KR20200047419A - 보강된 해저 전력 케이블 - Google Patents

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KR20200047419A
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안드레아스 튀르베리
크리스테르 노르드룬드
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엔케이티 에이치브이 케이블스 에이비
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Abstract

해저 전력 케이블 (1) 은 컨덕터 (7) 를 포함하는 전력 코어 (3) 로서, 상기 컨덕터 (7) 는 상기 전력 코어 (3) 의 조인트 영역 (R) 에서 컨덕터 조인트 (7a) 를 갖는, 상기 전력 코어 (3), 상기 전력 코어 (3) 주위에 배열되고 상기 전력 코어 (3) 의 축선 방향으로 연장되는 복수의 메인 아머 와이어들 (11a) 을 포함하는 메인 아머층 (11), 및 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 에 대해 축선 방향으로 잠금되는 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 을 포함하는 조인트 보강 아머층 (13) 을 포함하고, 상기 조인트 보강 아머층 (3) 은 상기 조인트 영역에서만 제공되고, 그리고 상기 메인 아머층 (11) 과 층을 이루어 배열되고, 이에 따라 상기 조인트 보강 아머층 (13) 및 상기 메인 아머층 (11) 은 상기 조인트 영역 (R) 에서만 듀얼층 아머를 형성한다.

Description

보강된 해저 전력 케이블{REINFORCED SUBMARINE POWER CABLE}
본 발명은 일반적으로 외장 (armoured) 해저 전력 케이블들에 관한 것이다.
해저 전력 케이블들은 설치 중에 인장력들을 받게 된다. 해저 전력 케이블의 무게로 인해 인장력들이 발생한다. 인장력들은 또한 해상 운동때문에 설비를 운반하는 선박의 수직 이동으로부터의 동적인 힘들로 인해 발생한다. 따라서, 해저 전력 케이블들은 일반적으로 외장 (armouring) 을 갖는다. 아머 (armour) 는 일반적으로 하나 이상의 전력 코어들 주위에 나선형으로 감겨져 있는 복수의 금속 와이어들을 포함한다. 아머는 인장 안정성을 제공한다. 게다가, 아머는 또한 앵커들과 같은 해상에서, 예를 들면, 설치 공구들 및 물체들로부터 해저 전력 케이블의 기계적 보호를 제공한다.
외장은 하나 이상의 층들의 아머 와이어들을 포함할 수 있다. 사용되는 아머 층들의 수는, 예를 들면, 케이블 크기 및/또는 설치 깊이에 좌우된다. 단일층 외장 케이블들은 일반적으로 적당한 수심들에 사용된다. 이중층 아머 케이블들과 비교하여 단일층 외장 케이블들의 이점들은 덜 무겁고 가격이 저렴하다는 것이다. 하지만, 이중층 아머는 단일층 아머 보다 외력에 대한 훨씬 더 나은 기계적 보호를 제공한다. 이중층 아머의 경우에, 2 개의 층들의 와이어들은 반나선형으로 배치될 수도 있다. 결과적으로, 2 개의 층들의 비틀림력들은 균형을 잡거나 심지어 서로 상쇄될 수 있다. 단일층 외장 케이블들은 비틀림 균형이 유지되지 못하기 때문에, 더 높은 부하가 컨덕터로 전달될 것이다. 이중층 외장 케이블에서는 부하의 대략 10 ~ 20% 가 컨덕터(들)에 의해서 취해지는 반면에, 단일층 외장 케이블에서는 일반적으로 부하의 60 ~ 80% 가 컨덕터(들)에 의해서 취해진다.
해저 전력 케이블의 기계적으로 가장 약한 부분들은 컨덕터 조인트들이다. 따라서, 컨덕터 조인트들의 강도는 케이블에 대한 최대 허용 인장력과 관련하여 한계를 설정한다.
상기와 관련하여, 본 개시의 일반적인 목적은 선행 기술의 문제점들을 해결하거나 적어도 완화시키는 해저 전력 케이블을 제공하는 것이다.
따라서, 본 개시의 제 1 양태에 따르면, 컨덕터를 포함하는 전력 코어로서, 상기 컨덕터는 상기 전력 코어의 조인트 영역에서 컨덕터 조인트를 갖는, 상기 전력 코어, 상기 전력 코어 주위에 배열되고 상기 전력 코어의 축선 방향으로 연장되는 복수의 메인 아머 와이어들을 포함하는 메인 아머층, 및 상기 메인 아머 와이어들에 대해 축선 방향으로 잠금되는 복수의 조인트 보강 아머 와이어들을 포함하는 조인트 보강 아머층을 포함하고, 상기 조인트 보강 아머층은 상기 조인트 영역에서만 제공되고, 그리고 상기 메인 아머층과 층을 이루어 배열되고, 이에 따라 상기 조인트 보강 아머층 및 상기 메인 아머층은 상기 조인트 영역에서만 듀얼층 아머를 형성하는 해저 전력 케이블이 제공된다.
