WO2022079247A1 - Kabelübergabesystem zur übertragung von hochspannung und verfahren zur montage eines kabelübertragungssystems - Google Patents

Kabelübergabesystem zur übertragung von hochspannung und verfahren zur montage eines kabelübertragungssystems Download PDF

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WO2022079247A1
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cable carrier
land
floating power
power plant
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Alfred KAUTZ
Roland Paar
Klaus VERDNIK
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G9/00—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water
    • H02G9/12—Installations of electric cables or lines in or on the ground or water supported on or from floats, e.g. in water
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/06—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle
    • H02G1/10—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for laying cables, e.g. laying apparatus on vehicle in or under water
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • B63J2003/043—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant using shore connectors for electric power supply from shore-borne mains, or other electric energy sources external to the vessel, e.g. for docked, or moored vessels

Definitions

  • the invention relates to a cable transfer system for the flexible connection and transmission of high voltage from a floating power plant (SeaFloat) to land-based supply networks, and a method for installing a flexible high-voltage cable connection from a floating power plant to land-based supply networks.
  • a floating power plant SeaFloat
  • High-voltage overhead lines with which floating power plants on ships or barges are connected to the power supply network to be supplied on land by means of portals (high-voltage pylons). Sometimes the lines are also routed over a stretch onshore. These High Voltage overhead power lines are in for the difference!!- chen phases separate cables that are spaced from each other. When assembling and disassembling such high-voltage cable connections from the prior art, a crane is always required due to the length of the cable and the height of the portals, which makes the assembly complex and time-consuming. The disadvantage of high-voltage overhead lines is that they can only compensate for movements of the ship to a certain degree. Because of this, such high-voltage cable connections have so far only been used in the medium-voltage range (approx. 20kV).
  • the invention is based on the object of specifying a cable system for the electrical high-voltage supply of a floating power plant with the land, which can be easily and quickly assembled and disassembled, and which can also compensate for a greater horizontal and vertical tidal range compensation between the floating device and the land in a highly flexible manner . Furthermore, it is the object of the invention to specify a method for assembling such a cable system.
  • the object of the invention directed to the cable system is solved by the features of claim 1 .
  • the cable transfer system according to the invention for the flexible connection and transmission of high voltage from a floating power plant to land-based supply networks comprising a first cable carrier and a second cable carrier, the first cable carrier being land-based and the second cable carrier being arranged on the floating power plant.
  • it includes a highly flexible high-voltage line connecting the first cable carrier and the second cable carrier, the different phases being carried in separate cables that are spaced apart from each other.
  • the highly flexible high-voltage line has plug-in connections at which it is detachably connected to the connections on the floating power plant and on the land-based supply network.
  • the invention combines known solutions from the prior art in a special way and develops them further according to the invention.
  • This combination is only possible because both high-voltage lines are used, which are highly flexible and spaced apart, and on the other hand, because the high-voltage line has plug connections at which they are detachably connected to the connections on the floating power plant and on the land-based supply network. Only then is it possible to ensure quick and easy assembly of a high-voltage line that can also compensate for a stronger horizontal and vertical tidal range compensation between the floating device and land in a highly flexible manner.
  • the invention surprisingly recognizes that it is only possible to ensure quick and easy assembly and disassembly of the overall system through the combination of detachable connections and highly flexible high-voltage lines.
  • the second cable carrier is portable and can be moved from land to the floating power plant without the highly flexible high-voltage line having to be dismantled. This enables the floating power plant to be relocated quickly. Moving the second cable tray can easily be done using large lift trucks or forklifts available at the port.
  • the high-voltage line has a bending radius of less than or equal to 10 times the diameter and is flexible at low temperatures. This makes the high-voltage line suitable for the constant horizontal and vertical tidal equalize stroke compensation between the floating power plant and the land without any problems.
  • the high-voltage line is preferably suitable for a high-voltage transmission of more than 132 kV.
  • the object of the invention directed towards a method is solved by the features of claim 5 .
  • the method of assembling a high voltage flexible cable link from a floating power plant to land-based utility networks comprising assembling a first cable carrier and a second cable carrier, the first cable carrier being land-based and the second cable carrier being placed on top of the floating power plant. It also includes the assembly of a highly flexible high-voltage line connecting the first cable tray and the second cable tray, with the different phases being carried in separate cables spaced apart from each other.
