, 두 개의 해양 장치는 적어도 하나의 해양 해저 케이블을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
그러나 해양 풍력 발전 단지에서 사용하는 해양 해저 케이블의 설치, 운영 및 유지 관리에는 몇 가지 문제가 있다. 예를 들어, 해양 풍력 단지 지역의 해저 조건에 이동성 퇴적물이 많으면 해양 해저 케이블을 매설하는 것이 복잡하고 시간이 많이 걸린다. 또한, 종래 기술에 의하면, 해저 이동으로 인해 해양 해저 케이블이 노출되어 자산의 운영 수명에 더 큰 부담이 될 것이다.
특히, 종래 기술에 따르면 해양 해저 케이블의 문제점은 케이블을 최대한 깊이 매립하고 및/또는 해저를 안정화하기 위한 초기 비용과 노력, 각 케이블 설치에 필요한 시간, 해양 해저 케이블이 노출됨에 따라 해양 해저 케이블을 조사하고 개선하는 데 드는 비용과 지속적인 노력 및 지역 어업에 대한 도전이다.
또한 해양 풍력 발전 산업은 수년 동안 각각 고정 위치에서 빠져 나오거나, 해저로 이동하는 해저 전력 케이블과 해양 해저 케이블을 보호하거나 불리한 환경 조건에 의해 영향을 받고 있다. 이러한 시스템은 당 업계에 케이블 보호 시스템(CPS)으로 알려져 있으며, 케이블 시스템과 해양 해저 케이블 각각에 가해지는 기계적 응력과 변형을 줄이도록 설계되었다.
CPS 시스템 및 상기 CPS 시스템을 사용하는 해양 해저 케이블은 각각 몇 가지 단점이 있다. 예를 들어, CPS 시스템은 아이템에 대한 비용이 들며, 각 해양 해저 케이블을 설치하는 데 많은 시간이 필요하고, 새로운 고장 메커니즘을 제공하고, 주어진 상황 및 해양 해저 케이블에 대한 올바른 CPS 선택과 관련된 추가 인터페이스 문제를 제공하고, 1차 보호(CPS와 함께 사용할 수 없음)를 제공하는 데 사용되는 매장 도구에 대한 제한을 제공한다.
따라서 본 출원의 목적은 전술한 결점을 줄이고, 특히 적은 노력과 비용으로 해양 해저 케이블의 설치, 운영 및 유지 보수가 가능한 해양 풍력 단지의 해양 해저 케이블을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 해양 해저 케이블을 통한 본 출원의 제1 측면에 따라 해결된다. 해양 해저 케이블은 3 MW와 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함한다. 해양 해저 케이블은 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 가중 요소(weighting element)를 하나 이상 포함한다. 해양 해저 케이블은 적어도 하나의 외장 패키지를 포함한다.
종래 기술과는 대조적으로, 본 출원에 따르면, 전술한 결점은 (종래의 해양 해저 케이블보다) 조밀한(denser) 적어도 하나의 구성요소(들) 및 적어도 하나의 외장 패키지를 갖는 해양 해저 케이블에 의해 적어도 감소된다.
특히, 종래 기술과 달리, 적어도 하나의 가중 요소는, 해저가 이동함에 따라, 해양 해저 케이블이 안정되고 어느 정도의 엄폐물(외부 침략으로부터 보호)로 매립되는 안정화 효과를 제공하도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 외장 패키지는 기계적 스트레스와 변형을 완화하도록 구성된다. 상기 해양 해저 케이블의 설치 및 운영은 적은 노력과 비용으로 수행될 수 있다.
청구된 해양 해저 케이블은 특정 해양 해저 케이블, 특히 해양 풍력 단지에서(만) 사용할 수 있는 전력 해저 케이블이다. 특히, 해양 변전소 또는 해양 풍력 터빈과 같은 해양 장치는, 전력을 추가 장치로 전송하고 및/또는 추가 장치로부터 전력을 수신하기 위해, 이러한 해양 해저 케이블에 연결될 수 있다.