상기 조인트 영역에서만 제 2 아머층을 제공함으로써, 상기 해저 전력 케이블은 대응하는 이중층 외장 케이블 보다 더 가볍고 더 저렴할 것이다. 게다가, 상기 해저 전력 케이블은 이중층 외장 케이블 보다 외장을 덜 포함하기 때문에, 본 발명의 해저 전력 케이블은 더 작은 환경 발자국 (environmental footprint) 을 갖는다. 하지만, 상기 해저 전력 케이블의 강도는 단일층 외장 케이블에 비해 현저하게 증가된다. 특히, 상기 해저 전력 케이블의 강도는 컨덕터 조인트 주위에서 국부적으로 증가되고, 그리고 컨덕터 조인트에 대한 부하를 감소시킨다. 이에 따라, 상기 해저 전력 케이블의 최대 허용 인장력은 증가될 수 있고, 따라서 설치 깊이는 증가될 수 있다.
상기 듀얼층 아머는 컨덕터 조인트에 걸쳐서 제공되고, 그리고 컨덕터 조인트를 가로 질러서 축선 방향으로 연장된다. 따라서, 상기 듀얼층 아머는 컨덕터 조인트의 한쪽으로부터 컨덕터 조인트의 다른쪽으로 축선 방향으로 연장된다.
상기 조인트 영역은 해저 전력 케이블의 총 길이에 대해 컨덕터 조인트로부터 양쪽 축선 방향들로 제한된 연장부를 갖는다. 상기 조인트 영역은 전체 해저 전력 케이블의 길이 보다 실질적으로 더 짧은 축선 방향 연장부를 갖는다.
상기 해저 전력 케이블의 길이의 대부분은 바람직하게는 외장으로서 메인 아머층만을 갖는다. 따라서, 바람직하게는, 상기 해저 전력 케이블의 길이의 대부분은 단일 아머층, 즉 메인 아머층만을 갖는다.
일 실시 형태는 컨덕터의 제 1 축선 방향으로 컨덕터 조인트로부터 축선 방향 거리에서 전력 코어 주위에 배열된 제 1 금속 링을 포함하고, 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 각각의 제 1 축선 방향 단부 부분 및 메인 아머 와이어들은 상기 제 1 금속 링에 연결된다.
상기 제 1 금속 링은 조인트 보강 아머 와이어들 및 메인 아머 와이어들과 동일한 재료로 제조될 수도 있다. 상기 제 1 금속 링은, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강과 같은 강을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 해저 전력 케이블은 제 1 금속 링을 포함하고, 그리고 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 제 1 금속 링에만 용접된다. 게다가, 상기 해저 전력 케이블에는 제 1 금속 링의 축선 방향 슬라이딩을 방지하도록 구성된 제 1 반경 방향 정지 구조물이 제공된다. 상기 제 1 반경 방향 정지 구조물은, 예를 들면, 테이프의 층들에 의해서 생성된 메인 아머층 주위에서 주변으로 연장되는 반경 방향 돌출부일 수도 있다. 따라서, 상기 제 1 금속 링은 이 실시예에서 메인 아머 와이어들에 용접되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 개별 조인트 보강 아머 와이어들의 제 1 축선 방향 단부 부분은 메인 아머층, 특히 메인 아머 와이어들에 직접 용접된다.
일 실시예에 따르면, 상기 해저 전력 케이블은 제 1 마찰 부재를 포함하고, 상기 조인트 보강 아머 와이어들의 제 1 단부 부분은 조인트 보강 아머 와이어들 주위에 배열된 제 1 마찰 부재에 의해서 메인 아머 와이어들에 대해 축선 방향으로 잠금된다. 상기 제 1 마찰 부재는 조인트 보강 아머층 및 메인 아머층 상에 반경 방향 내측으로 향하는 압력을 가하도록 구성될 수도 있다. 상기 제 1 마찰 부재는, 예를 들면, 로프 또는 테이프일 수도 있다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들 및 상기 메인 아머 와이어들은 제 1 금속 링에 용접된다.
일 실시 형태는 컨덕터의 제 2 축선 방향으로 컨덕터 조인트로부터 축선 방향 거리에서 전력 코어 주위에 배열된 제 2 금속 링을 포함하고, 상기 제 2 축선 방향은 제 1 축선 방향의 반대이고, 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 각각의 제 2 축선 방향 단부 부분 및 메인 아머 와이어들은 상기 제 2 금속 링에 연결된다.