  • the highly flexible high-voltage line is connected to connections on the floating power plant and on the land-based supply network by means of detachable plug connections.
  • the second cable carrier is portable and is moved from land to the floating power station during assembly and connected to the connections on the floating power station.
  • the high-voltage line has a bending radius of less than or equal to 10 times its diameter and is flexible at low temperatures so that the constant horizontal and vertical tidal range compensation between the floating power plant and the land can be easily compensated for.
  • the high-voltage line is preferably used for a high-voltage transmission of more than 132 kV.
  • FIG. 1 shows a side view of the cable transfer system 10 according to the invention. It shows a power plant 1 floating on water 3 and the land side 2 which are at a distance from one another. A first cable carrier 4 is arranged on the land side 2 and a second cable carrier 5 is arranged on the floating power station 1 . A highly flexible high-voltage line 6 is laid over the two cable supports, which connects the first cable support 4 and the second cable support 5 to one another. The different phases of the highly flexible high-voltage line 6 are carried in separate cables that are spaced from each other. The highly flexible high-voltage line 6 is protected by a sheathing 9 in the area between the floating power plant 1 and the land side 2 .
  • the highly flexible high-voltage line 6 has plug-in connections 7 on both sides, at which it is detachably connected to the connections 8 on the floating power station 1 and on the land side 2 .
  • FIG. 2 shows a top view of the highly flexible high-voltage line shown in FIG. 1 according to the invention.
  • several cable carriers 4, 5 and several highly flexible high-voltage lines 6 can be provided.
  • FIG. 2 Based on FIG. 2 and the cable transfer system 10 according to the invention, a further developed cable transfer system 11 is shown in FIG. It can be seen that the second cable carrier 5 is portable and can be moved from the land side 2 onto the floating power plant 1 without the highly flexible high-voltage line 6 having to be dismantled.
  • the first ca- Contributor 4 is permanently mounted on the land side 2 and designed to be rotatable.
  • the first cable carrier is preferably firmly connected to the ground and has a rotatable structure 12 so that the highly flexible high-voltage line 6 can be rotated on the first cable carrier. After loosening the connections 8 , the second cable carrier 5 can thus be easily lifted onto the land side 2 .
  • the invention makes it possible for the first time to build floating power plants that are more compact and smaller, since portals and the lines required for them can be dispensed with. This reduces both the costs for the cable system itself and for assembly and disassembly during operation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kabelübergabesystem zur flexiblen Anbindung und Übertragung von Hochspannung von einem schwimmenden Kraftwerk an landbasierte Versorgungsnetze. Dazu ist ein erster Kabelträger und ein zweiten Kabelträger vorgesehen, wobei der erste Kabelträger landbasiert und der zweite Kabelträger auf dem schwimmenden Kraftwerk angeordnet ist. Den ersten Kabelträger und den zweiten Kabelträger verbindet eine hochflexible Hochspannungsleitung, in der die unterschiedlichen Phasen in getrennten Kabeln geleitet werden, und die voneinander beabstandet sind. Erfindungsgemäß weist die hochflexible Hochspannungsleitung Steckverbindungen auf, an denen sie mit den Anschlüssen auf dem schwimmenden Kraftwerk und an dem landbasierten Versorgungsnetz lösbar verbunden ist.

Description

Beschreibung
Kabelübergabesystem zur Übertragung von Hochspannung und Verfahren zur Montage eines Kabelübertragungssystems
Die Erfindung betri f ft ein Kabelübergabesystem zur flexiblen Anbindung und Übertragung von Hochspannung von einem schwimmenden Kraftwerk ( SeaFloat ) an landbasierte Versorgungsnetze , sowie ein Verfahren zur Montage einer flexiblen Hochspannungskabelverbindung von einem schwimmenden Kraftwerk an landbasierte Versorgungsnetze .
