KR20240002940A - 해저 전력 케이블용 해저 연결박스 - Google Patents

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KR20240002940A
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subsea power
power cable
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마치에이 야즈가르
그레고어 빌터무트
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엔케이티 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

해저 전력 케이블들용 해저 연결 박스
적어도 하나의 해저 전력 케이블 코어(9, 15)를 각각 포함하는 해저 전력 케이블들의 시스템을 연결하기 위한 해저 연결 박스(3)로서, 상기 해저 연결 박스(3)는:
케이싱 (5)으로서,
상기 케이싱(5)은 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된 N개의 제1 개구들(7a)을 갖고, N은 1 이상의 정수이고,
상기 케이싱(5)은 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된 K개의 제2 개구들(7b)을 갖고, K는 1보다 큰 정수인, 상기 케이싱(5);
상기 케이싱 (3) 내부에 배치된 종단 박스 (6)로서,
상기 종단 박스(6)는 제1 그룹의 개구들 및 제2 그룹의 개구들을 포함하는 하우징(4)을 갖고,
상기 제1 그룹의 개구들 각각은 상기 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어(9)를 수용하도록 구성되고, 상기 제2 그룹의 개구들 각각은 상기 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어(15)를 수용하도록 구성되는, 상기 종단 박스(6); 및
상기 종단 박스(6) 내에 배치된 L개 세트들의 커넥터들로서, L은 상기 해저 전력 케이블들의 시스템의 전기 위상들 또는 극들의 수와 동일한 정수이고, 상기 L개 세트들 각각에 대해, 상기 커넥터들는 서로 전기적으로 상호연결되고, 상기 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 대응하는 전기 위상들 또는 극들의 해저 전력 케이블 코어들과 상기 K개의 해저 전력 케이블들의 제 2 세트를 연결하도록 구성되는, 상기 L개 세트들의 커넥터들을 포함하는, 해저 연결 박스(3).

Description

해저 전력 케이블용 해저 연결박스{SUBMARINE CONNECTION BOX FOR SUBMARINE POWER CABLES}
본 발명은 일반적으로 해저 전력 케이블 액세서리들에 관한 것이다.
해상 풍력 발전 단지(offshore wind farms)는, 전형적으로 해저 어레이 케이블(submarine array cable)에 의해 해상 변전소 (offshore substation) 에 연결되는 복수의 풍력 터빈들을 포함하며, 이로부터 해저 송전 케이블이 육상으로 전력을 전송한다.
전형적으로, 풍력 터빈들은 데이지-체인 구성으로 연결된다. 따라서, 각각의 어레이 케이블은 인접한 풍력 터빈 플랫폼들 사이에 현수된다.
이러한 구성의 단점은 연결에 많은 케이블 길이가 요구된다는 것이다. 또한, 이는 풍력 터빈 플랫폼들에 어레이 케이블을 부착하기 위해 해저 부표들(subsea buoys) 및 굽힘 보강재(bend stiffeners)와 같은 많은 수의 액세서리들을 필요로 한다.
본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 문제점들을 해결하거나 적어도 완화하는 해저 연결 박스 (connection box) 를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 제1 양태에 따르면, 적어도 하나의 해저 전력 케이블 코어를 각각 포함하는 해저 전력 케이블들의 시스템을 연결하기 위한 해저 연결박스가 제공되며, 상기 해저 접속박스는; 케이싱으로서, 상기 케이싱은 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된 N개의 제1 개구들을 갖고, N은 1 이상의 정수이고, 상기 케이싱은 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된 K개의 제2 개구들을 갖고, K는 1보다 큰 정수인, 상기 케이싱; 상기 케이싱 내에 배열된 종단박스(termination box) 로서, 상기 종단박스는 제1 그룹의 개구들, 및 제2 그룹의 개구들을 포함하는 하우징을 갖고, 상기 제1 그룹의 개구들 각각은 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어를 수용하도록 구성되고, 상기 제2 그룹의 개구들 각각은 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어를 수용하도록 구성하도록 구성되는, 상기 종단박스; 및 상기 종단박스에 배열된 L개 세트들의 커넥터들로서, L은 해저 전력 케이블들의 상기 시스템의 전기 위상들 또는 극들의 수와 동일한 정수이고, 상기 L개 세트들 각각에 대하여, 상기 커넥터들은 서로 전기적으로 상호연결되고 상기 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 과 상기 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 대응하는 전기 위상들 또는 극들의 해저 전력 케이블 코어들을 연결하도록 구성된, 상기 L개 세트들의 커넥터들을 포함한다.