상기 제 2 금속 링은 조인트 보강 아머 와이어들 및 메인 아머 와이어들과 동일한 재료로 제조될 수도 있다. 상기 제 2 금속 링은, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강과 같은 강을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 해저 전력 케이블은 제 2 금속 링을 포함하고, 그리고 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 제 2 금속 링에만 용접된다. 상기 해저 전력 케이블에는 제 2 금속 링의 축선 방향 슬라이딩을 방지하도록 구성된 제 2 반경 방향 정지 구조물이 제공된다. 상기 제 2 반경 방향 정지 구조물은, 예를 들면, 테이프의 층들에 의해서 생성된 메인 아머층 주위에서 주변으로 연장되는 반경 방향 돌출부일 수도 있다. 따라서, 상기 제 2 금속 링은 이 실시예에서 메인 아머 와이어들에 용접되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 개별 조인트 보강 아머 와이어들의 제 2 축선 방향 단부 부분은 메인 아머층, 특히 메인 아머 와이어들에 직접 용접된다.
일 실시예에 따르면, 상기 해저 전력 케이블은 제 2 마찰 부재를 포함하고, 상기 조인트 보강 아머 와이어들의 제 2 단부 부분은 조인트 보강 아머 와이어들 주위에 배열된 제 2 마찰 부재에 의해서 메인 아머 와이어들에 대해 축선 방향으로 잠금된다. 상기 제 2 마찰 부재는 조인트 보강 아머층 및 메인 아머층 상에 반경 방향 내측으로 향하는 압력을 가하도록 구성될 수도 있다. 상기 제 2 마찰 부재는, 예를 들면, 로프 또는 테이프일 수도 있다.
상기 조인트 영역은 제 1 금속 링 및 제 2 금속 링에 의해서 한정된 축선 방향으로 연장되는 영역일 수도 있다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들 및 상기 메인 아머 와이어들은 제 2 금속 링에 용접된다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 메인 아머층의 외부에서 반경 방향으로 배열된다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 컨덕터 조인트로부터 양쪽 축선 방향들로 적어도 2 m, 예를 들면, 적어도 3 m, 적어도 4 m 또는 적어도 5 m 연장된다. 따라서, 상기 컨덕터 조인트에 중심이 있을 수도 있고, 그리고 대칭일 수도 있는 조인트 영역은 적어도 4 m, 예를 들면, 적어도 6 m, 적어도 8 m 또는 적어도 10 m 의 길이를 갖는다.
상기 해저 전력 케이블이 동일한 영역에서 여러 개의 연선 (stranded) 전력 코어들 및 따라서 여러 개의 컨덕터 조인트들을 포함하는 경우에, 조인트 보강 아머는 모든 전력 코어들을 둘러싸고, 그리고 해저 전력 케이블의 제 1 축선 방향으로 가장 멀리 배열되는 복수의 컨덕터 조인트들의 그 컨덕터 조인트로부터 하나의 축선 방향들로 적어도 2 m, 예를 들면, 적어도 3 m, 적어도 4 m 또는 적어도 5 m, 그리고 해저 전력 케이블의 제 2 축선 방향으로 가장 멀리 배열되는 복수의 컨덕터 조인트들의 그 컨덕터 조인트로부터 다른 축선 방향들로 적어도 2 m, 예를 들면, 적어도 3 m, 적어도 4 m 또는 적어도 5 m 연장될 수 있다. 따라서, 이 경우에, 상기 조인트 영역은 서로 축선 방향으로 가장 멀리 배열되는 2 개의 컨덕터 조인트들 사이의 범위에 중심이 있게 된다.
상기 조인트 영역은 해저 전력 케이블의 총 길이의 소부분 (minority) 인 축선 방향 연장부 또는 길이를 갖는다. 여러 개의 조인트 영역들의 경우에, 각각의 조인트 영역은 해저 전력 케이블의 총 길이의 소부분인 축선 방향 연장부 또는 길이를 갖는다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 컨덕터 조인트로부터 양쪽 축선 방향들로 최대 1500 m, 예를 들면, 최대 1000 m, 최대 500 m, 최대 300 m, 예를 들면, 최대 200 m, 최대 100 m, 최대 50 m, 최대 40 m, 또는 최대 30 m 연장된다. 여기에서, 상기 조인트 영역은 최대 3000 m, 예를 들면, 최대 2000 m, 최대 1000 m, 최대 600 m, 예를 들면, 최대 400 m, 최대 200 m, 최대 100 m, 최대 80 m, 또는 최대 60 m 의 길이를 갖는다. 여러 개의 조인트 영역들의 경우에, 각각의 조인트 영역은 최대 3000 m, 예를 들면, 최대 2000 m, 최대 1000 m, 최대 600 m, 예를 들면, 최대 400 m, 최대 200 m, 최대 100 m, 최대 80 m, 또는 최대 60 m 의 길이를 가질 수 있다. 이들 길이들은 일반적으로 10 ~ 100 km 사이에서 연장되는 해저 전력 케이블의 길이와 비교하여 여전히 매우 짧다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 메인 아머 와이어들은 전력 코어 주위에 나선형으로 배열되고, 그리고 제 1 레이 (lay) 방향을 갖는다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들은 전력 코어 주위에 나선형으로 배열되고, 그리고 제 2 레이 방향을 갖는다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 제 2 레이 방향은 제 1 레이 방향과 반대이다.
