SE539768C2 - Kraftkabelarrangemang för en offshore-vindkraftpark och ett förfarande för att montera och demontera ett kabelarrangemang - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett kabelarrangemang (1, 50) för en offshore-vindkraftpark (40). Vindkraftparken innefattar ett flertalvindkraftverk (3a, 3b) vardera innefattande en flytbarvindkraftenhet (5) som flyter på ytan på havet, ett flertalförankringselement (7) inrättade i bottensedimentet (10) i havetoch ett flertal förankringsvajrar (9) sträckande sig mellanförankringselementen och vindkraftenheten. Kabelarrangemangetinnefattar, för vardera vindkraftenhet, åtminstone en primärkraftkabel (15) för anslutning av vindkraftenheten till kraftled-ningsnätet. Den primära kraftkabeln är, för åtminstone en andel avvindkraftenheterna, fäst vid och sträcker sig längs med åtminstoneen av förankringsvajrarna. Uppfinning avser också ett förfarandeför att montera och demontera ett kabelarrangemang. (Fig. 1)

Description

Föreliggande uppfinning avser ett kraftkabelarrangemang för enoffshore-vindkraftpark. Vindkraftparken innefattar ett flertal vind-kraftverk vardera innefattande en flytbar vindkraftenhet flytandepa havsytan, ett flertal förankringsorgan anordnade i havets bot-tensediment och ett flertal förankringsvajrar vilka stracker sig mel-lan förankringsorganen och vindkraftenheten för att förankra vind-kraftenheten. Kraftkabeiarrangemanget innefattar, för varje vind-kraftverk, atminstone en primar kraftkabei för anslutning av vind-kraftverket till kraftledningsnatet, dar den primara kraftkabeln föråtminstone en andel av vindkraftverken ar fast vid och stracker siglands med atminstone en av förankringsvairarna.

Föreliggande uppfinning avser vidare ett förfarande för att monteraoch demontera ett kabelarrangemang.

KÄND TEKNIK I kanda offshore-vindkraftparker ar kraftkablarna för att anslutavindkraftverken till kraftledningsnatet nedgravda i bottensedimen-tet och anordnande sa att de stracker sig mellan vindkraftverken. innan beslut tas om utbredningen av kraftkablarna ar det nödvan-digt att undersöka strukturen och topografin hos havsbotten ochattjustera positionen och utbredningen av kraftkabeln baserat paresultatet av undersökningen. Nar positionen och utbredningen avkraftkablarna har faststallts maste kraftkablarna positioneras ned-gravda i bottensedimentet sa att kraftkabeln skyddas fran skada.Även om kraftkabeln ar nedgravd i bottensedimentet finns dock enrisk för anslutningsfei pa grund av interaktion mellan kraftkabelnoch bottensedimentet.

Ett problem med kanda kabelarrangemang ar att undersökning avhavsbotten och anordnandet av kraftkablarna i bottensedimentetar kostsamma. l\/lonteringen av kabelarrangemanget enligt kandteknik utgör darmed en signifikant dei av de övergripande kostna-derna för kanda vindkraftverk och vindkraftparker. l\/lonteringen avkraftkabeln, sarskiit under anordnandet av kraftkablarna i botten-sedimentet, ar dessutom tidskravande och kraver anvandning avdykare och sarskiit anordnade sleeppfartyg. Detta adderar ytter-ligare kostnader till monteringen av kabelarrangemanget. Anvand-ningen av dykare inbegriper dessutom potentiella skaderisker förinblandade arbetare. Ett annat problem med kanda kabelarrange-mang ar att kraftkablarnas utbredning beror pa strukturen och to-pografin hos havsbotten. Dessutom ar det svart och tidskravandeatt ersatta en defekt kraftkabel i kanda kabelarrangemang.

SYFTEN MED OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINN|NGEN Syftet med föreliggande uppfinning ar att anvisa ett förbattrat kraft-kabelarrangemang för en offshore-vindkraftpark. Ett första syftemed uppfinningen ar att anvisa ett kraftkabelarrangemang vilketkan monteras oberoende av strukturen och topografin hos havs-botten och vilket inte kraver undersökning ochjustering av posit-ionerna och utbredningen av kraftkablarna beroende pa resultatetav undersökningen. Ett andra syfte med uppfinningen ar att anvisaett kraftkabelarrangemang vilket reducerar tiden och kostnadernaför att montera kabelarrangemanget för ett Offshore-vindkraftverkjamfört med kand teknik. Ett tredje syfte med uppfinningen ar attanvisa ett kraftkabelarrangemang vilket inte kraver anvandning avdykare och/eller sarskiit anordnade sleeppfartyg för att monterakabelarrangemanget. Ett fjarde syfte ar att anvisa ettkraftkabelarrangemang vilket underlattar ersattningen av defektkraftkabel.

Dessa syften uppnas av ett kraftkabelarrangemang för ett off-shore-vindkraftverk sasom definierat i krav i.

Sasom inledningsvis namnt ar för atminstone en andel av vindkraftverken ar-den primara kraftkabeln fäst vid och sträcker sig längs med åtminstone en avförankringsvajrarna. Genom att fästa den primära kraftkabeln vidförankringsvajern sä att den sträcker sig längs förankringsvajrarnasträcker sig den primära kraftkabeln separerat fränbottensedimentet. l\/lonteringen av kabelarrangemanget är därmedmöjligt oberoende av strukturen och topografin hos havsbotten.Därigenom krävs ingen undersökning av havsbotten föreanordnandet av de primära kraftkablarna. Dessutom krävs ingenjustering av positionen och utsträckningen av de primärakraftkablarna. Fäständet av den primära kraftkabeln vid förank-ringsvajrarna är möjligt frän havsytan utan användning av dykareoch särskilt anordnande sl-eeppfartvg. Alternativt kan de primärakraftkablarna i förväg anordnas fästa vid förankringsvajrarna.

