SE1350033A1 - Kraftkabelarrangemang för en offshore-vindkraftpark och ettförfarande för att montera och demontera ett kabelarrangemang - Google Patents

Abstract

Uppfinninden avser låt-tet; kabelarrangemang (l, 50) för enoffshore-vindkraftpark (40). Vindkraftparken innefattar ett flertalvindkraftverk (Ba, 3D) vardera innefattande en flytbarvindkraftenhet (5) som flyter pa ytan pa havet, ett flertalförankringselement (7) inrättade i bottensedimentet (10) i havetoch ett flertal förankringsvajrar (9) strackande sig mellanförankringselementen och vindkraftenheten. Kabelarrangemangetinnefattar, för vardera vindkraftenhet, atminstone en primarkraftkabel (lö) för anslutning av vindkraftenheten till kraftled-ningsnatet. Den primara kraftkabeln ar, för atminstone en andel avvindkraftenheterna, fast vid och stracker sig langs med atminstoneen av förankringsvajrarna. Uppfinnind avser ocksa ett förfarandeför att montera och demontera ett kabelarrangemang. (FiQ- l)

Description

10 är kostsamma. Monteringen av kabelarrangemanget enligt känd teknik utgör därmed en signifikant del av de övergripande kostna- derna för kända vindkraftverk och vindkraftparker. Monteringen av kraftkabeln, särskilt under anordnandet av kraftkablarna i botten- sedimentet, är dessutom tidskrävande och kräver användning av dykare och särskilt anordnade skepp. Detta adderar ytterligare kostnader till monteringen av kabelarrangemanget. Användningen av dykare inbegriper dessutom potentiella skaderisker för inblan- dade arbetare. Ett annat problem med kända kabelarrangemang är att kraftkablarnas utbredning beror på strukturen och topografin hos havsbotten. Dessutom är det svårt och tidskrävande att er- sätta en defekt kraftkabel i kända kabelarrangemang.

SYFTEN MED OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förbättrat kraft- kabelarrangemang för en offshore-vindkraftpark. Ett första syfte med uppfinningen är att anvisa ett kraftkabelarrangemang vilket kan monteras oberoende av strukturen och topografin hos havs- botten och vilket inte kräver undersökning och justering av posit- ionerna och utbredningen av kraftkablarna beroende på resultatet av undersökningen. Ett andra syfte med uppfinningen är att anvisa ett kraftkabelarrangemang vilket reducerar tiden och kostnaderna för att montera kabelarrangemanget för ett offshore-vindkraftverk jämfört med känd teknik. Ett tredje syfte med uppfinningen är att anvisa ett kraftkabelarrangemang vilket inte kräver användning av dykare och/eller särskilt anordnade skepp för att montera kabelar- rangemanget. Ett fjärde syfte är att anvisa ett kraftkabelarrange- mang vilket underlättar ersättningen av defekt kraftkabel.

Dessa syften uppnås av ett kraftkabelarrangemang för ett off- shore-vindkraftverk såsom definierat i krav 1. Kraftkabelarrange- manget kännetecknas av att för åtminstone en andel av vindkraft- verken är den primära kraftkabeln fäst vid och sträcker sig längs med åtminstone en av förankringsvajrarna. Genom att fästa den primära kraftkabeln vid förankringsvajern så att den sträcker sig längs förankringsvajrarna sträcker sig den primära kraftkabeln se- parerat från bottensedimentet. Monteringen av kabelarrange- manget är därmed möjligt oberoende av strukturen och topografin hos havsbotten. Därigenom krävs ingen undersökning av havsbot- ten före anordnandet av de primära kraftkablarna. Dessutom krävs ingen justering av positionen och utsträckningen av de primära kraftkablarna. Fästandet av den primära kraftkabeln vid förank- ringsvajrarna är möjligt från havsytan utan användning av dykare och särskilt anordnande skepp. Alternativt kan de primära kraft- kablarna i förväg anordnas fästa vid förankringsvajrarna.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget fästorgan för att fästa den primära kraftkabeln vid förank- ringsvajern. Fästorganen är företrädesvis fördelade längs förank- ringsvajerns längd.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget fästorgan för att fästa den primära kraftkabeln vid förank- ringsvajern, vilka fästorgan innefattar ett flertal anslutningsorgan fästa fördelat längs förankringsvajern och tillhandahållande en lös- görbar fastsättning av den primära kraftkabeln vid förankringsva- jern.

Genom den lösgörbara fastsättningen möjliggör anslutningsorga- nen fästande och borttagande av den primära kraftkabeln från för- ankringsvajern. Borttagande av den primära kraftkabeln från för- ankringsvajern och förflyttning till havsytan är nödvändiga vid re- paration av ett anslutningsfel hos den primära kraftkabeln.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar anslutningsor- ganet en första del anordnad att mottaga och fästa den primära kraftkabeln vid anslutningsorganet och en andra del anpassad att mottaga förankringsvajern, där anslutningsorganet innefattar ett öppet tillstånd anpassat att tillåta förankringsvajern att mottagas och att borttagas från den andra delen, och ett slutet tillstånd an- passat att förhindra förankringsvajern från att tas bort från den andra delen. Anslutningsorganet och den primära kraftkabeln för- flyttas som en enhet till förankringsvajern, vilket underlättar pro- ceduren att anordna förankringsvajern i den andra delen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen motsvarar det öppna till- ståndet en första orientering av anslutningsorganet och det slutna tillståndet motsvarar en andra orientering av anslutningsorganet, och där kabelarrangemanget innefattar en kontrollvajer anpassad att tillåta anslutningsorganet att från avstånd ändras mellan den första och andra orienteringen. Genom att det öppna och det slutna tillståndet motsvarar olika orienteringar kan anslutningsor- ganet ändras från avstånd mellan det öppna och det slutna tillstån- det genom användning av kontrollvajern. Därmed kan anslutnings- organet fjärrstyras från havsytan.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget ett styrarrangemang för att styra den primära kraftkabeln till respektive anslutningsorgan, vilket styrarrangemang för varje anslutningsorgan innefattar en flytkropp vid havsytan och en styr- vajer vilken sträcker sig mellan flytkroppen och nämnda anslut- ningsorgan.