Um schwimmende Vorrichtungen, wie Schi f fe oder Barges ( Lastkähne ) elektrisch mit dem Land zu verbinden, zeigt der Stand der Technik bereits diverse Lösungen auf . So werden beispielsweise im Hafen ankernde Schi f fe durch ein Kabel elektrisch über Land versorgt , sodass das Bordnetz auch bei abgeschalteten Motoren weiter versorgt wird . Das dabei zum Einsatz kommende Versorgungskabel ist in der Regel für die Übertragung von Wechselspannung ausgelegt und führt getrennte Leitungen für j ede Phasen . Das Versorgungskabel wird aufgerollt gelagert und wird für den Gebrauch entsprechend der erforderlichen Länge abgerollt . Es verfügt über Steckverbindungen, mit denen es an das Schi f f angeschlossen werden kann, und ist zudem flexibel , sodass es einen stetigen hori zontalen als auch vertikalen Tidenhubausgleich zwischen schwimmender Vorrichtung und Land problemlos ausgleichen kann . Da die einzelnen Phasen in dem Versorgungskabel nicht ausreichend isoliert sind, ist es j edoch nicht für die Übertragung von Hochspannung geeignet .
Zudem bekannt sind elektrische Hochspannungs freileitungen mit denen schwimmende Kraftwerke auf Schi f fen oder Barges mittels Portalen (Hochspannungsmasten) an das zu versorgende Energieversorgungsnetz an Land angebunden werden . Mitunter werden die Leitungen auch über eine Strecke onshore geführt . Diese Hochspannungs freileitungen werden in für die unterschied!!- chen Phasen getrennten Kabeln geführt , die zueinander beab- standet sind . Bei Montage und Demontage von derartigen Hochspannungskabelverbindungen aus dem Stand der Technik ist aufgrund der Länge des Kabels und der Höhe der Portale immer ein Kran erforderlich, was die Montage aufwendig und zeitintensiv gestaltet . Hochspannungs freileitungen haben den Nachteil , dass sie Bewegungen des Schi f fes nur bis zu einem bestimmten Grad kompensieren können . Aufgrund dessen wurden derartige Hochspannungskabelanbindungen bislang nur im Mittelspannungsbereich ( ca . 20kV) verwendet .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Kabelsystem für die elektrische Hochspannungsversorgung eines schwimmenden Kraftwerks mit dem Land anzugeben, die einfach und schnell montiert und demontiert werden kann, und die auch einen stärkeren hori zontalen als auch vertikalen Tidenhubausgleich zwischen schwimmender Vorrichtung und Land hochflexibel ausgleichen kann . Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Montage eines derartigen Kabelsystems anzugeben .
Die auf Kabelsystem gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 . Das erfindungsgemäße Kabelübergabesystem zur flexiblen Anbindung und Übertragung von Hochspannung von einem schwimmenden Kraftwerk an landbasierte Versorgungsnetze umfassend einen ersten Kabelträger und einen zweiten Kabelträger, wobei der erste Kabelträger landbasiert und der zweite Kabelträger auf dem schwimmenden Kraftwerk angeordnet ist . Darüber hinaus umfasst es eine hochflexible Hochspannungsleitung, die den ersten Kabelträger und den zweiten Kabelträger miteinander verbindet , wobei die die unterschiedlichen Phasen in getrennten Kabeln geleitet werden, die voneinander beabstandet sind . Erfindungsgemäß weist die hochflexible Hochspannungsleitung Steckverbindungen auf , an denen sie mit den Anschlüssen auf dem schwimmenden Kraftwerk und an dem landbasierten Versorgungsnetz lösbar verbunden ist . Die Erfindung kombiniert auf besondere Weise bekannte Lösungen aus dem Stand der Technik, und entwickelt diese Erfindungsgemäß weiter . Diese Kombination ist erst dadurch möglich, dass sowohl Hochspannungsleitungen verwendet werden, die hochflexibel und voneinander beabstandet sind, und andererseits dadurch, dass die Hochspannungsleitung Steckverbindungen aufweist , an denen sie mit den Anschlüssen auf dem schwimmenden Kraftwerk und an dem landbasierten Versorgungsnetz lösbar verbunden sind . Erst dadurch ist es möglich eine einfache und schnelle Montage einer Hochspannungsleitung zu gewährleisten, die auch einen stärkeren hori zontalen als auch vertikalen Tidenhubausgleich zwischen schwimmender Vorrichtung und Land hochflexibel ausgleichen kann . Die Erfindung erkennt dabei überraschend, dass es erst durch die Kombination von lösbaren Anschlüssen und hochflexible Hochspannungsleitung möglich wird, eine schnelle und einfache Montage und Demontage des Gesamtsystems zu gewährleisten .