Kraftkabelarrangemanget kännetecknas vidare av att ätminstoneett av förankringsorganen används för att förankra ätminstone enförsta vindkraftenhet och en andra vindkraftenhet närliggande denförsta vindkraftenheten. Den första vindkraftenheten och denandra vindkraftenheten innefattar respektive primära kraftkablaranordnade sä att den primära kraftkabeln hos den första vindkraft-enheten är fäst vid och sträcker sig längs förankringsvaiern mellannämnda förankringsorgan och den första vindkraftenheten, ochden primära kraftkabeln hos den andra vindkraftenheten är fäst vidoch sträcker sig längs förankringsvaiern mellan nämnda för-ankringsorgan och den andra vindkraftenheten, sä att en utbred-ning av de primära kraftkablarna erhälls, varvid en elektriskanslutning etableras mellan de respektive primära kraftkablarnahos den första vindkraftenheten och den andra vindkraftenheten.

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 frän för-ankringsvajern. Borttagande av den primära kraftkabeln frän 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 primärakraftkabeln vid anslutningsorganet och en andra del anpassad attmottaga förankringsvajern, där anslutningsorganet innefattar ettöppet tillstànd anpassat att tilläta förankringsvajern att mottagasoch att borttagas frän den andra delen, och ett slutet tillständ an-passat att förhindra förankringsvajern frän att tas bort frän denandra 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-ständet en första orientering av anslutningsorganet och det slutnatillständet motsvarar en andra orientering av anslutningsorganet,och där kabelarrangemanget innefattar en kontrollvajer anpassadatt tilläta anslutningsorganet att frän avständ ändras mellan denförsta och andra orienteringen. Genom att det öppna och detslutna tillständet motsvarar olika orienteringar kan anslutningsor-ganet ändras frän avständ mellan det öppna och det slutna tillstän-det genom användning av kontrollvajern. Därmed kan anslutnings-organet fjärrstyras frän havsytan.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange-manget ett styrarrangemang för att styra den primära kraftkabelntill 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 kraftkabelnsnabbt och precist flyttas frän havsytan till forankringsvajerns när-het. Därmed underlättar styrarrangemanget anordnandet av denprimära kraftkabeln vid forankringsvajern.

Enligt en utforingsform av uppfinningen används ätminstone ett avforankringsorganen for att förankra ätminstone en forsta vindkraft-enhet och en andra vindkraftenhet närliggande den forstavindkraftenheten, där den forsta vindkraftenheten och den andravindkraftenheten innefattar respektive primära kraftkablar anord-nade sä att den primära kraftkabeln hos den forsta vindkraften-heten är fäst vid och sträcker sig längs forankringsvajern mellannämnda forankringsorgan och den forsta vindkraftenheten, ochden primära kraftkabeln hos den andra vindkraftenheten är fäst vidoch sträcker sig längs forankringsvajern mellan nämnda förank-ringsorgan och den andra vindkraftenheten.

Tvä närliggande vindkraftenheter har ätminstone ett gemensamtförankringsorgan. De respektive primära kraftkablarna är fästa vidoch sträcker sig längs forankringsvairarna frän samma forank-ringsorgan. Genom att anordna de primära kraftkablarna hos denforsta och den andra vindkraftenheten pä forankringsvajrarna vilkasträcker sig frän samma forankringsorgan kan en kombinerad ut-bredning av de primära kraftkablarna erhällas.

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

Enligt en utforingsform av uppfinningen innefattar kabelarrange-manget en mellanliggande kraftkabel mellan den primära kraftka-beln hos det forsta vindkraftverket och den primära kraftkabeln hosdet andra vindkraftverket, vilken elektriskt sammankopplar de lO '15 bäda primära kraftkablarna, och ett flytorgan anordnat vid ett av-stand frän en ande av forankringsorganet och anordnat att hälladen mellanliggande kraftkabeln ätskild frän anden av nämnda for-ankringsorgan.

Den mellanliggande kraftkabeln etablerar en elektrisk anslutningmellan den primära kraftkabeln hos den forsta vinkraftenheten ochden primära kraftkabeln hos den andra vindkraftenheten. Genomflytorganet försäkras att den mellanliggande kraftkabeln separerasfrän forankringsorganets ande och bottensedimentet. Därmedfinns ingen risk för interaktion mellan den mellanliggande kraftka-beln och forankringsorganet eller bottensedimentet vilken skullekunna skada kabeln. Dessutom hälls de primära kablarna hos denforsta och den andra vinkraftenheten separerade frän bottensedi-mentet och forankringsorganen tack vare att de är fästa vid re-spektive forankringsvajer.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är flytorganet lokaliseratmellan havsytan och änden av nämnda förankringsorgan. Genomatt anordna flytorganet nedsänkt separeras den mellanliggandekraftkabeln och flytorganet frän interaktion med fartyg pä havs-ytan.

Enligt en utforingsform av uppfinningen utgör den primära kraftka-beln fäst vid forankringsvajern mellan nämnda forankringsorganoch den forsta vindkraftenheten, den mellanliggande kraftkabelnoch den primära kraftkabeln fäst vid förankringsvajern mellannämnda förankringsorgan och den andra vindkraftenheten en en-hetlig kraftkabel.