Genom flytkroppen och styrvajern kan den primära kraftkabeln snabbt och precist flyttas från havsytan till förankringsvajerns när- het. Därmed underlättar styrarrangemanget anordnandet av den primära kraftkabeln vid förankringsvajern.

Enligt en utföringsform av uppfinningen används åtminstone ett av förankringsorganen för att förankra åtminstone en första vindkraft- enhet och en andra vindkraftenhet närliggande den första vindkraftenheten, där den första vindkraftenheten och den andra vindkraftenheten innefattar respektive primära kraftkablar anord- nade så att den primära kraftkabeln hos den första vindkraften- heten är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern mellan nämnda förankringsorgan och den första vindkraftenheten, och den primära kraftkabeln hos den andra vindkraftenheten är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern mellan nämnda förank- ringsorgan och den andra vindkraftenheten.

Två närliggande vindkraftenheter har åtminstone ett gemensamt förankringsorgan. De respektive primära kraftkablarna är fästa vid och sträcker sig längs förankringsvajrarna från samma förank- ringsorgan. Genom att anordna de primära kraftkablarna hos den första och den andra vindkraftenheten på förankringsvajrarna vilka sträcker sig från samma förankringsorgan kan en kombinerad ut- bredning av den primära kraftkabeln erhållas.

Enligt en utföringsform av uppfinningen etableras en elektrisk an- slutning mellan de respektive primära kraftkablarna hos den första vindkraftenheten och den andra vindkraftenheten.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget en mellanliggande kraftkabel mellan den primära kraftka- beln hos det första vindkraftverket och den primära kraftkabeln hos det andra vindkraftverket, vilken elektriskt sammankopplar de båda primära kraftkablarna, och ett flytorgan anordnat vid ett av- stånd från en ände av förankringsorganet och anordnat att hålla den mellanliggande kraftkabeln åtskild från änden av nämnda för- ankringsorgan.

Den mellanliggande kraftkabeln etablerar en elektrisk anslutning mellan den primära kraftkabeln hos den första vinkraftenheten och den primära kraftkabeln hos den andra vindkraftenheten. Genom flytorganet försäkras att den mellanliggande kraftkabeln separeras från förankringsorganets ände och bottensedimentet. Därmed finns ingen risk för interaktion mellan den mellanliggande kraftka- beln och förankringsorganet eller bottensedimentet vilken skulle kunna skada kabeln. Dessutom hålls de primära kablarna hos den första och den andra vinkraftenheten separerade från bottensedi- mentet och förankringsorganen tack vare att de är fästa vid re- spektive förankringsvajer.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är flytorganet lokaliserat mellan havsytan och änden av nämnda förankringsorgan. Genom att anordna flytorganet nedsänkt separeras den mellanliggande kraftkabeln och flytorganet från interaktion med fartyg på havs- ytan.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utgör den primära kraftka- beln fäst vid förankringsvajern mellan nämnda förankringsorgan och den första vindkraftenheten, den mellanliggande kraftkabeln och den primära kraftkabeln fäst vid förankringsvajern mellan nämnda förankringsorgan och den andra vindkraftenheten en en- hetlig kraftkabel.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kraftkabelar- rangemanget åtminstone en första primär kraftkabel och en andra primär kraftkabel för varje vindkraftverk hos en andel av vindkraft- verken, anpassade att ansluta vindkraftenheterna till kraftled- ningsnätet, där den första primära kraftkabeln är fäst vid och sträcker sig längs en första förankringsvajer mellan ett första för- ankringsorgan och vindkraftenheten, och den andra primära kraft- kabeln är färst vid och sträcker sig längs en andra förankringsvajer mellan ett andra förankringsorgan och vindkraftenheten.

Anordnandet av den första och den andra primära kraftkabeln på den första och den andra förankringsvajern tillhandahåller en kom- binerad utbredning av de primära kraftkablarna separerad från bottensedimentet. Den första och den andra primära kraftkabeln tillsammans med förankringsorganet och förankringsvajrarna bil- dar ett nätverk.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att uppvisa en vindkraft- park med förbättrad redundans vid händelse av ett anslutningsfel hos en av de primära kraftkablarna.

Detta syfte uppnås enligt en utföringsform av uppfinningen, där kabelarrangemanget innefattar ett flertal öppna slingor. I likhet med elektriska mellanspänningsdistributionssystem är varje se- kundär understation ansluten till två ledningar. Vid en punkt i slingan finns en öppen brytare eller frånskiljare. Detta system möj- liggör isolering av ett fel mellan sekundära understationer och fort- farande all genererad elektricitet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är åtminstone en andel av vindkraftenheterna anordnade längs en första linje och en andra linje, och förankringsorganen är anordnade längs en tredje linje mellan den första linjen och den andra linjen, vilken första linje, andra linje och tredje linje sträcker sig parallellt med varandra, där kraftkabelarrangemanget innefattar ett flertal primära kraftkablar, vardera innefattande åtminstone två separata ledare, för att an- sluta vindkraftenheterna till kraftledningsnätet, där de primära kraftkablarna är anordnade i en första kabelbana och en andra ka- belbana, vilken första kabelbana är anordnad så att de primära kraftkablarna växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna hos den första linjen och förankringsorganen hos den tredje linjen, och vilken andra bana är anordnad så att de primära kraftkablarna väx- elvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna hos den andra linjen och förankringsorganen hos den tredje linjen, och där den första kabelbanan oberoende ansluter vindkraftenheterna hos den första linjen till kraftledningsnätet och den andra kabelbanan oberoende ansluter vindkraftenheterna hos den andra linjen till kraftlednings- nätet.