해양 해저 케이블의 전력 용량은 3 MW 내지 2,5 GW이다. 특히, 케이블은 3 MW와 70 MW 사이, 바람직하게는 9 MW 내지 60 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블이거나 70 MW 내지 2.5 GW 사이, 바람직하게는 360 MW와 1500 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블일 수 있다. 해양 해저 케이블은 위에서 설명한 바와 같이 중 전압 또는 고 전압 해양 해저 케이블일 수 있다. 해양 해저 케이블의 길이는 최소 250 m이다. 그 길이는 케이블 유형에 따라 달라질 수 있다. Inter Array 케이블의 길이는 250 m 내지 3000 m이고, Export 케이블의 길이는 5 ㎞ 내지 100 ㎞이다. 본 해양 해저 케이블은 다음과 같은 파라미터를 추가로 특징으로 할 수 있다.
케이블 및 전도체 재료의 크기(MV 케이블 크기: 230 ㎟ 및 1000 ㎟ (전도체의 단면); HV 케이블: 500 ㎟ 및 2000 ㎟(전도체 단면적); 재질: 구리 또는 알루미늄)
또한, 해양 해저 케이블은 각각 해양 해저 케이블 및 해양 해저 케이블 시스템을 가중시키기 위해 적어도 하나의 가중 요소를 포함한다. 바람직하게는, 2개 이상의 가중 요소가 있을 수 있다.
바람직하게는, 특정 해양 풍력 단지를 위한 해양 해저 케이블을 실제로 설계하기 전에, 설치될 상기 해양 풍력 단지 영역의 해저를 평가할 수 있다. 특히 노출된 표면 영역(완전히 노출된 케이블, 부분적으로 매립된 케이블 또는 완전히 매립된 케이블)에 작용하는 힘을 결정하기 위해, 설치하고자 하는 해양 풍력 단지 지역의 해저 이동성(재료 유동성), 특히 MET 해양 조건(바람, 파도, 기후 등)에 대한 평가를 수행할 수 있다. 바람직하게는, 해저 표면에 근접한(20 cm) 주변 해저가 가열되는 것을 방지하기 위해, 케이블은 적어도 1 m, 바람직하게는 1 내지 3 m의 정의된 매립 깊이로 매립되는 것이 바람직하다.
이 평가를 통해, 해양 해저 케이블은 노출될 때 해저 위에(또는 해저 내에) 안정적으로 설계될 수 있으며, 케이블이 자연스럽게 유동화 된 재료를 통해 힘이 동일한 지점까지 가라앉을 수 있는 유체 역학(자립식 텐션)으로 작동할 수 있다. 이러한 힘과 질량이 결정되면, 해양 해저 케이블, 특히 하나 이상의 가중 요소(들) 및/또는 외장 패키지는, 감지된 조건이 합리적으로 충족될 수 있는 동시에 케이블이 그 기능적 디자인을 수행될 수 있도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 가중 요소는 추가 충전재에 의해 형성될 수 있다. 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 바람직한 제1 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 가중 요소는 해양 해저 케이블의 적어도 하나의 전도체에 의해 형성될 수 있다. 전도체는 구리로 제작될 수 있다. 해양 해저 케이블에 둘 이상의 전도체가 있는 경우, 모든 전도체를 구리로 제작하는 것이 바람직하다. 구리는 20℃에서 약 8.9 g/㎤의 밀도를 갖기 때문에, 해양 해저 케이블을 가중시키는 데에 특히 적합하다. 적어도 하나의 전도체는 해양 해저 케이블의 코어를 형성할 수 있다.