Enligt en utforingsform av uppfinningen innefattar kraftkabelar-rangemanget ätminstone en forsta primär kraftkabel och en andraprimär kraftkabel for varje vindkraftverk hos en andel av vindkraft-verken, anpassade att ansluta vindkraftenheterna till kraftled-ningsnätet, där den forsta primära kraftkabeln är fäst vid ochsträcker sig längs en forsta forankringsvajer mellan ett forsta for- 'IO ankringsorgan och vindkraftenheten, och den andra primära kraft-kabeln är färst vid och sträcker sig längs en andra förankringsvajermellan ett andra förankringsorgan och vindkraftenheten.

Anordnandet av den första och den andra primära kraftkabeln päden första och den andra förankringsvajern tillhandahåller en kom-binerad utbredning av de primära kraftkablarna separerad fränbottensedimentet. Den första och den andra primära kraftkabelntillsammans 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 anslutningsfelhos en av de primära kraftkablarna.

Detta syfte uppnäs enligt en utföringsform av uppfinningen, därkabelarrangemanget innefattar ett flertal öppna slingor. l likhetmed elektriska mellanspänningsdistributionssystem är varje se-kundär understation ansluten till tvä ledningar. Vid en punkt islingan finns en öppen brytare eller fränskiljare. Detta system möj-liggör isolering av ett fel mellan sekundära understationer och fort-farande all genererad elektricitet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är ätminstone en andel avvindkraftenheterna anordnade längs en första linje och en andralinje, och förankringsorganen är anordnade längs en tredje linjemellan den första linjen och den andra linjen, vilken första linje,andra linje och tredje linje sträcker sig parallellt med varandra, därkraftkabelarrangemanget innefattar ett flertal primära kraftkablar,vardera innefattande ätminstone tvä separata ledare, för att an-sluta vindkraftenheterna till kraftledningsnätet, där de primärakraftkablarna är anordnade i en första kabelbana och en andra ka-belbana, vilken första kabelbana är anordnad sä att de primärakraftkablarna växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna hosden första linjen och förankringsorganen hos den tredje linjen, ochvilken andra bana är anordnad sä att de primära kraftkablarna väx-elvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna hos den andra linjen lO och forankringsorganen hos den tredje linjen, och dar den förstakabelbanan oberoende ansluter vindkraftenheterna hos den förstalinjen till kraftledningsnatet och den andra kabelbanan oberoendeansluter vindkraftenheterna hos den andra linjen till kraftlednings-natet.

Den forsta och den andra kabelbanan ger redundans till anslut-ningen av vindkraftenheterna till kraftledningsnatet. l handelse avett anslutningsfel hos en av de forsta och de andra primara kraft-kablarna hos den ena kabelbanan halls det aktuella vindkraftver-ket anslutet till kraftledningsnatet med hjalp av den andra av denforsta och den andra primara kraftkabeln, och den andra kabelba-nan. Dessutom etableras redundans pa ett kostnadseffektivt sattgenom anvandning av farre forankringsorgan, forankringsvajraroch primara kraftkablarjamfort med kanda arrangemang.

Enligt en utforingsform av uppfinningen ar vindkraftparken anord-nad sa att vindkraftenheterna ar fördelade sa att de bildar en hexa-gonal cell vilken har ett av forankringsorganen lokaliserat i cent-rum av namnda hexagonala cell. Den hexagonala cellen med ettforankringsorgan lokaliserat i centrum av cellen och vindkraften-heterna runt forankringsorganen tlllhandahaller en redundant an-slutning pa ett kostnadseffektivt satt genom anvandning av ett re-ducerat antal forankrlngsorgan, forankringsvajrar och primarakraftkablarjamfort med kanda arrangemang.

Enligt en utforingsform av uppfinningen innefattar kabelarrange-manget atminstone en sekundar kraftkabel anpassad att anslutavindkraftparken till kraftledningsnatet, vilken sekundar kraftkabelar ansluten till namnda primara kraftkabel och stracker sig bortfran vindkraftverket. Den sekundara kraftkabeln anvands for avattansluta vindkraftverket till kraftledningsnatet i fallet da forank-ringsvajrarna hos vindkraftverket inte tillhandahaller en passandeforlangning till kraftledningsnatet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar kabelarrange-manget ett ställverk för åtminstone ett flertal av vindkraftenheterna, vilket ställverk innefattar organ för att växla mellananslutning av den första primära kraftkabeln och den andraprimära kraftkabeln, mellan tva av ledningarna hos den första pri~mara kraftkabeln och mellan tva av ledningarna hos den andra pri-mära kraftkabeln. Ställverket möjliggör fränkoppling av en primärkraftkabel vid ett anslutningsfel och säkerställer därmed attvindkraftenheten hälls ansluten till kraftledningsnätet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är ställverket ett sä kallatmellanspänningsställverk.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är förankringorganen enav en sugkassun och en slagen päle. Användningen av en sugkas-sun och en slagen päle tillhandahäller ett förankringsorgan sommonteras med tillräcklig precision för att möjliggöra fördelning avvlndkraftenheterna i hexagonala celler med ett förankringsorgan icentrum av varje cell.