Im Gegensatz zu sonst verwendeten Hochspannungs freileitungen ermöglicht der Einsatz einer hochflexiblen Hochspannungsleitung mit geringen Biegeradien und Verwendung von hochspannungstauglichen Steckverbindungen eine kompaktere Bauweise der Anbindung an das öf fentliche Energieversorgungsnetzes .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kabelübergabesystem ist der zweite Kabelträger portabel und von Land auf das schwimmende Kraftwerk versetzbar, ohne dass die hochflexible Hochspannungsleitung demontiert werden muss . Dies ermöglicht es , das schwimmende Kraftwerk schnell verlagern zu können . Das versetzen des zweiten Kabelträgers kann einfach durch am Hafen verfügbare große Hubwagen oder Gabelstapler erfolgen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Kabelübergabesystems hat die Hochspannungsleitung einen Biegeradius von kleiner oder gleich dem 10- fachen des Durchmessers und ist kälteflexibel . Dadurch ist die Hochspannungsleitung dazu geeignet den stetigen hori zontalen als auch vertikalen Tiden- hubausgleich zwischen schwimmendem Kraftwerk und Land problemlos aus zugleichen .
Vorzugsweise ist die Hochspannungsleitung für eine Hochspannungsübertragung von größer 132 kV geeignet ist .
Die Auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 5 . Das Verfahren zur Montage einer flexiblen Hochspannungskabelverbindung von einem schwimmenden Kraftwerk an landbasierte Versorgungsnetze , umfassend die Montage von einem ersten Kabelträger und einem zweiten Kabelträger, wobei der erste Kabelträger landbasiert und der zweite Kabelträger auf dem schwimmenden Kraftwerk angeordnet wird . Des Weiteren umfasst es die Montage einer hochflexible Hochspannungsleitung, die den ersten Kabelträger und den zweiten Kabelträger miteinander verbindet , wobei die unterschiedlichen Phasen in getrennten Kabeln geleitet werden, die voneinander beabstandet sind . Erfindungsgemäß wird die hochflexible Hochspannungsleitung durch lösbare Steckverbindungen mit Anschlüssen an dem schwimmenden Kraftwerk und an dem landbasierten Versorgungsnetz verbunden .
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens , ist der zweite Kabelträger portabel und wird bei Montage von Land auf das schwimmende Kraftwerk versetzt , und mit den Anschlüssen am schwimmenden Kraftwerk verbunden .
Um den stetigen hori zontalen als auch vertikalen Tidenhubausgleich zwischen schwimmendem Kraftwerk und Land problemlos aus zugleichen, hat die Hochspannungsleitung einen Biegeradius von kleiner oder gleich dem 10- fachen dessen Durchmessers und kälteflexibel ist .
Vorzugsweise wird die Hochspannungsleitung für eine Hochspannungsübertragung von größer 132 kV verwendet .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert . Darin zeigt : FIG 1 Erfindungsgemäßes Kabelübergabesystem
FIG 2 Eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Kabelübergabesystem
FIG 3 Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Kabelübergabesystem
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht das Kabelübergabesystem 10 gemäß der Erfindung . Es zeigt ein auf Wasser 3 schwimmendes Kraftwerk 1 und die Landseite 2 , die zueinander einen Abstand aufweisen . Auf der Landseite 2 ist ein erster Kabelträger 4 , und auf dem schwimmenden Kraftwerk 1 ist ein zweiter Kabelträger 5 angeordnet . Über die beiden Kabelträger ist eine hochflexible Hochspannungsleitung 6 gelegt , die den ersten Kabelträger 4 und den zweiten Kabelträger 5 miteinander verbindet . Die unterschiedlichen Phasen der hochflexible Hochspannungsleitung 6 werden in getrennten Kabeln geleitet , die voneinander beabstandet sind . Die hochflexible Hochspannungsleitung 6 ist im Bereich zwischen dem schwimmenden Kraftwerk 1 und der Landseite 2 durch eine Ummantelung 9 geschützt .
Die hochflexible Hochspannungsleitung 6 weist auf beiden Seiten Steckverbindungen 7 auf , an denen sie mit den Anschlüssen 8 auf dem schwimmenden Kraftwerk 1 und an der Landseite 2 lösbar verbunden ist .
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das in Figur 1 gezeigt hochflexible Hochspannungsleitung gemäß der Erfindung . Je nach Größe der zu übertragenden Hochspannung bzw . der zu übertragenden Phasen, können mehrere Kabelträger 4 , 5 und mehrere hochflexible Hochspannungsleitungen 6 vorgesehen sein .