연결 박스는 예를 들어, 어레이 케이블들과 같은 K개의 해저 전력 케이블들 각각의 일 단부를 연결 박스에 연결하고, K개의 해저 전력 케이블들 각각의 타 단부를 K개의 풍력 터빈들과 같은 K개의 해상 전력원들 각각에 연결할 수 있다. 따라서 연결 박스는 여러 개의 해상 전력원들로부터 전력을 수집하는 데 사용된다. 또한, 연결 박스는 해저면(seabed)에서 K개의 해저 전력 케이블들로부터의 전력을 해상 변전소를 향해 중계하는 적어도 하나의 해저 전력 케이블, 또한 어레이 케이블의 연결을 가능하게 한다. 따라서, 연결 박스를 사용하는 해상 설비의 어레이 케이블들은 해상 전력원들 사이에서 데이지 체인으로 연장되지 않는다. 대신에, N+K-1개까지의 어레이 케이블들이 연결 박스에 의해 수중 수집될 수 있고, 이는 차례로 해저면 상에서만 연장되는 어레이 케이블에 의해 다른 연결 박스에 연결될 수 있고, 풍력 터빈들에 연결된 N+K-1 또는 N+K-2 어레이 케이블들 등에 또한 연결되어, 해상 변전소까지 이어질 수 있다. 어레이 케이블들은, 다른 해상 전력원으로 다시 이어지는 대신에, 단지 해상 전력원으로부터 해저면으로 현수되거나, 또는 해저면을 따라 그들의 전체 길이를 따라 연장되도록 요구될 것이기 때문에, 실질적인 케이블 길이가 절약될 수 있다. 따라서, 액세서리들의 절반은, 예를 들어 굽힘 보강재들(bend stiffeners), 해저 부표들(subsea buoys), 및 종단들(terminations)도 절약될 수 있다.
제1 세트의 해저 전력 케이블들은 AC 또는 DC 해저 전력 케이블들일 수 있다.
제1 세트의 해저 전력 케이블들은 중전압 또는 고전압 해저 전력 케이블들일 수 있다.
제2 세트의 해저 전력 케이블들은 AC 또는 DC 해저 전력 케이블들일 수 있다.
제2 세트의 해저 전력 케이블들은 중전압 또는 고전압 해저 전력 케이블들일 수 있다.
일 실시예에 따르면, N은 2이고, K는 2이다.
N은 일부 예에 따르면 2 초과, 예를 들어 3, 4, 5 또는 6일 수 있다.
K는 일부 예에 따르면 2 초과, 예를 들어 3, 4, 5 또는 6일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 커넥터들은 T자형이다.
일 실시예에 따르면, 각각의 T자형 커넥터의 스템은 해저 전력 케이블 코어를 수용하도록 구성된 암 (female) 커넥터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 스템 내의 각각의 암 커넥터는 응력 콘(stress cone)을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 각각의 T자형 커넥터는 스템으로부터 아암들로 연장되는 케이블 러그(cable lug), 및 케이블 러그에 연결되는 접촉 볼트를 포함한다.
일 실시예에 따르면, T자형 커넥터들 중 일부의 아암들 중 하나는 수 (male) 커넥터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, T자형 커넥터들 중 일부의 아암들 중 하나는 다른 T자형 커넥터의 아암들 중 하나의 수 커넥터에 연결된 암 커넥터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, N개 및 K개 해저 전력 케이블들은 AC 전력 케이블들이고 T자형 커넥터들은 3 컬럼들로 배열되거나, 또는 N개 및 K개 해저 전력 케이블들은 DC 전력 케이블들이고 T자형 커넥터들은 2 컬럼들로 배열된다.
따라서, N개 및 K개 해저 전력 케이블들이 3상 AC 전력 케이블들이라면, L=3이고, 전기적으로 상호연결된 커넥터들의 3개의 세트들은 3개의 컬럼들로 배열될 수 있다.
N개 및 K개 해저 전력 케이블들이 DC 전력 케이블들이라면, N개 및 K개 해저 전력 케이블들은 2개의 극들(poles)을 포함하고, 따라서 L=2이다. 전기적으로 상호접속된 커넥터들의 2개의 세트들은 이 경우에 2개의 컬럼들로 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 컬럼은 N+K개의 T자형 커넥터들을 포함한다.
본 개시내용의 제2 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 연결 박스, 및 N+K개의 해저 전력 케이블들을 포함하는 해저 전력 케이블 조립체가 제공되고, 해저 전력 케이블들 중 N개는 N개의 제1 개구들 중 각각의 하나를 통해 케이싱 내로 연장되고, 해저 전력 케이블들 중 K개는 K개의 제2 개구들 중 각각의 하나를 통해 케이싱 내로 연장된다.
일 실시예에 따르면, N+K개 해저 전력 케이블들은 AC 전력 케이블들이고, 여기서 3 개의 컬럼들 각각의 T자형 커넥터들은 동일한 전기적 위상의 해저 전력 케이블 코어들에 연결되고, 또는 N+K개 해저 전력 케이블들은 DC 전력 케이블들이고, 여기서 2 개의 컬럼들 각각의 T자형 커넥터들은 동일한 극성을 갖는 해저 전력 케이블 코어들에 연결된다.