Termen ”sugkassun” avser ett avlångt tubformigt organ vars inretöms pä vatten, därmed bildande en tryckskillnad vilken driver dettubformiga organet in i loottensedimentet. Termen ”slagen påle”avser ett avlängt organ vilket drivs in i bottensedimentet, vanligtvismed hjälp av upprepade slag. Bäde sugkassuner och slagna pälarkan motsta krafter riktade vertikalt mot sin längsgäende axel ochkrafter av viss storlek längs sin längsgäende axel, Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att anvisa ett förfarandeför att montera kabelarrangemanget enligt uppfinningen frän havs-ytan. Detta syfte uppnäs genom ett förfarande för att montera ettkabelarrangemang. Kabelarrangemanget innefattar en kraftkabel?olett flertal anslutningsorgan, där anslutningsorganen innefattarett öppet tillständ vilket tilläter anslutningsorganet och förank-ringsvajern att bringas i ingrepp med varandra, och ett slutet till-ständ i vilket anslutningsorganet och förankringsvajern hälls i in-grepp med varandra. Förfarandet innefattar stegen: - att fästa kraftkabeln vid anslutningsorganet, - att försätta anslutningsorganet i det öppna tillståndet, - att styra anslutningsorganet tillsammans med kraftkabeln tillförankringsvajern sa att anslutningsorganet bringas i ingreppmed förankringsvajern, och - att försätta anslutningsorganet i det slutna tillständet.

Förfarandet möjliggör för kraftkabeln att förflyttas fran havsytanoch att föras till närheten av förankringsorganen för fästande vidförankringsvaiern sä att kraftkabeln sträcker sig längs förankrings-vajern. Förfarandet tillhandahäller en snabb och kostnadseffektivmontering av kraftkabelarrangemanget frän havsytan.

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

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

Genom att sträcka styrvaiern styrs kraftkabeln snabbt till närhetenav förankringsvajern.

Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att anvisa ett förfarandeför att demontera ett kabelarrangemang. Kabelarrangemanget in-nefattar en kraftkabel, ett flertal anslutningsorgan, där anslut-ningsorganen innefattar ett öppet tillständ vilket tilläter anslut-ningsorganet och förankringsvajern att bringas i ingrepp medvarandra, och ett slutet tillständ i vilket anslutningsorganet ochförankringsvajern hälls i ingrepp med varandra, varvid förfarandetinnefattar stegen: - att försätta anslutningsorganet i det öppna tillständet, 'l5 ll att styra anslutningsorganet tillsammans med kraftkabeln frànförankringsvajern till havsytan,att ta bort kraftkabeln fràn anslutningsorganet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfarandet: att styra kraftkabeln làngs styrvajern fràn förankringsvajern tillhavsytan, och att ta bort styrslingan làngs en av kraftkabeln och anslutnings-organet.

KORTFATTAD BESKRlVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nu att förklaras nàrmare genom beskrivningav olika utföringsformer av uppfinningen och med referens till bi-fogade figurer.

Fig.Fig.Fig.Fig.Fig.Fig.Fig.Fig.Fig.

Fig. l 2a 2b 2c Ba- Ba Bb 3c 3d Se visar ett kraftkabelarrangemang för en offshore-vind-kraftpark enligt en utföringsform av uppfinningen.visar en primàr kraftkabel fast vid en förankringsvajerenligt en utföringsform av uppfinningen. visar en kraftkabel fàst vid ett anslutningsorgan anord-nat i ett öppet tillstànd. visar en kraftkabel fast vid ett anslutningsorgan anord-nat i ett slutet tillstànd. visar kraftkabelarrangemang för en offshore-vindkraft-park enligt en utföringsform av uppfinningen. visar ett arrangemang av vindkraftverk och förankrings-organ. visar arrangemanget av vindkraftverk orienterade ihexagonala celler. visar arrangemang av förankringsvajrar mellan vind-kraftenheterna och förankringsorganen. visar ett kraftkabelarrangemang för en offshore-vind-kraftpark enligt en utföringsform av uppfinningen.visar ett exempel pà àteranslutning av ett vindkraftverkvid hàndelse av ett anslutningsfel hos en av de primàrakraftkablarna. iO BO i2 Fig. 4a visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att anordnakraftkablar vid en förankringsvajer.Fig. 4b visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att ta bort en kraftkabel fran en förankringsvajer.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS¿FORMER AV UPPFINNINGEN Figur i visar ett kraftkabelarrangemang i för ett Offshore-vind-kraftverk enligt en utföringsform av uppfinningen. l figur i ar ettförsta vindkraftverk Ba anslutet till ett andra vindkraftverk Bb medhjalp av kraftkabelarrangemanget i. Det första vindkraftverket Baoch kabelarrangemanget i anordnat vid det första vindkraftverketBa kommer att beskrivas i detalj. Det andra vindkraftverket Bb aranordnat med motsvarande kabelarrangemang i.

Varje vindkraftverk Ba, Bb innefattar en flytbar vindkraftenhet 5, ettflertal förankringsorgan 7 och ett flertal förankringsvajrar 9 (mar-kerade med streckade linjer) vilka sträcker sig direkt fran förank-ringsorganen 7 till vindkraftenheten 5. Förankringsorganen 7 aranordnade hart fasta i havets bottensediment iO.

Företradesvis ar vindkraftverken Ba, Bb anordnade sa att de for-mar en hexagonal cell, Det ar vidare föredraget att varje vindkraft-verk Ba, Bb ar fast med hjalp av minst tre förankringsvajrar 9. An-ordnandet av vindkraftverken Ba, Bb, förankringsorganen 7 ochförankringsvajrarna kommer att diskuteras vidare i samband medfig. B.

Förankringsorganet 7 visat i fig. i ar delat mellan det första vind-kraftverket Ba och det andra vindkraftverket Bb. Förankringsorga-net 7 möjliggör fastande av en av de tre förankringsvajrarna 9 fördet första vindkraftverket Ba respektive det andra vindkraftverketBb.