Ausgehend von Figur 2 und dem erfindungsgemäßen Kabelübergabesystem 10 wird in Figur 3 ein weiterentwickeltes Kabelübergabesystem 11 gezeigt . Zu sehen ist , dass der zweite Kabelträger 5 portabel ist und von der Landseite 2 auf das schwimmende Kraftwerk 1 versetzbar ist , ohne dass die hochflexible Hochspannungsleitung 6 demontiert werden muss . Der erste Ka- beiträger 4 ist fest auf der Landseite 2 montiert und drehbar ausgestaltet . Vorzugsweise ist der erste Kabelträger fest mit dem Untergrund verbunden und weist einen drehbaren Aufbau 12 auf , sodass die hochflexible Hochspannungsleitung 6 auf dem ersten Kabelträger drehbar ist . Nach Lösen der Anschlüsse 8 kann der zweite Kabelträger 5 somit einfach auf die Landseite 2 gehoben werden .
Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, schwimmende Kraftwerke kompakter und kleiner zu bauen, da auf Portale und die dafür notwendigen Leitungen verzichtet werden kann . Dadurch werden sowohl die Kosten für das Kabelsystem selbst als auch für die Montage und Demontage im Betrieb gesenkt .

Claims

7 Patentansprüche
1. Kabelübergabesystem (10) zur flexiblen Anbindung und Übertragung von Hochspannung von einem schwimmenden Kraftwerk (1) an landbasierte Versorgungsnetze (2) , umfassend
- einen ersten Kabelträger (4) und einen zweiten Kabelträger (5) , wobei der erste Kabelträger (4) landbasiert (2) und der zweite Kabelträger auf dem schwimmenden Kraftwerk (1) angeordnet ist,
- eine hochflexible Hochspannungsleitung (6) , die den ersten Kabelträger (4) und den zweiten Kabelträger (5) miteinander verbindet, wobei die die unterschiedlichen Phasen in getrennten Kabeln geleitet werden, die voneinander beabstandet sind. dadurch gekennzeichnet, dass die hochflexible Hochspannungsleitung (6) Steckverbindungen (7) aufweist, an denen sie mit den Anschlüssen (8) auf dem schwimmenden Kraftwerk (1) und an dem landbasierten Versorgungsnetz (2) lösbar verbunden ist.
2. Kabelübergabesystem (10, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kabelträger (5) portabel ist und von der Landseite (2) auf das schwimmende Kraftwerk (1) versetzbar ist.
3. Kabelübergabesystem (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsleitung einen Biegeradius von kleiner oder gleich dem 10-fachen des Durchmessers hat und kälteflexibel ist.
4. Kabelübergabesystem (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hochflexible Hochspannungsleitung (6) für eine Hochspannungsübertragung von größer 132 kV geeignet ist.
5. Verfahren zur Montage einer flexiblen Hochspannungskabelverbindung (6) von einem schwimmenden Kraftwerk an landbasierte Versorgungsnetze (2) , umfassend die Montage 8
- von einem ersten Kabelträger (4) und einem zweiten Kabelträger (5) , wobei der erste Kabelträger (4) auf der Landseite (2) und der zweite Kabelträger (5) auf dem schwimmenden Kraftwerk (1) angeordnet wird,
- einer hochflexible Hochspannungsleitung (6) , die den ersten Kabelträger (4) und den zweiten Kabelträger (5) miteinander verbindet, wobei die unterschiedlichen Phasen in getrennten Kabeln geleitet werden, die voneinander beabstandet sind, wobei, die hochflexible Hochspannungsleitung (6) durch lösbare Steckverbindungen (7) mit Anschlüssen (8) an dem schwimmenden Kraftwerk (1) und an dem landbasierten Versorgungsnetz (2) verbunden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Kabelträger
(5) portabel ist und bei Montage von Land auf das schwimmende Kraftwerk (1) versetzt wird, und mit den Anschlüssen (8) am schwimmenden Kraftwerk (1) verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die hochflexible Hochspannungsleitung (6) einen Biegeradius von kleiner oder gleich dem 10-fachen dessen Durchmessers hat und kälteflexibel ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die hochflexible Hochspannungsleitung (6) für eine Hochspannungsübertragung von größer 132 kV verwendet wird.
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