따라서, AC 전력 케이블 케이스에서, 각각의 컬럼은 각각의 전기 위상을 나타내고, 컬럼 내의 모든 커넥터들은 대응하는 전기 위상의 해저 전력 케이블 코어들에 연결된다. DC 전력 케이블 케이스에서, 각각의 컬럼은 각각의 극을 나타내고, 컬럼 내의 모든 커넥터들은 대응하는 극 또는 극성의 해저 전력 케이블 코어들에 연결된다.
본 개시내용의 제3 양태에 따르면, 복수의 풍력 터빈들, 해상 변전소, 제2 양태에 따른 복수의 해저 전력 케이블 조립체들을 포함하는 해상 풍력 발전단지 (offshore wind farm) 가 제공되고, 각각의 연결 박스에 대해, 연결 박스에 연결된 K+N개의 해저 전력 케이블들 중 대부분은 각각의 풍력 터빈에 연결되고, 연결 박스에 연결된 N개의 해저 전력 케이블들 중 적어도 하나는 다른 연결 박스에 연결되며, 연결 박스들 중 하나에 연결된 N개의 해저 전력 케이블들 중 하나는 해상 변전소에 연결된다.
위 단락에서 연결됨은 직접 연결됨을 의미한다.
일 실시예에 따르면, 각각의 연결 박스에 대해, 연결 박스에 및 풍력 터빈에 연결된 해저 전력 케이블들 각각은 동적(dynamic) 해저 전력 케이블이고, 연결 박스에 연결된 N개의 해저 전력 케이블들 중 적어도 하나는 정적(static) 해저 전력 케이블이다.
일반적으로, 특허청구범위에서 사용되는 모든 용어들은 본 명세서에서 명백하게 다르게 정의되지 않는 한, 이 기술 분야에서의 통상의 의미에 따라 해석되어야 한다. "엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등"에 대한 모든 참조들은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등의 적어도 하나의 예를 지칭하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 예로서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 케이싱이 부분적으로 제거된 해저 연결 박스를 포함하는 해저 전력 케이블 조립체의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 연결 박스 내부의 종단 박스의 내부를 노출시키기 위해 종단 박스의 하우징이 부분적으로 제거된 종단 박스의 확대도를 도시한다.
도 3은 암 커넥터를 갖는 아암을 포함하는 T자형 커넥터의 종단면을 도시한다.
도 4는 2개의 상호연결된 T자형 커넥터들의 종단면을 도시하며, 이들 중 하나는 도 3에 도시된 T자형 커넥터이고, 다른 하나는 수 커넥터를 갖는 아암을 갖는 T자형 커넥터이다.
도 5는 복수의 해저 전력 케이블 조립체들을 포함하는 해상 풍력 발전단지를 개략적으로 도시한다.
이하, 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 기재된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 철저하고 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 유사한 도면번호들은 설명 전체에서 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1은 해저 전력 케이블 조립체(1)의 예를 도시한다.
해저 전력 케이블 조립체(1)는 N+K개의 해저 전력 케이블들을 상호 연결하도록 구성된 연결 박스(3)를 포함한다.
N+K개의 해저전력 케이블들 각각은 적어도 하나의 해저전력 케이블 코어를 포함한다.
각각의 해저 전력 케이블 코어는 도체, 도체 주위에 배치된 절연 시스템, 및 절연 시스템 주위에 배치된 차수층(water blocking layer)을 포함한다. 차수층은 중합체 외장 및/또는 납 외장, 구리 외장, 알루미늄 외장, 스테인리스 강 외장과 같은 금속 외장, 전술한 금속들 중 하나를 포함하는 합금을 포함하는 외장(sheath) 등을 포함할 수 있다.
N은 1 이상의 정수이다. 본 예에서, N=2이다. K는 2 이상의 정수이다. 본 예에서, K = 2이다.
해저 전력 케이블 조립체(1)는 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트(도 1에 도시되지 않음) 및 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트를 포함한다.
해저 연결 박스(3)는 케이싱(5)을 포함한다. 해저 연결 박스(3)의 내부를 노출시키기 위해 케이싱(5)의 일부가 도 1에서 제거되었다.
예시된 케이싱(5)은 제1 면(5a) 및 제2 면(5b)을 갖는다. 제 2 면(5b)은 본 예에서 제 1 면(5a)에 대향하여 배열된다.
해저 연결 박스(3)는 케이싱(5) 내부에 배치되는 종단 박스(6)를 포함한다. 종단 박스(6)는 하우징(4)을 갖는다.
종단 박스(6)는 제1 면(5a)과 제2 면(5b) 사이에 배열된 예에 따른 것이다.