Den första och den andra kabelbanan ger redundans till anslut- ningen av vindkraftenheterna till kraftledningsnätet. I händelse av ett anslutningsfel hos en av de första och de andra primära kraft- kablarna hos den ena kabelbanan hålls det aktuella vindkraftver- ket anslutet till kraftledningsnätet med hjälp av den andra av den första och den andra primära kraftkabeln, och den andra kabelba- nan. Dessutom etableras redundans på ett kostnadseffektivt sätt genom användning av färre förankringsorgan, förankringsvajrar och primära kraftkablar jämfört med kända arrangemang.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är vindkraftparken anord- nad så att vindkraftenheterna är fördelade så att de bildar en hexa- gonal cell vilken har ett av förankringsorganen lokaliserat i cent- rum av nämnda hexagonala cell. Den hexagonala cellen med ett förankringsorgan lokaliserat i centrum av cellen och vindkraften- heterna runt förankringsorganen tillhandahåller en redundant an- slutning på ett kostnadseffektivt sätt genom användning av ett re- ducerat antal förankringsorgan, förankringsvajrar och primära kraftkablar jämfört med kända arrangemang.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget åtminstone en sekundär kraftkabel anpassad att ansluta vindkraftparken till kraftledningsnätet, vilken sekundär kraftkabel är ansluten till nämnda primära kraftkabel och sträcker sig bort från vindkraftverket. Den sekundära kraftkabeln används för av ansluta vindkraftverket till kraftledningsnätet i fallet då förank- ringsvajrarna hos vindkraftverket inte tillhandahåller en passande förlängning till kraftledningsnätet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange- manget ett ställverk för åtminstone ett flertal av vinkraftenheterna, vilket ställverk innefattar organ för att växla mellan anslutning av den första primära kraftkabeln och den andra primära kraftkabeln, mellan två av ledningarna hos den första primära kraftkabeln och mellan två av ledningarna hos den andra primära kraftkabeln.

Ställverket möjliggör frånkoppling av en primär kraftkabel vid ett anslutningsfel och säkerställer därmed att vinkraftenheten hålls ansluten till kraftledningsnätet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är ställverket ett så kallat mellanspänningsställverk.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är förankringorganen en av en sugkassun och en slagen påle. Användningen av en sugkas- sun och en slagen påle tillhandahåller ett förankringsorgan som monteras med tillräcklig precision för att möjliggöra fördelning av vindkraftenheterna i hexagonala celler med ett förankringsorgan i centrum av varje cell.

Termen ””sugkassun”” avser ett avlångt tubformigt organ vars inre töms på vatten, därmed bildande en tryckskillnad vilken driver det tubformiga organet in i bottensedimentet. Termen ”slagen påle” avser ett avlångt organ vilket drivs in i bottensedimentet, vanligtvis med hjälp av upprepade slag. Både sugkassuner och slagna pålar kan motstå krafter riktade vertikalt mot sin längsgående axel och krafter av viss storlek längs sin längsgående axel.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att anvisa ett förfarande för att montera kabelarrangemanget enligt uppfinningen från havs- ytan. Detta syfte uppnås genom ett förfarande för att montera ett kabelarrangemang. Kabelarrangemanget innefattar en kraftkabel, ett flertal anslutningsorgan, där anslutningsorganen innefattar ett öppet tillstånd vilket tillåter anslutningsorganet och förankringsva- jern att bringas i ingrepp med varandra, och ett slutet tillstånd i vilket anslutningsorganet och förankringsvajern hålls i ingrepp med varandra. Förfarandet innefattar stegen: - att fästa kraftkabeln vid anslutningsorganet, - att försätta anslutningsorganet i det öppna tillståndet, - att styra anslutningsorganet tillsammans med kraftkabeln till förankringsvajern så att anslutningsorganet bringas i ingrepp med förankringsvajern, och - att försätta anslutningsorganet i det slutna tillståndet.

Förfarandet möjliggör för kraftkabeln att förflyttas från havsytan och att föras till närheten av förankringsorganen för fästande vid förankringsvajern så att kraftkabeln sträcker sig längs förankrings- vajern. Förfarandet tillhandahåller en snabb och kostnadseffektiv montering av kraftkabelarrangemanget från havsytan.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kraftkabeln en styrslinga för respektive anslutningsorgan, varvid förfarandet in- nefattar - att anordna styrslingorna runt någon av kraftkabeln och an- slutningsorganet, och - att styra kraftkabeln längs styrvajern till förankringsvajern.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfarandet - att sträcka styrvajern under styrandet av kraftkabeln till re- spektive anslutningsorgan.