대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 본 출원의 추가 실시형태에 따르면, 가중 요소는 해양 해저 케이블의 적어도 하나의 차폐물(shielding)에 의해 형성 될 수 있다. 차폐물은 구리 또는 바람직하게는 납으로 제작될 수 있다. 해양 해저 케이블은 케이블의 코어를 형성하는 하나 이상의 전도체(들)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전도체(들)는 예를 들어 절연 플라스틱 재료로 만들어진 절연 층에 의해 둘러싸일 수 있다. 절연 층은 전기 차폐물로 둘러싸일 수 있다. 가중된 해양 해저 케이블을 제공하기 위해, 차폐물을 구리 또는 바람직하게는 납으로 제작하는 것이 제안된다. 구리의 밀도는 20℃에서 약 8.9 g/㎤이지만, 납은 20℃에서 약 11.3 g/㎤의 밀도로 인해 선호된다. 또한 특히 납은 물 침투에 대한 보증을 제공한다.
해양 해저 케이블의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 가중 요소는 20℃에서 밀도가 적어도 7.5 g/㎤인 재료로 만들어진 적어도 하나의 층을 갖는 적어도 하나의 외장 패키지에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 외장 층은 강재의 가중 요소를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 층은 각각 하나 이상의 강재 로프(들) 또는 케이블(들)을 포함할 수 있다. 강재는 20℃에서 약 7.8 g/㎤의 밀도로 인해 선호된다. 바람직하게는, 각각 강재 로프와 케이블이 있는 두 개 이상의 외장 층이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 외장 층은 차폐 층을 둘러쌀 수 있다(예를 들어, 추가 절연 층에 의해 분리됨).
바람직하게는, 해양 해저 케이블의 가중을 최적화하기 위해, 적어도 하나의 전도체는 구리로 만들어질 수 있고, 적어도 하나의 차폐물은 납으로 만들어질 수 있으며, 2개 이상의 외장 층에 각각 강재 로프가 제공될 수 있다.
또한, 해양 해저 케이블의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 단일 (외장) 층으로 형성될 수 있다. 단일 층은 긴 꼬임 길이 또는 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있다. 이에 의해, 긴 꼬임 길이는 1.5 내지 4 m, 바람직하게는 2 내지 3 m이고, 짧은 꼬임 길이는 1 내지 2.5 m, 바람직하게는 1,2 내지 2 m 사이이다. 이러한 외장 층은 해양 해저 케이블에 가해지는 기계적 응력과 변형을 완화하는 데 특히 적합하다.
또한, 외장 층은 3 내지 5 ㎜ 사이의 바람직한 두께를 가질 수 있다.
본 출원의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층에 의해 형성될 수 있다. 2개의 층은 동일한 꼬임 방향을 가질 수 있고, 바람직하게는 상이한 꼬임 각도를 가질 수 있다. 꼬임 각도의 차이는 최대 45°이다. 예를 들어. 꼬임 방향은 동일하지만 꼬임 각도가 다른 2개의 (외장) 층은, 두 가지 모드의 응력 완화를 제공하는 이점이 있다. 2개의 층은 바람직하게는 긴 꼬임 길이 또는 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층에 의해 형성될 수 있다. 두 층은 같은 꼬임 방향과 같은 꼬임 각도를 가질 수 있다. 꼬임 각도는 30 내지 75°, 바람직하게는 40 내지 60°일 수 있다. 동일한 꼬임 방향과 동일한 꼬임 각도를 가진 두 개의(외장) 층은 (꼬임 각도가 다른 두 층보다) 더 나은 두께와 응력 방출을 제공하는 이점이 있다. 2개의 층은 바람직하게는 긴 꼬임 길이 또는 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층으로 형성될 수 있다. 두 층은 반대 꼬임 방향을 가질 수 있다. 꼬임 방향이 반대인 두 개의(외장) 층은 비틀림 응력을 완화할 수 있다는 장점이 있다(꼬임 방향이 동일한 두 층에 비해). 2개의 층은 서로 다르거나 동일한 꼬임 각도 및/또는 긴 꼬임 길이 또는 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 추가 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(강재) 로프를 갖는 3개의 층(인접한)(외장) 층으로 형성될 수 있다. 3개의 층은 바람직하게는 상이한 꼬임 길이를 갖는 카운터 꼬임 방향을 가질 수 있다.