제 1면(5a)에는 N개의 제 1개구들(7a)이 형성된다. N개의 제1 개구들(7a)은 제1 면(5a)을 통해 연장되며, 즉, 그들은 제1 관통 개구들이다. N개의 제1 개구들(7a) 각각은 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된다.
N개의 제1 개구들(7a) 각각은 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용한다.
해저 전력 케이블들 각각은 각각의 굽힘 제한기(bend restrictor)(도시되지 않음)에 의해 둘러싸인다. 각각의 굽힘 제한기는 예를 들어 나사들과 볼트들에 의해 제1면(5a)에 연결된다.
해저 연결 박스(3) 내부에는 제1세트의 N개의 해저 전력 케이블 각각의 적어도 하나의 해저 전력 케이블 코어(9)가 노출되어 있다.
N개의 해저 전력 케이블들은 아머될(armoured) 수 있다. 따라서, N개의 해저 전력 케이블들 각각은 하나 이상의 아머 층(armor layer)들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 아머 층들은 해저 연결 박스(3)에 부착된다. 해저 연결 박스(3)는 각각의 제1 개구(7a) 주위에서 제1 면(5a)에 장착된 N개의 클램핑 플랜지들(11)을 포함할 수 있다. 클램핑 플랜지들(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 케이싱(5)의 내부에 배치될 수 있다. N개의 클램핑 플랜지들의 각각은 그 자체와 제 1 면 (5a) 사이에 아머 와이어들을 클램핑한다. 대안적으로, 아머 와이어들은 해저 연결 박스(3)에, 예를 들어 용접 슬리브들에 용접될 수 있다.
제2 면(5b)에는 K개의 제2 개구들(7b)이 구비된다. K개의 제2 개구들(7b)은 제2 면(5b)을 통해 연장되며, 즉 이들은 제2 관통 개구들이다. K개의 제2 개구들(7b) 각각은 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용하도록 구성된다.
본 예에서, K개의 제2 개구들(7b) 각각은 K개의 해저 전력 케이블들의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블을 수용한다. K개의 해저 전력 케이블들 각각은 각각의 굽힘 제한기(13)에 의해 둘러싸인다. 각각의 굽힘 제한기(13)는 예를 들어 나사들과 볼트들에 의해 제2면(5b)에 연결된다.
해저 연결박스(3) 내부에는 제2세트의 K개의 해저전력케이블 각각의 적어도 하나의 해저전력케이블 코어(15)가 노출된다.
K개의 해저 전력 케이블은 아머될 수 있다. 따라서, K개의 해저 전력 케이블들 각각은 하나 이상의 아머 층들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 아머 층들은 해저 연결 박스(3)에 부착된다. 해저 연결 박스(3)는 각각의 제2 개구(7b) 주위에서 제2 면(5b)에 장착된 K개의 클램핑 플랜지들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. K개의 클램핑 플랜지들 각각은 그 자체와 제2 면(5b) 사이에 아머 와이어들을 클램핑한다. 대안적으로, 아머 와이어들은 해저 연결 박스(3)에, 예를 들어 용접 슬리브들에 용접될 수 있다.
N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 해저 전력 케이블 코어들(9)은 N개의 제1 개구들(7a)로부터 종단 박스(6) 내로 연결된다. 종단 박스(6)의 하우징(4)은 제1 그룹의 개구들(도시되지 않음)을 포함하고, 이들 각각은 N개의 해저 전력 케이블들의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어(9)를 수용하도록 구성된다. 제1 그룹의 개구들은 관통 개구들이다.
제2 세트의 K개의 해저 전력 케이블들의 해저 전력 케이블 코어들(15)은 K개의 제2 개구들(7b)로부터 종단 박스(6) 내로 연결된다. 종단 박스(6)의 하우징(4)은 제2 그룹의 개구들(6c)을 포함하고, 이들 각각은 제2 세트의 K개의 해저 전력 케이블들의 각각의 해저 전력 케이블 코어(15)를 수용하도록 구성된다. 제2 그룹의 개구들은 관통 개구들이다.
본 예에 따르면, 종단 박스(6)는 제1 면(5a)을 면하는 제1 박스 단부(6a)를 갖는다. 제1 박스 단부(6a)는 각각의 해저 전력 케이블 코어(9)를 수용하도록 각각 구성되는 제1 그룹의 개구들을 포함한다.
본 예에 따르면, 종단 박스(6)는 제2 면(5b)을 면하는 제2 박스 단부(6b)를 갖는다. 제2 박스 단부(6b)는 각각의 해저 전력 케이블 코어(15)를 수용하도록 각각 구성되는 제2 그룹의 개구들을 포함한다.