'IO 13 Varje förankringsorgan 7 innefattar ett längsgäende organ innefat-tande en längsgäende axel L vilken sträcker sig in i bottensedi-mentet 10. Förankringsorganen 7 är företrädesvis en av en sug-kassun och en slagen päle. Förankringsorganen 7 tillhandahälleren förankring som motstär krafter bäde vinkelräta mot och paral-lella med den längsgäende axeln L.

Kabelarrangemanget1 innefattar en primär kraftkabel 15 (marke-rad med en heldragen linje) for att ansluta det första vindkraftver-ket Sa och det andra vindkraftverket Sb till kraftledningsnätet. Denprimära kraftkabeln 15 hos det första vindkraftverket Sa är fäst vidoch sträcker sig längs förankringsvajern 9 mellan förankringsorga-net 7 och det första vindkraftverket Sa. Den primära kraftkabeln 15hos det andra vindkraftverket Sb är fäst vid och sträcker sig längsförankringsvajern 9 mellan förankringsorganet 7 och det andravindkraftverket Sb.

Kraftkabelarrangemanget är anordnat sä att de primära kraftkab-larna 15 är fästa vid respektive förankringsvajer 9 genom att ka-belarrangemanget 1 innefattar fästorgan fördelade längs längdenhos respektive förankringsvajrar 9. Därmed sträcker sig de primärakraftkablarna 15 ätminstone delvis längs den respektive förank-ringsvajern 9 sä att de primära kraftkablarna 15 hälls separeradefrän bottensedimentet. De primära kraftkablarna 15 anordnas utanatt det är nödvändigt att gräva ner de primära kraftkablarna i bot-tensedimentet. Därmed kan kabelarrangemanget 1 enligt uppfin-ningen monteras pä ett kostnadseffektivt sätt.

Fästorganen innefattar ett flertal anslutningsorgan 20 fördeladelängs förankringsvajern 9. Den primära kraftkabeln 15 är därmedfäst vid förankringsvajern 9 vid anslutningsorganens 20 positioner.

Kabelarrangemanget 1 innefattar vidare ett styrarrangemang föratt 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 14 sträcker sig frän anslutningsorganet 20 till flytkroppen 24 vid havs-ytan. Med hjälp av styrarrangemanget kan den primära kraftkabeln15 styras frän havsytan till förankringsvajerns närhet och fästasvid förankringsvajern 9 med hjälp av anslutningsorganen 20 utananvändning av dykare och särskilt anordnade s-l-f-eppfartyg.

Kraftkabelarrangemanget 1 innefattar vidare en mellanliggandekraftkabel 30 mellan den primära kraftkabeln 15 hos det förstavindkraftverket Ba och den primära kraftkabeln 15 hos det andravindkraftverket 3b. Den mellanliggande kraftkabeln 30 etablerar enelektrisk anslutning mellan den primära kraftkabeln 15 hos detförsta vindkraftverket 3a och den primära kraftkabeln 15 hos detandra vindkraftverket Bb. Företrädesvis utgör de tvä 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 hälla den mellanliggande kraftkabeln 30. I fig. 1 är denmellanliggande kraftkabeln 30 separerad frän bottensedimentet10, en ände av förankringsorganet 7 och havsytan genom att flyt-organet 32 är anordnat mellan förankringsorganets 7 ände ochhavsytan. 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. Förankringsorganen20 är fördelade längs förankringsvajerns 9 längd sä 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 tvärsnittethos förankringsvajern 9. Följaktligen har den primära kraftkabelns15 vikt ingen eller försumbar inverkan pä förankringskapacitetenhos förankringsvajern 9. Företrädesvis innefattar förankringsva-jern 9 huvudsakligen polymeriskt material, säsom polyester. Där-med finns det ingen eller försumbar risk för nötning pä den primära kraftkabeln 15 under möjliga förflyttningar av de fria delarna avden primara kraftkabeln 15 relativt förankringsvajern 9.

Fig. 2b och 2c visar en utföringsform av ett anslutningsorgan 20anordnat att fungera som en hake. En primarkraftkabel15 ar fastvid anslutningsorganet 20. Anslutningsorganet 20 innefattar enförsta del 34, en andra del 35 och en öppning 36. Den första delen34 ar anordnad att mottaga och fasta den primara kraftkabeln 15vid anslutningsorganet 20. Den andra delen 35 ar anpassad attmottaga en förankringsvajer 9.

Anslutningsorganet 20 innefattar vidare ett öppet tillstand och ettslutet tillstand. Det öppna tillstandet motsvarar en första oriente-ring av anslutningsorganet 20 och det slutna tillstandet motsvararen andra orientering av anslutningsorganet 20. Anslutningsorga-net 20 ar anpassat att tillata förankringsvajern 9 att mottagas ochatt tas bort fran den andra delen 35 da anslutningsorganet 20 ar idet öppna tillstandet. Anslutningsorganet 20 förhindrar förank-ringsvajern 9 fran att tas bort fran den andra delen 35 da anslut-ningsorganet 20 ar i det slutna tillstandet.

Anslutningsorganet 20 innefattar vidare en kontrollvajer 37 anpas-sad att tillata anslutningsorganet 20 att fjarrstyras mellan denförsta och den andra orienteringen. Följaktligen tillater kontrollva-jern 37 anslutningsorganet 20 att andras mellan det slutna tillstan-det och det öppna tillstandet. Anslutningsorganet 20 tillhandahal-ler darmed ett lösgörbart fastande av den primara kraftkabeln 15vid förankringsvajern 9.

I fig. 2b ar anslutningsorganet 20 anordnat i det öppna tillstandetgenom att stracka kontrollvajern 37. Anslutningsorganet 20 till-sammans med den primara kraftkabeln 15 sanks mot förankrings-vajern 9 sa att förankringsvajern 9 förs in i öppningen 36.