본 출원에 따르면, 외장 패키지는 20℃에서 적어도 5 g/㎤의 밀도를 가진 가중 요소로 사용되어 안정화 효과를 제공하는 동시에 해양 해저 케이블에 부과되는 응력 및 변형을 완화하도록 구성된다.
본 출원의 또 다른 측면은 해양 풍력 단지이다. 해양 풍력 단지는 이전에 설명한 해양 해저 케이블 중 하나 이상에 의해 서로 전기적으로 연결된 두 개 이상의 해양 장치를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 해양 풍력 단지는 이전에 설명한 해양 해저 케이블 중 하나 이상에 의해 서로 전기적으로 연결된 하나의 해양 장치 및 하나의 육상 장치를 포함한다.
본 출원에 따른 해양 풍력 단지의 일 실시형태에 따르면, 해양 장치는 풍력 터빈일 수 있다. 대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 해양 장치는 해양 변전소일 수 있다. 대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 육상 장치는 육상 변전소일 수 있다.
재생 가능 에너지원에서 전기 에너지를 제공하기 위해, 적어도 하나의 풍력 터빈을 갖춘 해양 풍력 단지가 점점 더 많이 사용되고 있다. 풍력 터빈은 특히 운동 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 적합하다. 특히 해양 위치는 일반적으로 상대적으로 지속적인 바람 조건과 높은 평균 풍속이 특징이므로, 점점 더 이른바 해양 풍력 해양 풍력 단지가 건설된다.
해양 풍력 단지는 복수의 풍력 터빈과 같은 복수의 해양 장치 및 해양 풍력 단지가 육상 변전소에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 해양 변전소를 포함한다. 궁극적으로 육상 변전소는 공공 전력망에 연결될 수 있다. 두 개의 해양 장치 간에 전기 에너지를 전송하기 위해, 중 전압 또는 고 전압 케이블이 앞서 설명한 해저 케이블의 형태로 배치된다.
본 출원의 또 다른 측면은 적어도 하나의 해양 장치를 추가의 해양 장치 또는 육상 장치 중 하나 이상과 전기적으로 연결하기 위한 이전에 설명된 해양 해저 케이블의 사용이다.
케이블, 단지 또는 용도의 특징들이 서로 자유롭게 결합될 수 있다. 특히, 발명의 설명 및/또는 종속 청구항의 특징은, 종속 항의 특징이 완전히 또는 부분적으로 회피되는 경우에도, 독립적으로 독창적이거나 서로 자유롭게 결합할 수 있다.
본 특허 출원의 이러한 측면 및 다른 측면은 다음 도면을 참조하여 명백해지고 설명될 것이다. 위에 제시된 본 출원 및 그 예시적인 실시형태의 특징은 또한 서로 가능한 모든 조합으로 개시되는 것으로 이해된다.
도 1은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 일 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 2는 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 3은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 4는 본 출원에 따른 해양 풍력 단지의 일 실시형태의 개략도이다.
다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(100)의 일 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 해양 해저 케이블(100)은 해양 풍력 발전 단지에서 사용되도록 구성된다(도 4 참조). 해양 해저 케이블(100)은 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 갖는다. 특히, 케이블은 3 MW 내지 70 MW 사이, 바람직하게는 9 MW 내지 60 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블이거나 70 MW 내지 2,5 GW, 바람직하게는 360 MW 내지 1500 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블일 수 있다. 바람직하게는, 해양 해저 케이블(100)은 중 전압 케이블 또는 고 전압 케이블이다. 예를 들어, 해양 해저 케이블(100)은 제1 해양 장치(도시되어 있지 않음)와 다른 해양 장치(도시되어 있지 않음) 사이에 가설될 수 있다.