해저 전력 케이블 코어들(9)은 제1 박스 단부(6a)에 대해 밀봉된다. 예를 들어, 종단 박스(6)는 해저 전력 케이블 코어들(9)의 각각의 하나 주위에 억지 끼워맞춤(tight fit)으로 배열된 탄성 환형 부재들을 포함할 수 있으며, 또한 종단 박스(6) 내로의 수분 침투를 방지하기 위해 제1 박스 단부(6a)에 대해 밀봉한다. 대안적으로, 각각의 해저 전력 케이블 코어(9)의 차수층은 그의 전체 원주를 따라 제1 그룹의 개구들 중 각각의 하나 주위에서 종단 박스(6)에 용접되거나 납땜될 수 있다.
해저 전력 케이블 코어들(15)은 제2 박스 단부(6b)에 대해 밀봉된다. 예를 들어, 종단 박스(6)는 해저 전력 케이블 코어들(15) 중 각각의 하나 주위에 억지 끼워맞춤으로 배열되는 탄성 환형 부재들을 포함할 수 있고, 또한 종단 박스(6) 내로의 수분 침투를 방지하기 위해 제2 박스 단부(6b)에 대해 밀봉한다. 대안적으로, 각각의 해저 전력 케이블 코어(15)의 차수층은 그의 전체 원주를 따라 제2 그룹의 개구들 중 각각의 하나 주위에서 종단 박스(6)에 용접되거나 납땜될 수 있다.
종단박스(6)는 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)이 종단 박스(6) 내에 설치되었을 때 수밀(watertight)이다.
연결 박스(3)는 케이싱(5) 내부에 배치된 광섬유 스플라이스 박스(17)를 포함할 수 있다. 광섬유 스플라이스 박스 (17) 는 바람직하게는 수밀 방식으로 N개 및 K개 해저 전력 케이블들의 스플라이스된 광섬유 케이블들 (21) 을 유지하도록 구성된다. 이 광섬유 케이블들(21)은 제 1 면(5a) 및 제 2 면(5b)으로부터 상기 광섬유 스플라이스 박스(17)로 연장될 수 있다. 종단 박스 (1) 는 광섬유 스플라이스 박스 (17) 가 장착되는 내부 프레임 (19) 을 포함할 수도 있다.
연결 박스(3)는 리프팅 러그(1a, 1b)를 포함할 수 있다. 리프팅 러그(1a, 1b)는 케이싱(5)의 상단부에 배치될 수 있다. 리프팅 러그(1a, 1b)는 케이싱(5)의 각각의 단부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1면(5a)으로부터 제1리프팅 러그(1a)가 연장되고, 제2면(5b)으로부터 제2리프팅 러그(1b)가 연장될 수 있다. 리프팅 러그들(1a, 1b)은 예를 들어 설치 과정 중에 연결 박스(1)를 상승시키기 위해 사용된다.
연결 박스(3)는 예를 들어 대체로 직육면체 형상을 가질 수 있거나, 또는 삼각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결 박스(3)는 세장형의 일반적으로 직사각형 형상을 가지며, 제1 면(5a)은 제1 축방향 단부면일 수 있고, 제2 면(5b)은 제2 축방향 단부면일 수 있다. 일반적으로, 연결 박스는 임의의 다면체 형상을 가질 수 있고, 제1 면과 제2 면은 서로 반대편에 배치될 필요는 없다. 제1 면 및 제2 면은 예를 들어 다면체의 면들 중 임의의 면일 수 있고, 심지어 동일한 면일 수 있다. 면은 평면이거나 불규칙할 수 있다. 또한, 일부 예들에 따르면, N개의 제1 개구들의 제1 서브세트는 하나의 면에 배치될 수 있고, 제1 서브세트로부터 분리된 N개의 제1 개구들의 제2 서브세트는 다른 면에 배치될 수 있다. 일부 예들에 따르면, K개의 제2 개구들의 제1 서브세트는 일 면에 배치될 수 있고, K개의 제2 개구들의 제1 서브세트로부터 분리된 K개의 제2 개구들의 제2 서브세트는 다른 면에 배치될 수 있다.
해저전력케이블 어셈블리(1)가 해저면에 설치되면, 연결 박스(3)의 케이싱(5)은 해수로 채워진다.
도 2는 내부를 노출시키기 위해 하우징이 부분적으로 제거된 종단 박스(6)의 확대도를 도시한다.
종단 박스(6)는 전기적으로 상호연결된 커넥터(23)의 L개 세트들을 포함한다. 따라서, L개의 세트들 각각에서, 그 세트 내의 커넥터들(23)은 서로 전기적으로 상호연결된다.
L개 세트들의 커넥터들(23) 각각은 제1 세트의 해저 전력 케이블들의 해저 전력 케이블 코어(들)(9)를 제2 세트의 해저 전력 케이블들의 해저 전력 케이블 코어들(15)과 연결하도록 구성된다. 커넥터들(23)의 L개의 세트들 각각은 특정 전기 위상 또는 극을 나타낸다. 동일한 전기 위상 또는 극을 나타내는 모든 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)은 대응하는 세트의 커넥터(23)들에 연결된다.