상기 조인트 보강 아머 와이어들의 레이 길이 또는 피치는 전체 비틀림 안정 케이블을 달성하도록 선택된다. 여기에서, 상기 조인트 보강 아머 와이어들의 피치는 메인 아머 와이어들의 피치에 기초하여 선택된다. 이에 따라, 2 개의 층들의 비틀림력들은 균형을 잡거나 심지어 상쇄될 수 있다. 다중 코어 해저 전력 케이블의 경우, 보강 아머 와이어들의 피치는 또한 컨덕터 단면, 컨덕터들의 탄성 계수 및 전력 코어들의 연선 피치 (stranding pitch) 에 기초할 수도 있다. 상기 조인트 보강 아머 와이어들의 피치는, 예를 들면, 메인 아머 와이어들의 피치와 동일하거나 메인 아머 와이어들의 피치 보다 더 클 수도 있다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 메인 아머 와이어들 중 적어도 일부는 강, 특히 아연 도금 강 또는 스테인레스 강, 알루미늄 또는 구리와 같은 금속을 포함한다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들 중 적어도 일부는 강, 특히 아연 도금 강 또는 스테인레스 강, 알루미늄 또는 구리와 같은 금속을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 메인 아머 와이어들 중 일부는 금속으로 제조될 수도 있고, 그리고 상기 메인 아머 와이어들 중 일부는 폴리머 재료와 같은 플라스틱 재료로 제조될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 조인트 보강 아머 와이어들 중 일부는 금속으로 제조될 수도 있고, 그리고 상기 조인트 보강 아머 와이어들 중 일부는 폴리머 재료와 같은 플라스틱 재료로 제조될 수도 있다.
일 실시 형태에 따르면, 각각의 메인 아머 와이어들은 조인트 영역에서 그 길이를 따라서 동일한 재료로 제조된다.
일 실시 형태에 따르면, 상기 전력 코어는 컨덕터 조인트를 각각 갖는 복수의 추가 조인트 영역들을 갖고, 각각의 추가 조인트 영역은 대응하는 추가 조인트 영역에서만 제공되는 각각의 추가 조인트 보강 아머층을 갖고, 각각의 추가 조인트 보강 아머층은 메인 아머 와이어들에 대해 축선 방향으로 잠금되는 복수의 조인트 보강 아머 와이어들을 포함하고, 이에 따라 추가 조인트 보강 아머층들 및 메인 아머층은 추가 조인트 영역들에서만 듀얼층 아머를 형성한다.
일 실시예에 따르면, 약 150 m 내지 약 250 m 의 수심과 같이 심해에 설치될 이들 컨덕터 조인트들 만이 조인트 보강 아머층이 제공된 조인트 영역을 갖는다. 약 70 m ~ 120 m 수심과 같은 보다 얕은 물에 설치될 해저 전력 케이블의 길이는 단일 아머층, 즉 메인 아머층만이 있는 조인트 영역들을 갖는 컨덕터 조인트들을 가질 수 있다.
상기 해저 전력 케이블은 DC 전원 케이블 또는 AC 전원 케이블일 수도 있다. 따라서, 상기 해저 전력 케이블은 하나 이상의 전력 코어들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 청구범위에 사용된 모든 용어들은, 본 명세서에서 달리 명백하게 규정되지 않는다면, 기술 분야에서 이들 용어들의 일상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. 단수 표기의 요소, 장치, 구성요소, 수단 등에 대한 모든 언급 대상들은, 달리 명백하게 규정되지 않는다면, 요소, 장치, 구성요소, 수단 등의 적어도 하나의 일례를 지칭하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.
발명의 개념에 대한 특정 실시 형태들은 이제 첨부 도면들을 참고로 하여, 실시예로써, 설명될 것이다.
도 1 은 해저 전력 케이블의 실시예의 측면도를 개략적으로 도시하고;
도 2 는 외부 서빙 또는 외부 덮개가 제거된 도 1 의 해저 전력 케이블의 측면도를 개략적으로 도시하고;
도 3a 는 A-A 선들을 따라서 도 2 의 해저 전력 케이블의 단면을 개략적으로 도시하고;
도 3b 는 B-B 선들을 따라서 도 2 의 해저 전력 케이블의 단면을 개략적으로 도시하고; 그리고
도 3c 는 C-C 선들을 따라서 도 2 의 해저 전력 케이블의 단면을 개략적으로 도시한다.