Darefter andras, sasom visas i fig. 2c, anslutningsorganet 20 frandet öppna tillstandet till det slutna tillstandet genom att slappa pakontrollvajern. Förankringsvajern 9 mottas darmed av den andra iO i6 delen 35 av anslutnlngsorganet 20. Den primära kraftkabeln i5fästs 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) ochförankringsorgan 7 (markerade med fyrkanter). l fig. Ba är en första uppsättning av vindkraftenheterna 5 anord-nade längs en första linje Li 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 Li och den andra linjen L2. Denforsta linjen Li, den andra linjen L2 och den tredje linjen L3sträcker sig parallellt med varandra.

Fig. 3b visar att vindkraftenheterna 5 och förankringsorganen 7 ifig. Ba 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 forankringsvajrar 9 mellan vindkraft-enheterna 5 och förankringsorganen 7. Varje vindkraftenhet 5 ärförankrat med hjälp av tre förankrlngsvajrar 9. Förankringsvajrarna9 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 i5 pä förankringsvajrarna 9 enligtuppfinningen, minskas antalet och längden av de nödvändiga pri-mära kraftkablarna i5 ijämförelse med kända kraftkabelarrange-mang för vindkraftparker 40.

Fig. Sd visar ett exempel pä ett kraftkabelarrangemang 50 för enoffshore-vindkraftpark 40 enligt en utföringsform av uppfinningen.I syfte att förklara uppfinningen är enbart anslutningen av BO 17 vindkraftenheterna 5 vid en central del av vindkraftparken 40 indi-kerad. Det ska förstäs att även vindkraftenheterna 5 i utkanten avvindkraftparken 40 är anslutna genom ett flertal primära kraftkab-lar15.

Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar ett flertal primära kraftkab-lar 15. Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar åtminstone enförsta primär kraftkabel15a och en andra primär kraftkabel 15b förvarje vindkraftverk Ba, Bb anpassade att ansluta vindkraftverketBa, Bb till kraftledningsnätet. Den första primära kraftkabeln 15aär fast vid och sträcker sig längs en första förankringsvajer 9 nee-elaamellan ett första förankringsorgan 7a och vindkraftenheten 5.Den andra primära kraftkabeln 15b är fäst vid och sträcker siglängs en andra förankringsvajer 9 mellan ett andraförankringsorgan 7b och vindkraftenheten 5.

De primära kraftkablarna 15 är anordnade i en första kabelbana52 och en andra kabelbana 54. Den första kabelbanan 52 är an-ordnad sä att de inblandade primära kraftkablarna 15 växelvissträcker sig mellan vindkraftenheterna 5 hos den första linjen L1och förankringsorganen 7 hos den tredje linjen LB. Den andra ka-belbanan 54 är anordnad sä att de inblandade primära kraftkab-larna 15 växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna 5 hos denandra linjen L2 och förankringsorganen 7 hos den tredje linjen LB.Den första kabelbanan 52 och den andra kabelbanan 54 är an-slutna till varandra vid förankringsorganen 7 hos den tredje linjenLB.

Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar vidare ett flertal ställverk,säsom ett mellanspänningsställverk, anordnade vid vindkraften-heterna 5. I fig. Blad bildar den första kabelbanan 52 och den andrakabelbanan 54 tillsammans en slingmatning (ring circuit) 56 mellanen första ändpunkt E1 och en andra ändpunkt E2. Slingmatningen56 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 fränalla vindkraftverk Ba, Bb hos vindkraftparken 40. iO 18 Kraftkabelarrangemanget 50 innefattar vidare en sekundar kraft-kabel 58 anordnad att ansluta slingmatningen till kraftledningsna-tet. Den sekundära kraftkabeln 58 ar elektriskt ansluten till denförsta andpunkten Ei hos slingmatningen 56.

Vindkraftparken 40 har företradesvis en sadan utbredning att dencentrala delen av vindkraftparken 40 anordnad med slingmat-ningen 56 sasom visas i fig. 3d utgör en större del av vindkraftpar-ken 40 i jamförelse med utkanterna avivindkraftparken 40anordnade med radialmatning. Darmed far den största delen avvindkraftparken 40 tillgang till den redundanta anslutningen somges av kabelarrangemanget 50 enligt uppfinningen.

Fig. 3e visar ett exempel pa en ateranslutning av ett vindkraftverkihandelse av anslutningsfel nos en av de primara kraftkablarna. l exemplet har ett anslutningsfel uppstatt pa en defekt primar kraft-kabel i5f. För att sakerstalla oavbruten transmission av genereradelkraft fran vindkraftenheten 1l-5f som direkt paverkas av anslut-ningsfelet svvitchas mellanspanningsstallverket hos den direkt pa-verkade vindkraftenheten 5f sa att den genererade elkraften matasgenom den icke-defekta kraftkabeln i5a ansluten till den direktpåverkade vindkraftenheten 5f. Återanslutningen av mellanspanningsstallverket hos den direkt pa-verkade vindkraftenheten 5f resulterar i att vindkraftenheterna 5hos vindkraftparken 40 bildar en första slingmatning 56' mellan enny första ändpunkt E1' och den andra ändpunkten E2 och en andraslingmatning 56" mellan den första ändpunkten Ei och en nyandra ändpunkt E2'. I de återstående delarna av vindkraftparken40 matas den genererade elkraften i en radialmatning.