본 예에서, 해양 해저 케이블(100)은 단상 전도체(102) 형태의 전기 전도체(102)를 포함한다. 단상 전도체는 단일 전도체 요소(도 1에 도시되어 있는 바와 같이) 또는 2개 또는 그 이상의 전도체 요소(도시되어 있지 않음)(예를 들어 분할된 전도체, 압축 전도체 등)에 의해 형성될 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 도시된 해양 해저 케이블(100)은 전도체(102)를 둘러싸는 (전기적) 절연 층(104)을 갖는다. 도 1에서 더 알 수 있는 바와 같이, 해양 해저 케이블(100)은 전기 절연 층(104)을 둘러싸는 차폐 층(106)의 형태의 적어도 하나의 차폐물(106)을 포함한다.
또한, 단일 외장 층(108) 형태의 외장 패키지(108)가 차폐물(106)을 둘러싼다. 차폐물(106)과 외장 패키지(108) 사이에 추가의(도시되지 않음) 격리 층이 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 외장 패키지(108)는 복수의 로프(112)와 케이블로 각각 형성된다. 또한, 외장 패키지(108)는 현재 외피(110)에 의해 둘러싸여 있다.
또한, 해양 해저 케이블(100)의 결함(imperfection)을 제거하고, 해양 해저 케이블을 가중(weight)하기 위해, 충전재 특히 고밀도(예를 들어 20℃에서 적어도 5 g/㎤)의 충전재(도시되어 있지 않음)가 제공될 수 있다.
위상 전도체(102)와 절연 층(104) 사이에는, 내부(도시되지 않음) 반도체 층이 배치될 수 있다. 또한, 절연 층(104)과 차폐 층(106) 사이에 외부 반도체 층(도시되지 않음)이 배치될 수 있다.
본 해양 해저 케이블(100)은, 외장 패키지(108) 및 20℃에서 각각이 적어도 5 g/㎤의 밀도를 갖는 하나 이상의 가중 요소(들)(102, 106, 108, (및 112))를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 예에서, 전도체(102)는 구리로 만들어지고, 차폐물(106)은 구리로 만들어지고, 로프(112)는 강으로 제작되어 있다. 다시 말해서, 3개의 가중 요소(102, 106, 108 (및 112))가 제공되며, 여기서 각 가중 요소(102, 106, 108 (및 112))의 밀도는 20℃에서 적어도 7.5 g/㎤이다.
CPS 시스템을 사용할 필요성을 피하기 위해, 본 해양 해저 케이블(100)은 기계적 스트레스 및 변형을 완화하도록 구성된 외장 패키지(108)를 포함한다. 보다 구체적으로, 해양 해저 케이블(100)은 복수(예를 들어 5 내지 20개)의 강철 로프(112)를 갖는 단일 외장 층(108)을 가지며, 여기서 층(108)(즉, 강철 로프(112))은 긴 꼬임 길이(예를 들어, 2 내지 3 m)를 갖는다. 적용의 다른 변형에 따르면, 외장 층은 짧은 꼬임 길이(예를 들어, 1.2 내지 2 m)를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
도 2는 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(200)의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 반복을 피하기 위해, 아래에서 도 1의 실시형태와 도 2의 실시형태 사이의 차이점이 본질적으로 설명된다. 해양 해저 케이블(200)의 다른 구성요소에 대해서는 위의 예를 참조한다.
도시된 해양 해저 케이블(200)은 전기 차폐물(206)을 포함한다. 본 경우에, 전기 차폐물(206)은 납으로 제작되었다. 납은 구리보다 밀도가 높다는 장점이 있다. 또한, 납은 침수에 대한 보증도 제공할 수 있다.
또한, 외장 패키지(208, 214)는 2개의 외장 층(208, 214)을 포함한다. 각각의 외장 층(208, 214)은 강철로 만들어진 복수의 로프(210, 216)를 포함한다. 바람직하게는, 제1 층(208)은 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있고, 제2 층(214)은 긴 꼬임 길이를 가질 수 있다.