발명의 개념은 이제 첨부 도면들을 참고로 하여 이하에서 더 충분히 설명될 것이고, 여기서 전형적인 실시 형태들이 나타난다. 하지만, 발명의 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 그리고 본 명세서에서 제시된 실시 형태들로 한정되는 것으로 이해되어서는 안되고, 오히려, 이들 실시 형태들은 이런 개시가 완전하고 완벽해지고, 그리고 이 분야의 당업자에게 발명의 개념의 범위를 충분히 전달하도록 실시예로서 제공된다. 동일한 도면부호들은 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일한 요소들을 지칭한다.
도 1 은 해저 전력 케이블 (1) 의 실시예를 개략적으로 도시한다. 예시된 해저 전력 케이블은 DC 케이블이지만 대안적으로 다상 AC 케이블일 수 있다. DC 또는 AC 에 관계없이 해저 전력 케이블은 중압 또는 고압 케이블일 수도 있다. 해저 전력 케이블 (1) 은 외부 서빙 또는 외부 덮개 (3) 를 갖는다.
도 2 는 내부 구성 요소들을 노출시키기 위하여 외부 서빙 또는 외부 덮개 (3) 가 제거된 해저 전력 케이블 (1) 을 개략적으로 도시한다. 최외층에 추가하여, 부식 방지층, 예를 들면, 역청층과 같은 외부 서빙 또는 외부 덮개 (3) 내부에 잠재적으로 존재하는 추가 층들도 또한 도시되지 않음에 유의해야 한다. 게다가, 최외 구성 요소들의 내부에서 반경 방향으로 특정 구성 요소들은, 이하에서 명백해지는 바와 같이, 점선들로 표시되어 있다.
해저 전력 케이블 (1) 은 도 2 의 2 개의 A-A 선들 중 어느 하나를 따르는 단면인 도 3a 에 도시된 바와 같이, 전력 코어 (5) 를 포함한다. 전력 코어 (5) 는 컨덕터 (7) 를 포함한다. 컨덕터 (7) 는 구리 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다. 컨덕터 (7) 는, 예를 들면, 솔리드 컨덕터 또는 연선 컨덕터일 수도 있다. 컨덕터 (7) 가 연선 컨덕터인 경우에, 이것은, 예를 들면, 연선 라운드 컨덕터, 세그먼트 (밀리켄) 컨덕터, 컴팩트 컨덕터 또는 프로파일링 컨덕터일 수도 있다. 다른 구성 요소들이 컨덕터 (7) 의 반경 방향 외부에 위치되기 때문에, 컨덕터 (7) 는 도 2 에서 점선으로 도시된다.
컨덕터 (7) 는 접합된다. 따라서, 컨덕터 (7) 는 컨덕터 조인트 (7a) 를 갖는다. 이를 위해, 2 개의 컨덕터 길이들/섹션들은 컨덕터 조인트 (7a) 를 갖는 단일 컨덕터 길이/섹션을 형성하도록 제조하는 동안 접합되었다. 이것은 일반적으로 접합될 각각의 컨덕터의 단부 부분을 노출시키기 위하여 각각의 전력 케이블 길이의 전기 절연 시스템의 단부 부분을 제거하는 것을 수반한다. 전기 절연 시스템은 컨덕터들이 접합된 후에 복원된다. 이렇게 형성된 케이블 조인트는 일반적으로 공장에서 제조된 "공장 조인트"일 수도 있지만, 대안적으로 케이블 설치 중에 현장에서 제조되는 "가요성 조인트"일 수도 있다. 컨덕터 조인트 (7a) 는 여기서 전력 코어 (3) 의 조인트 영역 (R) 으로서 지칭되는 전력 코어 (3) 의 축선 방향 섹션/길이의 일부를 형성한다. 해저 전력 케이블 (1) 은 각각의 컨덕터 조인트 (7a) 를 각각 갖거나 포함하는 하나 또는 복수의 조인트 영역들 (R) 을 포함할 수 있다. 특히, 임의의 컨덕터 조인트 (7a) 는 대응하는 조인트 영역 (R) 을 갖는다.