Genom att sträcka styrvajern styrs kraftkabeln snabbt till närheten av förankringsvajern.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att anvisa ett förfarande för att demontera ett kabelarrangemang. Kabelarrangemanget in- nefattar en kraftkabel, ett flertal anslutningsorgan, där anslut- ningsorganen innefattar ett öppet tillstånd vilket tillåter anslut- ningsorganet och förankringsvajern att bringas i ingrepp med varandra, och ett slutet tillstånd i vilket anslutningsorganet och förankringsvajern hålls i ingrepp med varandra, varvid förfarandet innefattar stegen: - att försätta anslutningsorganet i det öppna tillståndet, - att styra anslutningsorganet tillsammans med kraftkabeln från förankringsvajern till havsytan, - att ta bort kraftkabeln från anslutningsorganet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfarandet: - att styra kraftkabeln längs styrvajern från förankringsvajern till havsytan, och - att ta bort styrslingan längs en av kraftkabeln och anslutnings- organet.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare genom beskrivning av olika utföringsformer av uppfinningen och med referens till bi- fogade figurer. 11 Fig. 1 visar ett kraftkabelarrangemang för en offshore-vind- kraftpark enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2a visar en primär kraftkabel fäst vid en förankringsvajer enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 2b visar en kraftkabel fäst vid ett anslutningsorgan anord- nat i ett öppet tillstånd.

Fig. 2c visar en kraftkabel fäst vid ett anslutningsorgan anord- nat i ett slutet tillständ.

Fig. 3a-e visar kraftkabelarrangemang för en offshore-vindkraft- park enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 3a visar ett arrangemang av vindkraftverk och förankrings- organ.

Fig. 3b visar arrangemanget av vindkraftverk orienterade i hexagonala celler.

Fig. 3c visar arrangemang av förankringsvajrar mellan vind- kraftenheterna och förankringsorganen.

Fig. 3d visar ett kraftkabelarrangemang för en offshore-vind- kraftpark enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig. 3e visar ett exempel på äteranslutning av ett vindkraftverk vid händelse av ett anslutningsfel hos en av de primära kraftkablarna.

Fig. 4a visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att anordna kraftkablar vid en förankringsvajer.

Fig. 4b visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att ta bort en kraftkabel från en förankringsvajer.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar ett kraftkabelarrangemang 1 för ett offshore-vind- kraftverk enligt en utföringsform av uppfinningen. I figur 1 är ett första vindkraftverk 3a anslutet till ett andra vindkraftverk 3b med hjälp av kraftkabelarrangemanget 1. Det första vindkraftverket 3a och kabelarrangemanget 1 anordnat vid det första vindkraftverket 3a kommer att beskrivas i detalj. Det andra vindkraftverket 3b är anordnat med motsvarande kabelarrangemang 1. 12 Varje vindkraftverk 3a, 3b innefattar en flytbar vindkraftenhet 5, ett flertal förankringsorgan 7 och ett flertal förankringsvajrar 9 (mar- kerade med streckade linjer) vilka sträcker sig direkt från förank- ringsorganen 7 till vindkraftenheten 5. Förankringsorganen 7 är anordnade hårt fästa i havets bottensediment 10.

Företrädesvis är vindkraftverken 3a, 3b anordnade så att de for- mar en hexagonal cell. Det är vidare föredraget att varje vindkraft- verk 3a, 3b är fäst med hjälp av minst tre förankringsvajrar 9. An- ordnandet av vindkraftverken 3a, 3b, förankringsorganen 7 och förankringsvajrarna kommer att diskuteras vidare i samband med fig. 3.

Förankringsorganet 7 visat i fig. 1 är delat mellan det första vind- kraftverket 3a och det andra vindkraftverket 3b. Förankringsorga- net 7 möjliggör fästande av en av de tre förankringsvajrarna 9 för det första vindkraftverket 3a respektive det andra vindkraftverket 3b.

Varje förankringsorgan 7 innefattar ett längsgående organ innefat- tande en längsgående axel L vilken sträcker sig in i bottensedi- mentet 10. Förankringsorganen 7 är företrädesvis en av en sug- kassun och en slagen påle. Förankringsorganen 7 tillhandahåller en förankring som motstår krafter både vinkelräta mot och paral- lella med den längsgående axeln L.

Kabelarrangemanget 1 innefattar en primär kraftkabel 15 (marke- rad med en heldragen linje) för att ansluta det första vindkraftver- ket 3a och det andra vindkraftverket 3b till kraftledningsnätet. Den primära kraftkabeln 15 hos det första vindkraftverket 3a är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern 9 mellan förankringsorga- net 7 och det första vindkraftverket 3a. Den primära kraftkabeln 15 hos det andra vindkraftverket 3b är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern 9 mellan förankringsorganet 7 och det andra vindkraftverket 3b. 13 Kraftkabelarrangemanget är anordnat så att de primära kraftkab- larna 15 är fästa vid respektive förankringsvajer 9 genom att ka- belarrangemanget 1 innefattar fästorgan fördelade längs längden hos respektive förankringsvajrar 9. Därmed sträcker sig de primära kraftkablarna 15 åtminstone delvis längs den respektive förank- ringsvajern 9 så att de primära kraftkablarna 15 hålls separerade från bottensedimentet. De primära kraftkablarna 15 anordnas utan att det är nödvändigt att gräva ner de primära kraftkablarna i bot- tensedimentet. Därmed kan kabelarrangemanget 1 enligt uppfin- ningen monteras på ett kostnadseffektivt sätt.

Fästorganen innefattar ett flertal anslutningsorgan 20 fördelade längs förankringsvajern 9. Den primära kraftkabeln 15 är därmed fäst vid förankringsvajern 9 vid anslutningsorganens 20 positioner.