또한, 2개의 응력 완화 모드를 제공하기 위해, 2개의 층(208, 214)은 동일한 꼬임 방향 및 상이한 꼬임 각도를 가질 수 있다.
본 출원의 다른 변형에 따르면, 2개의 층은 동일한 꼬임 방향 및 동일한 꼬임 각도를 가지거나, 반대 꼬임 방향 및 동일하거나 상이한 꼬임 각도를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
도 3은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(300)의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 반복을 피하기 위해, 이하에서는 도 3의 실시형태와 도 1 및 2의 실시형태 간의 차이점을 본질적으로 설명한다. 해양 해저 케이블(300)의 다른 구성요소에 대해서는 위의 예를 참조한다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 해양 해저 케이블(300)의 외장 패키지(308, 314, 318)는 3개의 외장 층(308, 314, 318)을 포함한다. 각각의 외장 층(308, 314, 318)은 복수의 강재 로프(312, 316)를 포함한다. 바람직하게는, 제1 층(308)은 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있고, 제2 층(314)은 긴 꼬임 길이를 가질 수 있으며, 제3 층은 짧은 꼬임 길이를 가질 수 있다.
3개의 층(308, 314, 318)은, 설치 및/또는 작동 중에, 해양 해저 케이블(300)에 가해지는 기계적 스트레스 및 변형의 완화를 최적화하기 위해, 카운터 꼬임 방향을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 층(308)은 제1 꼬임 방향을 가질 수 있고, 제2 층(314)은 제1 꼬임 방향과 반대인 제2 꼬임 방향을 가질 수 있으며, 제3 층(318)은 제2 꼬임 방향과 반대인 제3 꼬임 방향(그리고 제1 꼬임 방향과 동일한 방향)을 가질 수 있다. 꼬임 각도는 동일하거나 다를 수 있음을 이해해야 한다.
본 출원의 다른 변형에 따르면, 해양 해저 케이블은 전술한 바와 같이 구성될 수 있는 4개 이상의 외장 층을 포함할 수 있다는 것을 추가로 이해해야 한다.
도 4는 본 출원에 따른 해양 풍력 단지(430)의 일 실시형태의 개략도이다. 해양 풍력 단지(430)는 복수의 해양 장치(432, 434)를 포함한다. 해양 풍력 단지(430)는 특히 적어도 하나의 변압기(438)를 구비하는 적어도 하나의 해양 변전소(432)와 복수의 풍력 터빈(434)을 포함한다. 모든 풍력 터빈(434)은 실질적으로 동일하게 설계될 수 있다. 풍력 터빈(434)은 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다.
풍력 터빈(434)은 바람직하게는 적어도 하나의 스트링 형태로 배열될 수 있다. 스트링은 전기적으로 직렬로 연결된 둘 이상의 풍력 터빈(434)을 포함한다. 바람직하게는, 복수의 스트링이 제공될 수 있다. 스트링의 일 단부는 적어도 하나의 해양 해저 케이블(400.1)을 통해 해양 변전소(432)에 전기적으로 연결될 수 있다.
스트링의 다른 단부(도시되어 있지 않음)는 다른 스트링의 한쪽 끝에 전기적으로 연결될 수 있다. 풍력 단지가 정상적으로 작동하여 네트워크 오류가 없는 경우, 이 전기 연결을 개방하거나 분리할 수 있다. 두 스트링 중 하나에서 네트워크 오류가 발생하면, 전기 연결(루프 연결이라고도 함)을 닫아, 이 연결(예를 들어 해양 해저 케이블로 형성된)을 통해 전력을 전송할 수 있다.
해양 변전소(432)는 적어도 하나의 추가 해양 해저 케이블(400.2)에 의해 육상 변전소(436)에 전기적으로 연결된다. 육상 변전소(436)는 전력을 (공용) 그리드(440)로 공급하도록 구성된다.