게다가, 전력 코어 (5) 는 컨덕터 (7) 를 전기적으로 절연하도록 구성된 전기 절연 시스템 (9) 을 포함한다. 전기 절연 시스템 (9) 은 바람직하게는 솔리드 전기 절연 시스템이다. 전기 절연 시스템 (9) 은, 예를 들면, 외부 반도체층 (9a), 상기 외부 반도체층 (9a) 의 내부에서 반경 방향으로 배열된 솔리드 절연층 (9b), 및 상기 솔리드 절연층 (9b) 의 내부에서 반경 방향으로 배열된 내부 반도체층 (9c) 을 포함할 수 있다. 외부 반도체층 (9a) 및 내부 반도체층 (9c) 은, 예를 들면, 카본 블랙과 같은 반도체 분말과 혼합된 가교 중합체 (XLPE) 를 포함할 수 있다. 솔리드 절연층 (9b) 은, 예를 들면, XLPE 를 포함할 수 있다. 외부 반도체층 (9a) 은 전기 접지/접지에 연결되도록 구성될 수도 있다. 해저 전력 케이블 (1) 은 전술된 XLPE-절연 구조물을 갖는 것 대신에, 예를 들면, 일괄 함침 (MI; mass-impregnated) 케이블일 수 있다.
게다가, 해저 전력 케이블 (1) 은 메인 아머층 (11) 을 포함한다. 메인 아머층 (11) 은 전력 코어 (3) 의 외부에서 반경 방향으로 배열된다. 메인 아머층 (11) 은 복수의 메인 아머 와이어들 (11a) 을 포함한다. 메인 아머 와이어들 (11a) 은 전력 코어 (3) 주위에 감겨진다. 메인 아머 와이어들 (11a) 은 전력 코어 (3) 주위에 나선형으로 감겨진다. 메인 아머 와이어들 (11a) 은 메인 아머 와이어 피치로 감겨질 수도 있다. 메인 아머 와이어 피치는 메인 아머 와이어 (11a) 가 전력 코어 (3) 주위에서 1 회전을 완료하는 길이이다. 메인 아머층 (11) 은 전력 코어 (3) 를 따라서 축선 방향으로 연장된다. 메인 아머층 (11) 은, 예를 들면, 해저 전력 케이블 (1) 의 전체 길이를 따라서 해저 전력 케이블 (1) 의 길이의 대부분을 따라서 연장된다.
메인 아머 와이어들 (11a) 은 바람직하게는 금속, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강과 같은 강으로 제조된다.
해저 전력 케이블 (1) 이 다상 AC 케이블인 실시예들에서, 해저 전력 케이블 (1) 은 연선일 수도 있는 복수의 전력 코어들을 포함한다. 이 경우에, 메인 아머 와이어들은 연선 전력 코어들의 외부에서 나선형으로 감겨진다.
해저 전력 케이블 (1) 은 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 을 포함하는 조인트 보강 아머층 (13) 을 포함한다. 조인트 보강 아머층 (13) 은 조인트 영역 (R) 에서만 제공된다. 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 조인트 영역 (R) 에서 메인 아머 와이어들 (11a) 과 층을 이루게 된다. 도 2 의 실시예에서, 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 조인트 영역 (R) 에서 메인 아머 와이어들 (11a) 의 외부에서 반경 방향으로 배열된다. 따라서, 메인 아머 와이어들 (11a) 은 조인트 영역 (R) 에서 점선들로 표시된다. 해저 전력 케이블 (1) 은 메인 아머층 (11) 에 의해서 형성된 임의의 조인트 역역 (R) 의 외부에서 단일층 아머만을, 그리고 임의의 조인트 영역 (R) 에서 이중층 또는 듀얼층 아머를 갖는다. 이중층 아머는 메인 아머 와이어들 (11a) 및 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 에 의해서 형성된다.
조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 바람직하게 메인 아머 와이어들 (11a) 과 동일한 재료로 제조된다. 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 바람직하게는 금속, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강과 같은 강으로 제조된다. 일 변형예에 따르면, 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 중 일부는 폴리머 재료와 같은 플라스틱으로 제조될 수도 있다.
조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 메인 아머 와이어들 (11a) 에 대해 잠금된다. 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 메인 아머 와이어들 (11a) 에 기계적으로 연결될 수도 있다. 예시된 해저 전력 케이블 (1) 은 제 1 금속 링 (15a) 및 상기 제 1 금속 링 (15a) 으로부터 축선 방향으로 이격된 제 2 금속 링 (15b) 을 포함한다. 제 1 금속 링 (15a) 은 컨덕터 (7) 를 따라서 제 1 축선 방향으로 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 거리를 두고 배열된다. 제 2 금속 링 (15b) 은 제 1 축선 방향과 반대인 제 2 축선 방향으로 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 거리를 두고 배열된다. 컨덕터 조인트 (7a) 는, 예를 들면, 제 1 금속 링 (15a) 과 제 2 금속 링 (15b) 사이에 중심에 있거나 본질적으로 중심에 있을 수도 있다. 메인 아머 와이어들 (11a) 은 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 에 연결된다. 메인 아머 와이어들 (11a) 은 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 에 용접될 수도 있다. 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 은 바람직하게는 메인 아머 와이어들 (11a) 과 동일한 재료로 제조될 수도 있다. 제 1 금속 링 (15a) 은 바람직하게 강, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강, 또는 알루미늄으로 제조된다. 제 2 금속 링 (15b) 은 바람직하게 강, 예를 들면, 스테인레스 강 또는 아연 도금 강, 또는 알루미늄으로 제조된다.