커넥터들(23)은 해저 전력 케이블들의 시스템이 3상 교류 전력 케이블 시스템인 경우에 3개의 컬럼들로 배치될 수 있다. 각각의 컬럼 내의 커넥터들(23)은 서로 전기적으로 상호연결되고, L=3일 때 3개의 세트 중 각각의 하나를 나타낸다.
제1 세트의 N개의 해저 전력 케이블들 및 제2 세트의 K개의 해저 전력 케이블들이 AC 전력 케이블들이면, 컬럼들 각각은 공통 전기 위상을 갖는 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)에 연결된다. 예를 들어, 3상 시스템에서, 위상 A에 연결된 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)은 모두 3개의 컬럼들 중 제1컬럼을 형성하는 커넥터들에 연결되고, 위상 B에 연결된 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)은 모두 3개의 컬럼들 중 제2컬럼을 형성하는 커넥터들에 연결되고, 위상 C에 연결된 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)은 모두 3개의 컬럼들 중 제3컬럼을 형성하는 커넥터들에 연결된다.
커넥터들(23)은 해저 전력 케이블들의 시스템이 DC 전력 케이블 시스템인 경우에 2개의 컬럼들에 배치될 수 있다. 각각의 컬럼 내의 커넥터들(23)은 서로 전기적으로 상호연결되고, L=2일 때 2개의 세트들 중 각각의 하나를 나타낸다.
제1 세트의 N개의 해저 전력 케이블들 및 제2 세트의 K개의 해저 전력 케이블들이 DC 전력 케이블들인 경우, 2개의 컬럼들 각각은 공통 극성을 갖는 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)에 연결된다. 예를 들어, 양극(positive pole)인 각 해저 전 력케이블 코어(9, 15)는 2개의 컬럼들 중 제1컬럼을 이루는 커넥터들에 연결되고, 음극( negative pole) 인 각 해저 전력 케이블 코어(9, 15)는 2개의 컬럼들 중의 제2컬럼을 이루는 커넥터들에 연결된다.
각각의 컬럼은 N+K개의 상호연결된 커넥터들(23)를 포함한다.
커넥터들(23)은 T자형 일 수 있다. T자형 커넥터들(23)는 각각의 컬럼에서 교대로 연결되는 2개의 상이한 유형들일 수 있다. 이 2개의 유형들은 타입 1 및 타입 2 T자형 커넥터들로 지칭될 수 있다.
타입 1 T자형 커넥터들(23-1)의 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 T자형 커넥터(23-1)는 스템(23a) 및 2개의 아암(23b-1, 23c-1)을 갖는다. 스템(23a)은 해저 전력 케이블 코어(9 또는 15)를 수용하도록 구성된 암 커넥터를 포함한다. 각각의 아암(23b-1, 23c-1)은 암 커넥터를 포함한다.
스템(23a) 내의 암 커넥터는 응력 콘(stress cone)(23d)을 포함한다. 응력 콘(23d)은 해저 전력 케이블 코어(9, 15)를 둘러싸도록 구성되며, 여기서 해저 전력 케이블 코어(9, 15)의 절연 시스템의 외부 반전도성 층은 이 영역에서의 전기장을 제어하기 위해 제거되었다.
T자형 커넥터(23-1)는 해저 전력 케이블 코어(9, 15)의 도체의 단부가 기계적 및 전기적으로 고정되는 연결 피스(24)를 포함하는 케이블 러그(23e)를 포함한다.
케이블 러그(23e)는 스템(23a)으로부터 아암들(23b-1, 23c-1)로 연장된다. T자형 커넥터(23-1)는 또한 케이블 러그(23e)에 연결된 접촉 볼트(23f)를 포함한다. 접촉 볼트(23f)는 T자형 커넥터(23-1)를 그의 아암들 중 하나에 수 커넥터를 포함하는 다른 T자형 커넥터에 연결하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 타입 2 T자형 커넥터인 T자형 커넥터(23-2)에 연결된 T자형 커넥터(23-1)를 도시한다. T자형 커넥터(23-2)는 스템(23d) 및 2개의 아암들(23b-2, 23c-2)을 갖는다. 아암(23b-2)은 수 커넥터를 포함한다. 이러한 수 커넥터는, 도 4에 도시된 바와 같이, T자형 커넥터(23-1)의 아암(23c-1)의 암 커넥터에 연결될 수 있다.
T자형 커넥터(23-2)의 다른 아암(23c-2)은 암 커넥터일 수 있다. 이 암 커넥터는 다른 T자형 커넥터(23-2)의 아암의 수 커넥터에 연결될 수 있거나, 도 4에 도시된 예에서와 같이, 플러깅될 수 있다.
종단 박스(6)에 사용되는 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)의 수는 정수들 N 및 K, 및 전기 상들 또는 극들의 수에 의존한다.