Fig. 4a visar ett flödesdiagram av ett förfarande för att montera ettkabelarrangemang i innefattande fastande av en kraftkabel i5 viden förankringsvajer 9. Kabelarrangemanget i innefattar en kraft-kabel i5 och ett flertal anslutningsorgan 20. Anslutningsorganet20 innefattar ett öppet tillstànd vilket tillater anslutningsorganet 20 19 och förankringsvajern 9 att bringas i ingrepp med varandra. An-slutningsorganet 20 innefattar ett slutet tillstànd där anslutnings-organet 20 och förankringsvajern 9 hälls i ingrepp med varandra.

Förfarandet initieras av, i ett steg 110, fästande av kraftkabeln 15vid anslutningsorganet 20. Därmed kommer kraftkabeln 15 och an-slutningsorganet 20 att förflyttas tillsammans. I fig. 2b och 2c ärkraftkabeln 15 fast vid den första delen 34 av anslutningsorganet.lett steg 120 innefattar förfarandet att försätta anslutningsorganet20 i det öppna tillstandet, säsom visas i fig. 2b. lett steg 130 styrs anslutningsgorganet 20 tillsammans med kraft-kabeln 15 fran havsytan till förankringsvajern 9 sä att anslutnings-organet 20 bringas i ingrepp med förankringsvajern 9. Därmed försförankringsvajern 9 in i öppningen 36 hos anslutningsorganet 20sasom visas i fig. 2b och 2c. I ett steg 140 innefattar förfarandetatt försätta anslutningsorganet 20 i det slutna tillstandet, sasomvisas i fig. 2c. Därmed fästs kraftkabeln 15 vid förankringsvajern9.

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

Förfarandet initieras av, i ett steg 210, försättande av anslutnings-organet 20 i det öppna tillstandet. Därmed omorienteras anslut-ningsorganet 20 genom att sträcka kontrollvajern frän oriente-ringen visad i fig. 2c till orienteringen visad i fig. 2b. Det öppnatillständet hos anslutningsorganet 20 tillater förankringsvajern 9att tas bort genom öppningen och att styras till havsytan. I ett steg220 avslutas förfarandet genom att ta bort kraftkabeln 15 frän 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)