각각의 조인트 보강 아머 와이어 (13a) 는 제 1 축선 방향 단부 부분 및 상기 제 1 축선 방향 단부 부분과 반대인 제 2 축선 방향 단부 부분을 갖는다. 각각의 조인트 보강 아머 와이어 (13a) 의 제 1 축선 방향 단부 부분은 제 1 금속 링 (15a) 에 직접 연결되고, 그리고 각각의 조인트 보강 아머 와이어 (13a) 의 제 2 축선 방향 단부 부분은 제 2 금속 링 (15b) 에 직접 연결된다. 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은, 예를 들면, 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 에 용접 또는 납땜될 수도 있다. 도 2 의 실시예에 따르면, 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 은 메인 아머 와이어들 (11a) 의 외부에서 반경 방향으로 배열된다. 제 1 금속 링 (15a) 은 단일 부품으로 제조될 수도 있거나, 설치를 용이하게 하기 위하여 여러 개의 부분들, 예를 들면, 2 개의 절반부들을 포함할 수 있다. 제 2 금속 링 (15b) 은 단일 부품으로 제조될 수도 있거나, 설치를 용이하게 하기 위하여 여러 개의 부분들, 예를 들면, 2 개의 절반부들을 포함할 수 있다. 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 메인 아머층 (11) 의 외부에서 반경 방향으로 배열된다. 따라서, 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 은 메인 아머층 (11) 과 조인트 보강 아머층 (13) 사이에 배열된다. 제 1 금속 링 (15a) 에서 B-B 선들을 따른 해저 전력 케이블 (1) 의 단면을 도시하는 도 3b 는 이런 구성을 보다 상세하게 도시한다. 메인 아머층 (11) 은 내부 아머층을 형성하고, 그리고 조인트 보강층 섹션 (13) 은 조인트 영역 (R) 에서만 메인 아머층 (11) 에 대해 외부층을 형성한다. 조인트 영역 (R) 은 이 실시예에서 제 1 금속 링 (15a) 및 제 2 금속 링 (15b) 에 의해서 한정된 축선 방향으로 연장되는 영역에 의해서 규정된다. 조인트 영역 (R) 의 외부에서, 메인 아머층 (11) 만이 전력 코어 (3) 주위에 제공된다.
메인 아머층에 대해 축선 방향으로 조인트 보강 아머층을 잠금 하기 위한 또 다른 대안은, 예를 들면, 제 1 금속 링 및 제 2 금속 링에 조인트 보강 아머 와이어들을 단지 용접하고, 그리고 제 1 금속 링 및 제 2 금속 링의 축선 방향 이동을 방지 또는 제한하도록 구성된 각각의 반경 방향 정지 구조물들을 제공하는 것이다. 또 다른 대안은 메인 아머층에 대한 조인트 보강 아머층의 축선 방향 변위를 방지하도록 구성된 마찰, 예를 들면, 마찰 부재들을 사용하는 것이다. 이런 마찰 부재들은, 예를 들면, 조인트 보강 아머층 주위에 배열되고, 그리고 조인트 보강 아머층 상에 반경 방향 내측으로 향하는 힘을 가하도록 구성된 로프들 및/또는 테이프들일 수도 있다.
도 3c 는 C-C 선들을 따르는 조인터 영역 (R) 에서의 해저 전력 케이블 (1) 의 단면을 도시한다. 이중층 또는 듀얼층 아머는 여기서 볼 수 있다. 단일층 아머는 조인트 영역 (R) 의 외부의 A-A 선들을 따르는 단면들로 도 3a 에 도시된다.
해저 전력 케이블 (1) 은 복수의 추가 조인트 영역들 (R) 을 포함할 수 있다. 이 경우에, 각각의 추가 조인트 영역 (R) 은 바람직하게는 전술한 구성, 즉 추가 조인트 보강 아머층이 추가 조인트 영역들에서만 존재하는 메인 아머층 (11) 과 층을 이루는 전술한 구성을 갖는다.
발명의 개념은 주로 몇몇 실시예들을 참고로 하여 전술되었다. 하지만, 이 분야의 당업자에 의해서 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 전술한 실시 형태들 외에 다른 실시 형태들은, 첨부된 청구범위에 의해서 규정된 바와 같이, 발명의 개념의 범위 내에서 동일하게 가능하다.