도 5는 해상 풍력 발전 단지(25)를 도시한다. 해상 풍력 발전 단지(25)는 복수의 풍력 터빈들(27a-27n)을 포함한다. 풍력 터빈들(27a-27n)은 부유식 풍력 터빈들이거나 해저면에 설치된 플랫폼에 세워진 풍력 터빈들일 수 있다.
해상 풍력 발전 단지(25)는 복수의 해저 전력 케이블 조립체들(1)을 포함한다.
해양 풍력 발전 단지(25)는 해상 변전소(31)를 더 포함한다. 해상 변전소(31)는 풍력 터빈들(27a-27n)에 연결된다.
각각의 연결 박스(3)는 복수 개의 풍력 터빈들(27a~27n)에 연결된다. 또한, 각각의 연결 박스(3)는 해저 전력 케이블에 의해 다른 연결 박스(3)에 연결되고, 연결 박스들(3) 중 하나는 해저 전력 케이블에 의해 해상 변전소(31)에 연결된다.
도 5의 예에서, N=2 및 K=2이다. 좌측의 연결 박스(3)는 각각의 해저 전력 케이블(29a-29c)을 통해 3개의 풍력 터빈들(27a-27c)에 연결되고, 해저 전력 케이블(29d)을 통해 다른 연결 박스(3)에 연결된다. 따라서, 해저 전력 케이블들(29a-29c) 각각은 하나의 단부에서 각각의 풍력 터빈(27a-27c)에서 종단되고, 다른 단부에서 종단 박스(6)에서 종단된다. 최좌측 연결 박스(3)의 종단 박스(6)에서 해저 전력 케이블(29d)이 일단에서 종단된다.
해저 전력 케이블들(29a-29c)은 동적 해저 전력 케이블들일 수 있다. 해저 전력 케이블(29d)은 정적 해저 전력 케이블 또는 동적 해저 전력 케이블일 수 있다.
우측의 연결 박스(3)에는 두 개의 풍력 터빈들(27n-1, 27n)이 연결되어 있다. 또, 이 연결 박스(3)는, 좌측의 연결 박스(3)와 직간접적으로 해저 전력 케이블(29e)을 통해 연결되어 있다. 따라서, 해저 전력 케이블(29e)은 최우측 연결 박스(3)의 종단 박스(6)에서 종단된다. 이 최우측의 연결 박스(3)는 해저 전력 케이블(29f)에 의해 해상 변전소(31)에 연결되어 있다. 따라서, 해저 전력 케이블(29f)은 최우측 연결 박스(3)의 종단 박스(6)에서 일단부에서 종단된다. 해저 전력 케이블(29f)은 그 다른 단부에서 해상 변전소(31)에서 종단된다.
연결 박스들(3)이 총 4개 초과의 제1 및 제2 개구들(7a, 7b)로 설계되면, 추가적인 풍력 터빈 연결들이 이루어질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상을 몇 가지 예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 개시된 실시예들 이외의 다른 실시예도 본 발명의 범위 내에서, 본 발명의 청구범위에 의해 정의되는 바와, 동일하게 가능하다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 해저 전력 케이블 코어(9, 15)를 각각 포함하는 해저 전력 케이블들(29a-29f)의 시스템을 연결하기 위한 해저 연결 박스(3)로서, 상기 해저 연결 박스(3)는:
    케이싱 (5)으로서,
    상기 케이싱(5)은 N개의 해저 전력 케이블들(29a, 29b)의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블(29a, 29b)을 수용하도록 구성된 N개의 제1 개구들(7a)을 갖고, N은 1 이상의 정수이고,
    상기 케이싱(5)은 K개의 해저 전력 케이블들(29c, 29d)의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블(29c, 29d)을 수용하도록 구성된 K개의 제2 개구들(7b)을 갖고, K는 1보다 큰 정수인, 상기 케이싱(5);
    상기 케이싱 (3) 내부에 배치된 종단 박스 (6)로서,
    상기 종단 박스(6)는 제1 그룹의 개구들 및 제2 그룹의 개구들을 포함하는 하우징(4)을 갖고,
    상기 제1 그룹의 개구들 각각은 상기 N개의 해저 전력 케이블들(29a, 29b)의 제1 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어(9)를 수용하도록 구성되고, 상기 제2 그룹의 개구들 각각은 상기 K개의 해저 전력 케이블들(29c, 29d)의 제2 세트의 각각의 해저 전력 케이블 코어(15)를 수용하도록 구성되는, 상기 종단 박스(6); 및
    상기 종단 박스(6) 내에 배치된 L개 세트들의 커넥터들(23, 23-1, 23-2)로서, L은 상기 해저 전력 케이블들(29a-29f)의 시스템의 전기 위상들 또는 극들의 수와 동일한 정수이고, 상기 L개 세트들 각각에 대해, 상기 커넥터들(23, 23-1, 23-2)는 서로 전기적으로 상호연결되고, 상기 N개의 해저 전력 케이블들(29a, 29b)의 제1 세트의 대응하는 전기 위상들 또는 극들의 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)과 상기 K개의 해저 전력 케이블들(29c, 29d)의 제 2 세트를 연결하도록 구성되는, 상기 L개 세트들의 커넥터들(23, 23-1, 23-2) 을 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N은 2이고, 상기 K는 2인, 해저 연결 박스(3).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커넥터들(23, 23-1, 23-2)은 T자형인, 해저 연결 박스(3).