Kabelarrangemanget 1 innefattar vidare ett styrarrangemang för att styra den primära kabeln 15 mellan havsytan och förankrings- vajern 9. Styrarrangemanget innefattar en styrvajer 22 och en flyt- kropp 24 för vart och ett av anslutningsorganen 20. Styrvajern 22 sträcker sig från anslutningsorganet 20 till flytkroppen 24 vid havs- ytan. Med hjälp av styrarrangemanget kan den primära kraftkabeln styras från havsytan till förankringsvajerns närhet och fästas vid förankringsvajern 9 med hjälp av anslutningsorganen 20 utan användning av dykare och särskilt anordnade skepp.

Kraftkabelarrangemanget 1 innefattar vidare en mellanliggande kraftkabel 30 mellan den primära kraftkabeln 15 hos det första vindkraftverket 3a och den primära kraftkabeln 15 hos det andra vindkraftverket 3b. Den mellanliggande kraftkabeln 30 etablerar en elektrisk anslutning mellan den primära kraftkabeln 15 hos det första vindkraftverket 3a och den primära kraftkabeln 15 hos det andra vindkraftverket 3b. Företrädesvis utgör de två primära kraft- kablarna 15 och den mellanliggande kraftkabeln 30 en enhetlig ka- bel utan skarvar.

Kraftkabelarrangemanget 1 innefattar vidare ett flytorgan 32 an- ordnat att hålla den mellanliggande kraftkabeln 30. I fig. 1 är den 14 mellanliggande kraftkabeln 30 separerad från bottensedimentet , en ände av förankringsorganet 7 och havsytan genom att flyt- organet 32 är anordnat mellan förankringsorganets 7 ände och havsytan. Därmed reduceras risken för interaktion mellan den mel- lanliggande kraftkabeln 30 och element i havet.

Fig. 2a visar den primära kraftkabeln 15 fäst vid en förankringsva- jer 9 enligt en utföringsform av uppfinningen. Förankringsorganen är fördelade längs förankringsvajerns 9 längd så att den pri- mära kraftkabeln 15 är fri mellan anslutningsorganen 20. Styrvaj- rarna 22 är riktade mot respektive anslutningsorgan 20.

Tvärsnittet hos den primära kraftkabeln 15 är mindre än tvärsnittet hos förankringsvajern 9. Följaktligen har den primära kraftkabelns vikt ingen eller försumbar inverkan på förankringskapaciteten hos förankringsvajern 9. Företrädesvis innefattar förankringsva- jern 9 huvudsakligen polymeriskt material, såsom polyester. Där- med finns det ingen eller försumbar risk för nötning på den primära kraftkabeln 15 under möjliga förflyttningar av de fria delarna av den primära kraftkabeln 15 relativt förankringsvajern 9.

Fig. 2b och 2c visar en utföringsform av ett anslutningsorgan 20 anordnat att fungera som en hake. En primär kraftkabel 15 är fäst vid anslutningsorganet 20. Anslutningsorganet 20 innefattar en första del 34, en andra del 35 och en öppning 36. Den första delen 34 är anordnad att mottaga och fästa den primära kraftkabeln 15 vid anslutningsorganet 20. Den andra delen 35 är anpassad att mottaga en förankringsvajer 9.

Anslutningsorganet 20 innefattar vidare ett öppet tillstånd och ett slutet tillstånd. Det öppna tillståndet motsvarar en första oriente- ring av anslutningsorganet 20 och det slutna tillståndet motsvarar en andra orientering av anslutningsorganet 20. Anslutningsorga- net 20 är anpassat att tillåta förankringsvajern 9 att mottagas och att tas bort från den andra delen 35 då anslutningsorganet 20 är i det öppna tillståndet. Anslutningsorganet 20 förhindrar förank- ringsvajern 9 från att tas bort från den andra delen 35 då anslut- ningsorganet 20 är i det slutna tillståndet.

Anslutningsorganet 20 innefattar vidare en kontrollvajer 37 anpas- sad att tillåta anslutningsorganet 20 att fjärrstyras mellan den första och den andra orienteringen. Följaktligen tillåter kontrollva- jern 37 anslutningsorganet 20 att ändras mellan det slutna tillstån- det och det öppna tillståndet. Anslutningsorganet 20 tillhandahål- ler därmed ett lösgörbart fästande av den primära kraftkabeln 15 vid förankringsvajern 9.

I fig. 2b är anslutningsorganet 20 anordnat i det öppna tillståndet genom att sträcka kontrollvajern 37. Anslutningsorganet 20 till- sammans med den primära kraftkabeln 15 sänks mot förankrings- vajern 9 så att förankringsvajern 9 förs in i öppningen 36.

Därefter ändras, såsom visas i fig. 2c, anslutningsorganet 20 från det öppna tillståndet till det slutna tillståndet genom att släppa på kontrollvajern. Förankringsvajern 9 mottas därmed av den andra delen 35 av anslutningsorganet 20. Den primära kraftkabeln 15 fästs genom anslutningsorganet 20 vid förankringsvajern 9.

Fig. 3a-e visar ett arrangemang av en vindkraftpark 40 innefat- tande ett flertal vindkraftenheter 5 (markerade med punkter) och förankringsorgan 7 (markerade med fyrkanter).

I fig. 3a är en första uppsättning av vindkraftenheterna 5 anord- nade längs en första linje L1 och ena andra uppsättning av vind- kraftenheterna 5 anordnade längs en andra linje L2. En uppsätt- ning förankringsorgan 7 är anordnade längs en tredje linje L3 an- ordnad mellan den första linjen L1 och den andra linjen L2. Den första linjen L1, den andra linjen L2 och den tredje linjen L3 sträcker sig parallellt med varandra. 16 Fig. 3b visar att vindkraftenheterna 5 och förankringsorganen 7 i fig. 3a är orienterade i hexagonala celler 42 (visade genom anslu- tande linjer mellan vindkraftenheterna 5) vilka har ett förankrings- organ 7 lokaliserat i centrum av den hexagonala cellen 42.