1. B0 PATENT-KRAV Kraftkabelarrangemang (1, 50) för en offshore-vindkraftpark(40), vilken vindkraftpark (40) innefattar ett flertal vindkraft-verk (Ba, Bb) vardera innefattande en flytbar vindkraftenhet(5) flytande pa havsytan, ett flertal förankringsorgan (7) an-ordnade i ett bottensediment (10) i havet och ett flertal förank-ringsvajrar (9) vilka stracker sig mellan förankringsorganen(7) och vindkraftenheten (5) för att förankra vindkraftenheten(5), dar, för varje vindkraftverk (Ba, Bb), kraftkabelarrange-manget (1, 50) innefattar åtminstone en primar kraftkabel (15)för anslutning av vindkraftverket (Ba, Bb) till kraftledningsna-tet, dar den primara kraftkabeln (15) för åtminstone en andelav vindkraftverken (Ba, Bb) ar fast vid och stracker sig langsmed atminstone en av förankringsvajrarna (9), kannetecknat av att atminstone ett av förankringsorganen (7) anvands för attförankra atminstone en första vindkraftenhet (5) och en andravindkraftenhet (5) narliggande den första vindkraftenheten(5), dar den första vindkraftenheten (5) och den andravindkraftenheten (5) innefattar respektive primara kraftkablar(15) anordnade sa att den primara kraftkabeln (15) hos denförsta vindkraftenheten (5) ar fast vid och stracker sig langsförankringsvajern (9) mellan namnda förankringsorgan (7) ochden första vindkraftenheten (5), och den primara kraftkabeln(15) hos den andra vindkraftenheten (5) ar fast vid ochstracker sig langs förankringsvajern (9) mellan namnda för-ankringsorgan (7) och den andra vindkraftenheten (5), sa atten utbredning av de primara kraftkablarna (15)erhalls, varvid en elektrisk anslutning etableras mellan derespektive primara kraftkablarna (15) hos den förstavindkraftenheten (5) och den andra vindkraftenheten (5). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 1, dar kabelar-rangemanget (1, 50) innefattar fastorgan för att fasta den pri-mara kraftkabeln (15) vid förankringsvajern (9), vilka fastor-gan innefattar ett flertal anslutningsorgan (20) fasta fördelat 21 langs förankringsvajern (9) och tillhandahallande en lösgörbarfastsattning av den primara kraftkabeln (15) vid förankrings-vajern (9), varvid anslutningsorganet (20) innefattar en förstadel (34) anordnad att mottaga och fasta den primarakraftkabeln (15) vid anslutningsorganet (20) och en andra del(35) anpassad att mottaga förankringsvajern (9), daranslutningsorganet (20) innefattar ett öppet tillstànd anpassatatt tillata förankringsvajern (9) att mottagas och att borttagasfran den andra delen (35), och ett slutet tillstand anpassat attförhindra förankringsvajern (9) fran att tas bort fran den andradelen (35). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 2, dar det öppnatillstandet motsvarar en första orientering av anslutningsorga-net (20) och det slutna tillstandet motsvarar en andra orien-tering av anslutningsorganet (20) och dar kabelarrange-manget (1, 50) innefattar en kontrollvajer (37) anpassad atttillata anslutningsorganet (20) att fran avstand andras mellanden första och den andra orienteringen. Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nagot av krav 2-3, darkabelarrangemanget (1, 50) innefattar ett styrarrangemang föratt styra den primara kraftkabeln (15) till respektive anslut-ningsorgan (20), vilket styrarrangemang för varje anslutnings-organ (20) innefattar en flytkropp (24) vid havsytan och enstyrvajer (22) vilken stracker sig mellan flytkroppen (24) ochnamnda anslutningsorgan (20). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nagot av föregaendekrav, dar kraftkapelarrangemanget (1, 50) innefattar enmellanliggande kraftkabel (30) mellan den primara kraftkabeln(15) hos det första vindkraftverket (3a) och den primarakraftkabeln (15) hos det andra vindkraftverket (3b) vilkenelektriskt sammankopplar de bada primara kraftkablarna (15),och ett flytorgan (32) anordnat vid ett avstand fran en ande avförankringsorganet (7) och anordnat att halla den 22 mellanliggande kraftkabeln (30) atskild fran anden av namndaförankringsorgan (7). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt krav 5, dar flytorganet(32) ar lokaliserat mellan havsytan och anden av namnda för-ankringsorgan (7). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nagot av krav 5 och 6,dar den primara kraftkabeln (15) fast vid förankringsvajern (9)mellan namnda förankringsorgan och den första vindkraften-heten (5), den mellanliggande kraftkabeln (30) och den pri-mara kraftkabeln (15) fast vid förankringsvajern (9) mellannamnda förankringsorgan (7) och den andra vindkraftenheten(5) utgör en enhetlig kraftkabel. Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nagot av krav 5-7, darkraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattar atminstone enförsta primar kraftkabel (15a) och en andra primar kraftkabel(15b) för varje vindkraftverk (3) hos en andel av vindkraftver-ken (3), anpassade att ansluta vindkraftenheterna till kraftled-ningsnatet, dar den forsta primara kraftkabeln (15a) ar fast vidoch stracker sig langs en forsta förankringsvajer (9) mellan ettförsta förankringsorgan (7a) och vindkraftenheten (5), och denandra primara kraftkabeln (155) ar fast vid och stracker siglangs en andra förankringsvajer (9) mellan ett andra förank-ringsorgan (7b) och vindkraftenheten (5). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nagot av krav 5-8, daratminstone en andel av vindkraftenheterna (5) ar anordnadelangs en första linje (L1) och en andra linje (L2), och förank-ringsorganen (7) ar anordnade langs en tredje linje (L3) mel-lan den forsta linjen (L1) och den andra linjen (L2), vilkenförsta linje (L1), andra linje (L2) och tredje linje (L3) strackersig parallellt med varandra, dar kraftkabelarrangemanget (1,50) innefattar ett flertal primara kraftkablar (15), vardera inne-fattande atminstone tva separata ledare, för att ansluta vind- 10. 11. 12. 23 kraftenheterna (5) till kraftledningsnätet, där de primära kraft-kablarna (15) är anordnade i en första kabelbana (52) och enandra kabelbana (54), vilken första kabelbana (52) är anord-nad sä att de primära kraftkablarna (15) växelvis sträcker sigmellan vindkraftenheterna (5) hos den forsta linjen (L1) ochförankringsorganen (7) hos den tredje linjen (LB), och vilkenandra bana (54) är anordnad sä att de primära kraftkablarna(15) växelvis sträcker sig mellan vindkraftenheterna (5) hosden andra linjen (L2) och förankringsorganen (7) hos dentredje 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 9, där vindkraft-parken (40) är anordnad sä att vindkraftenheterna (5) är for-delade sä att de bildar en hexagonal cell (42) vilken har ett avförankringsorganen (7) lokaliserat i centrum av nämnda hexa-gonala cell (42). Kraftkabelarrangemang (1, 50) enligt nägot av föregäendekrav, där kraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattarätminstone en sekundär kraftkabel (58) anpassad att anslutavindkraftverket (3a, 3b) till kraftledningsnätet, vilken sekundärkraftkabel (58) är ansluten till nämnda primära kraftkabel (15)och sträcker sig bort frän vindkraftverket (Ba, 3b). Förfarande för att montera ett kraftkabelarrangemang (1, 50)för en offshore-vindkraftpark enligt nägot av krav 1-11, därkraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattar en kraftkabel (15)och ett flertal anslutningsorgan (20), där anslutningsorganen(20) innefattar ett öppet tillständ vilket tilläteranslutningsorganet (20) och förankringsvajern (9) att bringasi ingrepp med varandra, och ett slutet tillständ i vilketanslutningsorganet (20) och förankringsvajern (9) hälls iingrepp med varandra, varvid förfarandet innefattar stegen: 24 att fasta kraftkabeln (15) vid anslutningsorganet (20),att försatta anslutningsorganet (20) i det öppna tillståndet,att styra anslutningsorganet (20) tillsammans med kraftka-beln (15) till förankringsvajern (9) sa att anslutningsorganet(20) bringas i ingrepp med förankringsvajern (9), ochatt försatta anslutningsorganet (20) i det slutna tillståndet. 13. Förfarande för att demontera ett kraftkabelarrangemang (1, 50) för en offshore-vindkraftpark enligt nagot av krav 1-11,dar kraftkabelarrangemanget (1, 50) innefattar en kraftkabel(15), ett flertal anslutningsorgan (20), dar anslutningsorganen(20) innefattar ett öppet tillstand vilket tillateranslutningsorganet (20) och förankringsvajern att bringas iingrepp med varandra, och ett slutet tillstand i vilketanslutningsorganet (20) och förankringsvajern (9) halls iingrepp med varandra, varvid förfarandet innefattar stegen:att försatta anslutningsorganet (20) i det öppna tillstandet,att styra anslutningsorganet (20) tillsammans med kraftka-beln (15) fran förankringsvajern (9) till havsytan,att ta bort kraftkabeln (15) fran anslutningsorganet (20).