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 T자형 커넥터(23-1, 23-2)의 스템(23a)은 해저 전력 케이블 코어(9, 15)를 수용하도록 구성된 암 커넥터 (female connector) 를 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스템(23a)에서의 각 암 커넥터는 응력 콘(23d)을 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 T자형 커넥터(23-1, 23-2)는 상기 스템(23a)으로부터 아암들(23b-1, 23c-1, 23b-2, 23c-2)으로 연장되는 케이블 러그(23e), 및 상기 케이블 러그(23f)에 연결되는 접촉 볼트(23f)를 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 T자형 커넥터들 중 일부(23-2)의 아암들 중 하나(23b-2)는 수 커넥터 (male connector) 를 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 T자형 커넥터들의 일부(23-1)의 상기 아암들 중 하나(23c-1) 는 다른 T자형 커넥터(23-2)의 상기 아암 중 하나(23b-2) 의 수 커넥터에 연결된 암 커넥터를 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N개 및 K개 해저 전력 케이블들은 AC 전력 케이블들이고, 상기 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)는 3컬럼들로 배치되거나, 상기 N개 및 K개 해저 전력 케이블들은 DC 전력 케이블들이고, 상기 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)은 2컬럼들로 배치되는, 해저 연결 박스(3).
  10. 제 9 항에 있어서,
    각 컬럼은 N+K개 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)을 포함하는, 해저 연결 박스(3).
  11. 해저 전력 케이블 조립체(1)로서:
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항 기재의 상기 해저 연결 박스 (3); 및
    N+K개의 해저 전력 케이블들(29a-29d)로서, 상기 해저 전력 케이블들(29a, 29b) 중 N개는 상기 N개의 제1 개구들(87a) 중 각각의 하나를 통해 상기 케이싱(5) 내로 연장되고, 상기 해저 전력 케이블들(29c, 29d) 중 K개는 상기 K개의 제2 개구들(7b) 중 각각의 하나를 통해 상기 케이싱(5) 내로 연장되는, 상기 N+K개의 해저 전력 케이블들(29a-29d)을 포함하는, 해저 전력 케이블 조립체(1).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 해저 연결 박스(3)는 제 9 항 또는 제 10 항 기재의 해저 연결 박스(3)이고, 상기 N+K개의 해저 전력 케이블들(29a-29d)은 교류 전력 케이블들이고, 상기 3 컬럼들 각각의 상기 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)는 동일한 전기적 위상의 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)에 연결되거나, 상기 N+K개의 해저 전력 케이블들(29a-29d)은 직류 전력 케이블들이며, 상기 2 컬럼들 각각의 T자형 커넥터들(23-1, 23-2)는 동일한 극성을 갖는 해저 전력 케이블 코어들(9, 15)에 연결되는, 해저 전력 케이블 조립체(1).
  13. 해양 풍력 발전 단지 (25)로서:
    복수의 풍력 터빈들(27a-27n);
    해양 변전소 (31);
    복수의 제 11 항 또는 제 12 항 기재의 해저 전력 케이블 조립체들(1)을 포함하고,
    각각의 연결 박스(3)에 대해, 상기 연결 박스(3)에 연결된 상기 N+K개의 해저 전력 케이블들(29a, 29b, 29c)의 대부분은 각각의 풍력 터빈(27a-27c)에 연결되고, 상기 연결 박스(3)에 연결된 상기 N개의 해저 전력 케이블들(29d) 중 적어도 하나는 다른 연결 박스(3)에 연결되며,
    상기 연결 박스들(3)들 중 하나에 연결된 상기 N개의 해저 전력 케이블들(29f)들 중 하나는 상기 변전소(31)에 연결되는, 해양 풍력 발전 단지 (25).
  14. 제 13 항에 있어서,
    각각의 연결 박스(3)에 대해, 상기 연결 박스에 및 풍력 터빈(27a-27c)에 연결된 상기 해저 전력 케이블들(29a-29c) 각각은 동적 해저 전력 케이블이고, 상기 연결 박스에 연결된 상기 N개의 해저 전력 케이블들(29d) 중 적어도 하나는 정적 해저 전력 케이블인, 해상 풍력 발전 단지(25).
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