Claims (15)

  1. 해저 전력 케이블 (1) 로서,
    컨덕터 (7) 를 포함하는 전력 코어 (3) 로서, 상기 컨덕터 (7) 는 상기 전력 코어 (3) 의 조인트 영역 (R) 에서 컨덕터 조인트 (7a) 를 갖는, 상기 전력 코어 (3),
    상기 전력 코어 (3) 주위에 배열되고 상기 전력 코어 (3) 의 축선 방향으로 연장되는 복수의 메인 아머 와이어들 (11a) 을 포함하는 메인 아머층 (11), 및
    상기 메인 아머 와이어들 (11a) 에 대해 축선 방향으로 잠금되는 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 을 포함하는 조인트 보강 아머층 (13) 을 포함하고,
    상기 조인트 보강 아머층 (13) 은 상기 조인트 영역에서만 제공되고, 그리고 상기 메인 아머층 (11) 과 층을 이루어 배열되고, 이에 따라 상기 조인트 보강 아머층 (13) 및 상기 메인 아머층 (11) 은 상기 조인트 영역 (R) 에서만 듀얼층 아머를 형성하고,
    상기 듀얼층 아머는 상기 컨덕터 조인트 (7a) 에 걸쳐서 제공되고, 그리고 상기 컨덕터 조인트 (7a) 를 가로 질러서 축선 방향으로 연장되는, 해저 전력 케이블 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨덕터 (7) 의 제 1 축선 방향으로 상기 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 축선 방향 거리에서 상기 전력 코어 (3) 주위에 배열된 제 1 금속 링 (15a) 을 포함하고,
    상기 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 각각의 제 1 축선 방향 단부 부분 및 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 제 1 금속 링 (15a) 에 연결되는, 해저 전력 케이블 (1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 및 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 제 1 금속 링 (15a) 에 용접되는, 해저 전력 케이블 (1).
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 컨덕터 (7) 의 제 2 축선 방향으로 상기 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 축선 방향 거리에서 상기 전력 코어 (3) 주위에 배열된 제 2 금속 링 (15b) 을 포함하고,
    상기 제 2 축선 방향은 상기 제 1 축선 방향의 반대이고,
    상기 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 각각의 제 2 축선 방향 단부 부분 및 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 제 2 금속 링 (15b) 에 연결되는, 해저 전력 케이블 (1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 및 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 제 2 금속 링 (15a) 에 용접되는, 해저 전력 케이블 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 상기 메인 아머층 (11a) 의 외부에서 반경 방향으로 배열되는, 해저 전력 케이블 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 상기 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 양쪽 축선 방향들로 적어도 2 m, 예를 들면, 적어도 3 m, 적어도 4 m 또는 적어도 5 m 연장되는, 해저 전력 케이블 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 상기 컨덕터 조인트 (7a) 로부터 양쪽 축선 방향들로 최대 1500 m, 예를 들면, 최대 1000 m, 최대 500 m, 최대 300 m, 예를 들면, 최대 200 m, 최대 100 m, 최대 50 m, 최대 40 m, 또는 최대 30 m 연장되는, 해저 전력 케이블 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 전력 코어 (3) 주위에 나선형으로 배열되고, 그리고 제 1 레이 (lay) 방향을 갖는, 해저 전력 케이블 (1).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 은 상기 전력 코어 (3) 주위에 나선형으로 배열되고, 그리고 제 2 레이 방향을 갖는, 해저 전력 케이블 (1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 레이 방향은 상기 제 1 레이 방향과 반대인, 해저 전력 케이블 (1).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 아머 와이어들 (11a) 중 적어도 일부는 강, 특히 아연 도금 강 또는 스테인레스 강, 알루미늄 또는 구리와 같은 금속을 포함하는, 해저 전력 케이블 (1).
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 중 적어도 일부는 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 과 동일한 재료의 금속을 포함하는, 해저 전력 케이블 (1).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 메인 아머 와이어들 (11a) 은 상기 조인트 영역 (R) 에서 그 길이를 따라서 동일한 재료로 제조되는, 해저 전력 케이블 (1).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 코어 (3) 는 컨덕터 조인트 (7a) 를 각각 갖는 복수의 추가 조인트 영역들 (R) 을 갖고,
    각각의 추가 조인트 영역 (R) 은 대응하는 추가 조인트 영역 (R) 에서만 제공되는 각각의 추가 조인트 보강 아머층 (13) 을 갖고,
    각각의 추가 조인트 보강 아머층 (13) 은 상기 메인 아머 와이어들 (11a) 에 대해 축선 방향으로 잠금되는 복수의 조인트 보강 아머 와이어들 (13a) 을 포함하고, 이에 따라 상기 추가 조인트 보강 아머층들 (13) 및 상기 메인 아머층 (11) 은 상기 각각의 추가 조인트 영역들 (R) 에서만 듀얼층 아머를 형성하는, 해저 전력 케이블 (1).
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