해양 해저 케이블들(400.1, 400.2)은 전술한 해양 해저 케이블(100, 200 또는 300)과 유사하게 형성된다.

Claims (11)

  1. 해양 풍력 단지(430)의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)로,
    - 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량,
    - 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 적어도 하나의 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318), 및
    - 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)를 포함하고,
    - 적어도 하나의 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)는, 20℃에서 밀도가 적어도 7.5 g/㎤인 재료로 제작된 적어도 하나의 층(108, 208, 214, 308, 314, 318)을 구비하는 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)에 의해 형성되는 해양 해저 케이블에 있어서,
    - 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 3개 층(308, 314, 318)에 의해 형성되되, 외장 층(308, 314, 318) 각각은 복수의 강재 로프를 포함하고,
    - 3개 층(308, 314, 318) 중 적어도 2개의 층은 카운터 꼬임 방향을 가지고, 3개 층(308, 314, 318) 중 적어도 2개의 층은 다른 꼬임 길이를 가지며,
    - 외장 층(308, 314, 318) 각각은 3 내지 5㎜의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    - 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)의 적어도 하나의 전도체(102, 202, 302)에 의해 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)가 형성되고,
    - 상기 전도체(102, 202, 302)는 구리로 제작되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)의 적어도 하나의 차폐물(106, 206, 306)에 의해 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)가 형성되고,
    - 상기 차폐물(106, 206, 306)은 구리 또는 납으로 제작되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    - 외장 패키지의 제1 층(308)은 짧은 꼬임 길이를 갖고, 외장 패키지의 제2 층(314)은 긴 꼬임 길이를 가지며, 외장 패키지의 제3 층(318)은 짧은 꼬임 길이를 가지고,
    - 상기 긴 꼬임 길이는 2 내지 3m 사이이고,
    - 상기 짧은 꼬임 길이는 1.2 내지 2m 사이인 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    - 외장 패키지의 제1 층(308)은 제1 꼬임 방향을 갖고, 외장 패키지의 제2 층(314)은 제1 꼬임 방향과 반대인 제2 꼬임 방향을 가지며, 외장 패키지의 제3 층(318)은 제2 꼬임 방향과 반대이며 제1 꼬임 방향과 동일한 제3 꼬임 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  6. 제1항에 있어서,
    - 해양 해저 케이블의 결함(imperfection)을 제거하고, 해양 해저 케이블을 가중(weight)하기 위해, 밀도가 20℃에서 적어도 5 g/㎤인 고밀도 충전재가 제공되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
  7. 해양 풍력 단지(430)로,
    - 제1항에 따른 적어도 하나의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있는 적어도 2개의 해양 장치(432, 434),
    및/또는
    - 제1항에 따른 적어도 하나의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있는 하나의 해양 장치(432, 434) 및 하나의 육상 장치(436)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 풍력 단지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020217021660A 2019-01-28 2019-01-28 해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블 KR102658822B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2019/052002 WO2020156630A1 (en) 2019-01-28 2019-01-28 Offshore submarine cable for offshore wind farm

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210110611A KR20210110611A (ko) 2021-09-08
KR102658822B1 true KR102658822B1 (ko) 2024-04-19

Family

ID=65241250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217021660A KR102658822B1 (ko) 2019-01-28 2019-01-28 해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210358656A1 (ko)
EP (1) EP3918617A1 (ko)
JP (1) JP7249425B2 (ko)
KR (1) KR102658822B1 (ko)
WO (1) WO2020156630A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3839981A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-23 NKT HV Cables AB Ac submarine power cable with reduced losses