Fig. 3c visar arrangemang av förankringsvajrar 9 mellan vindkraft- enheterna 5 och förankringsorganen 7. Varje vindkraftenhet 5 är förankrat med hjälp av tre förankringsvajrar 9. Förankringsvajrarna 9 visas med prickade linjer i fig. 3c-e.

Den hexagonala cellen 42 är företrädesvis till för att reducera an- talet och längden av nödvändiga förankringsorgan 7 och förank- ringsvajrar 9 för att förankra vindkraftparken 40. Genom att an- ordna de primära kraftkablarna 15 på förankringsvajrarna 9 enligt uppfinningen, minskas antalet och längden av de nödvändiga pri- mära kraftkablarna 15 i jämförelse med kända kraftkabelarrange- mang för vindkraftparker 40.

Fig. 3d visar ett exempel på ett kraftkabelarrangemang 50 för en offshore-vindkraftpark 40 enligt en utföringsform av uppfinningen.

I syfte att förklara uppfinningen är enbart anslutningen av vindkraftenheterna 5 vid en central del av vindkraftparken 40 indi- kerad. Det ska förstås att även vindkraftenheterna 5 i utkanten av vindkraftparken 40 är anslutna genom ett flertal primära kraftkab- lar 15.

Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar ett flertal primära kraftkab- lar 15. Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar åtminstone en första primär kraftkabel 15a och en andra primär kraftkabel 15b för varje vindkraftverk 3a, 3b anpassade att ansluta vindkraftverket 3a, 3b till kraftledningsnätet. Den första primära kraftkabeln 15a är fäst vid och sträcker sig längs en första förankringsvajer 9 me- dan ett första förankringsorgan 7a och vindkraftenheten 5. Den andra primära kraftkabeln 15b är fäst vid och sträcker sig längs en andra förankringsvajer 9 mellan ett andra förankringsorgan 7b och vindkraftenheten 5. 17 De primära kraftkablarna 15 är anordnade i en första kabelbana 52 och en andra kabelbana 54. Den första kabelbanan 52 är an- ordnad sä att de inblandade primära kraftkablarna 15 växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna 5 hos den första linjen L1 och förankringsorganen 7 hos den tredje linjen L3. Den andra ka- belbanan 54 är anordnad sä att de inblandade primära kraftkab- larna 15 växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna 5 hos den andra linjen L2 och förankringsorganen 7 hos den tredje linjen L3.

Den första kabelbanan 52 och den andra kabelbanan 54 är an- slutna till varandra vid förankringsorganen 7 hos den tredje linjen L3.

Kraftkabelarrangemanet 50 innefattar vidare ett flertal ställverk, säsom ett mellanspänningsställverk, anordnade vid vindkraften- heterna 5. I fig. 3b bildar den första kabelbanan 52 och den andra kabelbanan 54 tillsammans en slingmatning (ring circuit) 56 mellan en första ändpunkt E1 och en andra ändpunkt E2. Slingmatningen 56 indikeras med pilar pä den primära kraftkabeln 15. Slingmat- ningen 56 ger kabelarrangemanget 50 en förbättrad redundans vil- ket säkerställer oavbruten transmission av genererad elkraft frän alla vindkraftverk 3a, 3b hos vindkraftparken 40.

Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar vidare en sekundär kraft- kabel 58 anordnad att ansluta slingmatningen till kraftledningsnä- tet. Den sekundära kraftkabeln 58 är elektriskt ansluten till den första ändpunkten E1 hos slingmatningen 56.

Vindkraftparken 40 har företrädesvis en sådan utbredning att den centrala delen av vindkraftparken 40 anordnad med slingmat- ningen 56 säsom visas i fig. 3d utgör en större del av vindkraftpar- ken 40 i jämförelse med utkanterna vindkraftparken 40 anordnade med radialmatning. Därmed fär den största delen av vindkraftpar- ken 40 tillgäng till den redundanta anslutningen som ges av kabel- arrangemanget 50 enligt uppfinningen.

Fig. 3e visar ett exempel på en äteranslutning av ett vindkraftverk i händelse av anslutningsfel hos en av de primära kraftkablarna. 18 I exemplet har ett anslutningsfel uppstått på en defekt primär kraft- kabel 15f. För att säkerställa oavbruten transmission av genererad elkraft från vindkraftenheten 15f som direkt påverkas av anslut- ningsfelet switchas mellanspänningsställverket hos den direkt på- verkade vindkraftenheten 5f så att den genererade elkraften matas genom den icke-defekta kraftkabeln 15a ansluten till den direkt påverkade vindkraftenheten 5f. Återanslutningen av mellanspänningsställverket hos den direkt på- verkade vindkraftenheten 5f resulterar i att vindkraftenheterna 5 hos vindkraftparken 40 bildar en första slingmatning 56' mellan en ny första ändpunkt E1' och den andra ändpunkten E2 och en andra slingmatning 56” mellan den första ändpunkten E1 och en ny andra ändpunkt E2'. I de återstående delarna av vindkraftparken 40 matas den genererade elkraften i en radialmatning.

Fig. 4a visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att montera ett kabelarrangemang 1 innefattande fästande av en kraftkabel 15 vid en förankringsvajer 9. Kabelarrangemanget 1 innefattar en kraft- kabel 15 och ett flertal anslutningsorgan 20. Anslutningsorganet innefattar ett öppet tillstånd vilket tillåter anslutningsorganet 20 och förankringsvajern 9 att bringas i ingrepp med varandra. An- slutningsorganet 20 innefattar ett slutet tillstånd där anslutnings- organet 20 och förankringsvajern 9 hålls i ingrepp med varandra.

Förfarandet initieras av, i ett steg 110, fästande av kraftkabeln 15 vid anslutningsorganet 20. Därmed kommer kraftkabeln 15 och an- slutningsorganet 20 att förflyttas tillsammans. I fig. 2b och 2c är kraftkabeln 15 fäst vid den första delen 34 av anslutningsorganet.

I ett steg 120 innefattar förfarandet att försätta anslutningsorganet i det öppna tillståndet, såsom visas i fig. 2b.

I ett steg 130 styrs anslutningsgorganet 20 tillsammans med kraft- kabeln 15 från havsytan till förankringsvajern 9 så att anslutnings- organet 20 bringas i ingrepp med förankringsvajern 9. Därmed förs förankringsvajern 9 in i öppningen 36 hos anslutningsorganet 20 19 såsom visas i fig. 2b och 2c. I ett steg 140 innefattar förfarandet att försätta anslutningsorganet 20 i det slutna tillståndet, såsom visas i fig. 2c. Därmed fästs kraftkabeln 15 vid förankringsvajern 9.

Fig. 4b visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att demontera ett kabelarrangemang 1.

Förfarandet initieras av, i ett steg 210, försättande av anslutnings- organet 20 i det öppna tillståndet. Därmed omorienteras anslut- ningsorganet 20 genom att sträcka kontrollvajern från oriente- ringen visad i fig. 2c till orienteringen visad i fig. 2b. Det öppna tillståndet hos anslutningsorganet 20 tillåter förankringsvajern 9 att tas bort genom öppningen och att styras till havsytan. I ett steg 220 avslutas förfarandet genom att ta bort kraftkabeln 15 från an- slutningsorganet 20.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de visade utförings- formerna utan kan varieras och modifieras inom ramen hos föl- jande patentkrav.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 20

Patentkrav

Kraftkabelarrangemang (1, 50) för en offshore-vindkraftpark (40), vilken vindkraftpark (40) innefattar ett flertal vindkraft- verk (3a, 3b) vardera innefattande en flytbar vindkraftenhet (5) flytande på havsytan, ett flertal förankringsorgan (7) an- ordnade i ett bottensediment (10) i havet och ett flertal förank- ringsvajrar (9) vilka sträcker sig mellan förankringsorganen (7) och vindkraftenheten (5) för att förankra vindkraftenheten (5), där, för varje vindkraftverk (3a, 3b), kraftkabelarrange- manget (1, 50) innefattar åtminstone en primär kraftkabel (15) för anslutning av vindkraftverket (3a, 3b) till kraftledningsnä- tet, kännetecknat av att för åtminstone en andel av vindkraftverken (3a, 3b) är den primära kraftkabeln (15) fäst vid och sträcker sig längs med åtminstone en av förankringsvajrarna (9).

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 1, där kabelar- rangemanget (1, 50) innefattar fästorgan för att fästa den pri- mära kraftkabeln (15) vid förankringsvajern (9), vilka fästor- gan innefattar ett flertal anslutningsorgan (20) fästa fördelat längs förankringsvajern (9) och tillhandahållande en lösgörbar fastsättning av den primära kraftkabeln (15) vid förankrings- vajern (9).

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 2, där anslutnings- organet (20) innefattar en första del (34) anordnad att mottaga och fästa den primära kraftkabeln (15) vid anslutningsorganet (20) och en andra del (35) anpassad att mottaga förankrings- vajern (9), där anslutningsorganet (20) innefattar ett öppet till- stånd anpassat att tillåta förankringsvajern (9) att mottagas och att borttagas från den andra delen (35), och ett slutet till- stånd anpassat att förhindra förankringsvajern (9) från att tas bort från den andra delen (35). 10 15 20 25 30 35 21

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 3, där det öppna tillståndet motsvarar en första orientering av anslutningsorga- net (20) och det slutna tillståndet motsvarar en andra oriente- ring av anslutningsorganet (20) och där kabelarrangemanget (1, 50) innefattar en kontrollvajer (37) anpassad att tillåta an- slutningsorganet (20) att från avstånd ändras mellan den första och den andra orienteringen.

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av krav 2-4, där kabelarrangemanget (1, 50) innefattar ett styrarrangemang för att styra den primära kraftkabeln (15) till respektive anslut- ningsorgan (20), vilket styrarrangemang för varje anslutnings- organ (20) innefattar en flytkropp (24) vid havsytan och en styrvajer (22) vilken sträcker sig mellan flytkroppen (24) och nämnda anslutningsorgan (20).

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av föregående krav, där åtminstone ett av förankringsorganen (7) används för att förankra åtminstone en första vindkraftenhet (5) och en andra vindkraftenhet (5) närliggande den första vindkraften- heten (5), där den första vindkraftenheten (5) och den andra vindkraftenheten (5) innefattar respektive primära kraftkablar (15) anordnade så att den primära kraftkabeln (15) hos den första vindkraftenheten (5) är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern (9) mellan nämnda förankringsorgan (7) och den första vindkraftenheten (5), och den primära kraftkabeln (15) hos den andra vindkraftenheten (5) är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvajern (9) mellan nämnda för- ankringselement (7) och den andra vindkraftenheten (5).

Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 6, där kabelar- rangemanget (1, 50) innefattar en mellanliggande kraftkabel (30) mellan den primära kraftkabeln (15) hos det första vind- kraftverket (3a) och den primära kraftkabeln (15) hos det andra vindkraftverket (3b) vilken elektriskt sammankopplar de båda primära kraftkablarna (15), och ett flytorgan (32) anord- nat vid ett avstånd från en ände av förankringsorganet (7) och 10 15 20 25 30 35

10.

11. 22 anordnat att hålla den mellanliggande kraftkabeln (30) åtskild från änden av nämnda förankringsorgan (7). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 7, där flytorganet (32) är lokaliserat mellan havsytan och änden av nämnda för- ankringsorgan (7). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av krav 7 och 8, där den primära kraftkabeln (15) fäst vid förankringsvajern (9) mellan nämnda förankringsorgan och den första vindkraften- heten (5), den mellanliggande kraftkabeln (30) och den pri- mära kraftkabeln (15) fäst vid förankringsvajern (9) mellan nämnda förankringsorgan (7) och den andra vindkraftenheten (5) utgör en enhetlig kraftkabel. Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av krav 7-9, där kraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattar åtminstone en första primär kraftkabel (15a) och en andra primär kraftkabel (15b) för varje vindkraftverk (3) hos en andel av vindkraftver- ken (3), anpassade att ansluta vindkraftenheterna till kraftled- ningsnätet, där den första primära kraftkabeln (15a) är fäst vid och sträcker sig längs en första förankringsvajer (9) mellan ett första förankringsorgan (7a) och vindkraftenheten (5), och den andra primära kraftkabeln (15b) är fäst vid och sträcker sig längs en andra förankringsvajer (9) mellan ett andra förank- ringsorgan (7b) och vindkraftenheten (5). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av krav 7-10, där åtminstone en andel av vindkraftenheterna (5) är anordnade längs en första linje (L1) och en andra linje (L2), och förank- ringsorganen (7) är anordnade längs en tredje linje (L3) mel- lan den första linjen (L1) och den andra linjen (L2), vilken första linje (L1), andra linje (L2) och tredje linje (L3) sträcker sig parallellt med varandra, där kraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattar ett flertal primära kraftkablar (15), vardera inne- fattande åtminstone två separata ledare, för att ansluta vind- 10 15 20 25 30 35

12.

13.

14. 23 kraftenheterna (5) till kraftledningsnätet, där de primära kraft- kablarna (15) är anordnade i en första kabelbana (52) och en andra kabelbana (54), vilken första kabelbana (52) är anord- nad så att de primära kraftkablarna (15) växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna (5) hos den första linjen (L1) och förankringsorganen (7) hos den tredje linjen (L3), och vilken andra bana (54) är anordnad så att de primära kraftkablarna (15) växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna (5) hos den andra linjen (L2) och förankringsorganen (7) hos den tredje linjen (L3), och där den första kabelbanan (52) obero- ende ansluter vindkraftenheterna (5) hos den första linjen (L1) till kraftledningsnätet och den andra kabelbanan (54) obero- ende ansluter vindkraftenheterna (5) hos den andra linjen (L2) till kraftledningsnätet. Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 11, där vindkraft- parken (40) är anordnad så att vindkraftenheterna (5) är för- delade så att de bildar en hexagonal cell (42) vilken har ett av förankringsorganen (7) lokaliserat i centrum av nämnda hexa- gonala cell (42). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt något av föregående krav, där kabelarrangemanget (1, 50) innefattar åtminstone en sekundär kraftkabel (58) anpassad att ansluta vindkraftverket (3a, 3b) till kraftledningsnätet, vilken sekundär kraftkabel (58) är ansluten till nämnda primära kraftkabel (15) och sträcker sig bort från vindkraftverket (3a, 3b). Förfarande för att montera ett kabelarrangemang (1, 50), där kabelarrangemanget (1, 50) innefattar en kraftkabel (15), ett flertal anslutningsorgan (20), där anslutningsorganen (20) in- nefattar ett öppet tillstånd vilket tillåter anslutningsorganet (20) och förankringsvajern (9) att bringas i ingrepp med varandra, och ett slutet tillstånd i vilket anslutningsorganet (20) och förankringsvajern (9) hålls i ingrepp med varandra, varvid förfarandet innefattar stegen: - att fästa kraftkabeln (15) vid anslutningsorganet (20), 10 15 20 24 - att försätta anslutningsorganet (20) i det öppna tillståndet, - att styra anslutningsorganet (20) tillsammans med kraftka- beln (15) till förankringsvajern (9) så att anslutningsorganet (20) bringas i ingrepp med förankringsvajern (9), och - att försätta anslutningsorganet (20) i det slutna tillståndet.

15. Förfarande för att demontera ett kabelarrangemang (1, 50), där kabelarrangemanget (1, 50) innefattar en kraftkabel (15), ett flertal anslutningsorgan (20), där anslutningsorganen (20) innefattar ett öppet tillstånd vilket tillåter anslutningsorganet (20) och förankringsvajern att bringas i ingrepp med varandra, och ett slutet tillstånd i vilket anslutningsorganet (20) och för- ankringsvajern (9) hålls i ingrepp med varandra, varvid förfa- randet innefattar stegen: - att försätta anslutningsorganet (20) i det öppna tillståndet, - att styra anslutningsorganet (20) tillsammans med kraftka- beln (15) från förankringsvajern (9) till havsytan, - att ta bort kraftkabeln (15) från anslutningsorganet (20).