EP4211706A1 (en) * 2020-09-08 2023-07-19 RWE Offshore Wind GmbH Submarine cable
EP3985687A1 (en) * 2020-10-13 2022-04-20 NKT HV Cables AB Armoured submarine power cable
US11560872B2 (en) * 2021-06-18 2023-01-24 Blue Shark Energy LLC Hydrokinetic telescopic turbine device
US20230029368A1 (en) * 2021-07-22 2023-01-26 Chevron U.S.A. Inc. High voltage submarine cable systems
KR102557497B1 (ko) 2023-03-17 2023-07-19 (주)인테크놀로지 내수성, 유연성 자기윤활 조성물로 성형된 인입성이 향상된 케이블 충진물과 이를 구비한 해저케이블 및 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2628718B2 (ja) * 1987-12-16 1997-07-09 古河電気工業株式会社 高強度チタン線外装ケーブル
KR101768004B1 (ko) * 2016-10-13 2017-08-16 (주)킴스유비큐 해저 복합 케이블

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1595513A (en) * 1978-01-10 1981-08-12 Standard Telephones Cables Ltd Armouring elongate member
IT1092793B (it) * 1978-02-24 1985-07-12 Pirelli Cavo sottomarino perfezionato
JP2511832B2 (ja) * 1989-08-17 1996-07-03 日本大洋海底電線株式会社 曳航用ケ―ブル
RU2344505C1 (ru) * 2007-10-29 2009-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Гальва" Геофизический бронированный кабель для исследования нефтяных и газовых скважин
EP2721334B1 (en) * 2011-06-17 2020-03-18 National Oilwell Varco Denmark I/S An unbonded flexible pipe
KR101457330B1 (ko) * 2011-08-23 2014-11-04 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 해중 케이블, 그 차수층용 복층 테이프 및 해중 케이블의 피로특성 향상방법
BR112017004161B1 (pt) * 2014-09-05 2022-01-25 Prysmian S.P.A. Sistema submarino de cabos elétricos, e, método para operação de um sistema submarino de cabos

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2628718B2 (ja) * 1987-12-16 1997-07-09 古河電気工業株式会社 高強度チタン線外装ケーブル
KR101768004B1 (ko) * 2016-10-13 2017-08-16 (주)킴스유비큐 해저 복합 케이블

Also Published As

Publication number Publication date
EP3918617A1 (en) 2021-12-08
JP7249425B2 (ja) 2023-03-30
US20210358656A1 (en) 2021-11-18
WO2020156630A1 (en) 2020-08-06
JP2022528590A (ja) 2022-06-15
KR20210110611A (ko) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102658822B1 (ko) 해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블
Wright et al. Transmission options for offshore wind farms in the United States
EP3189525B1 (en) Submarine electrical cable and submarine cable operation method
CN109716452B (zh) 海底绝缘电缆
CN205722889U (zh) 一种浮式平台用动态光电复合海缆
CN102693776A (zh) 三芯光纤复合海底电缆
CN106653183B (zh) 一种超大容量交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆
CN105913966A (zh) 一种交联聚乙烯绝缘光纤复合三芯海底电力电缆
CN106782799B (zh) 皱纹铜套皱纹钢套钢丝铠装海底电缆
Schachner Power connections for offshore wind farms
CN202632817U (zh) 三芯光纤复合海底电缆
EP3971343A1 (en) A mooring wire with integrated cable
WO2021052567A1 (en) Offshore submarine energy cable
CN203760132U (zh) 交联聚乙烯绝缘电缆
CN110890172A (zh) 一种耐疲劳高阻水海底电缆
CN207250175U (zh) 一种z型铜丝铠装光电复合海底电缆
CN205789282U (zh) 一种交联聚乙烯绝缘光纤复合三芯海底电力电缆
CN210984323U (zh) 一种耐疲劳高阻水海底电缆
CN211294727U (zh) 一种中压海上漂浮动态风能电缆
CN206388528U (zh) 一种超大容量交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆
CN210956245U (zh) 分相防水型电缆
Georgallis Submarine Cables
CN207398769U (zh) 一种架空绝缘带钢芯电缆
WO2024099531A1 (en) Earthing connection device
Wang et al. The development trend of submarine cable projects for achieving optimal allocation of energy using international power grid interconnection

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant