Einführung
Erstens, Es ist notwendig, die Bedeutung von zu verstehenKabel-U-Boot 132kV innerhalb der Stromkabel. Diese Komponenten sind in der modernen Energieinfrastruktur unverzichtbar, insbesondere für die Verbindung elektrischer Netze zwischen durch Gewässer getrennten Regionen.Zum Beispiel, der Spannungspegel von 132 kV entspricht einer Hochspannungskategorie (BEI) Weit verbreitet in Übertragungs- und Unterübertragungssystemen.Außerdem, In diesem Artikel werden die technischen Merkmale erläutert, Isoliermaterialien, die Herstellungsprozesse und Auswahlkriterien für diese Kabel.Endlich, Eine Vergleichstabelle der Leiter gemäß IEC- und AWG/MCM-Standards ist enthalten..
1. Kontext und Anwendungen des 132-kV-Unterseekabels
In Bezug auf seine Hauptverwendungen, In vier großen Gebieten werden 132-kV-Seekabel eingesetzt:
1.1 Anbindung von Offshore-Windparks (Off-Shore-)
In diesem Fall, transportieren die von den Turbinen erzeugte Energie zum Umspannwerk an Land.
1.2 Verbindung zwischen Inseln und Kontinent
Zusätzlich, ermöglichen die gemeinsame Nutzung von Energieressourcen zwischen isolierten elektrischen Systemen.
1.3 Flussüberquerung, Seen oder Fjorde
dort wo Eine Fluggesellschaft ist aufgrund von Umwelt- oder Navigationseinschränkungen nicht lebensfähig.
1.4 Beschickung von Öl- oder Gasplattformen
Ebenfalls, Ersetzen Sie die Erzeugung vor Ort durch sauberere, stabilere Energie.
Außerdem, die Spannung von 132 kV ist ein Gleichgewicht zwischen Transportkapazität (größer als 66 kV) und technischer Komplexität (weniger als 220 kV). Folglich, Typische Entfernungen reichen bis zu 80-100 km ohne Zwischenverstärkerstationen.
2. Interner Aufbau eines 132-kV-Unterseekabels
Bevor Sie jede Ebene detailliert beschreiben, Es muss berücksichtigt werden, dass ein Seekabel dieser Spannung hydrostatischen Drücken standhalten muss, Korrosion durch Salzwasser, Zugspannungen beim Verlegen und thermische Zyklen.daher, Sein typisches Design umfasst die folgenden sieben Komponenten:
2.1 Dirigent
Allgemein Kupfer oder Aluminium, verdichtet und rund (Klasse 2 nach IEC 60228). Dies ermöglicht Reduzieren Sie den Durchmesser und erleichtern Sie das Isolierband.
2.2 Halbleiteranzeige
Sie bestehen aus innere und äußere Schichten, die Lücken beseitigen und das elektrische Feld ausgleichen.
2.3 Aislamiento principal
Es geht um Vernetztes Polyethylen (XLPE) hohe Leistung, mit berechneter Dicke für 132 kV (normalerweise 14-16 mm gemäß IEC-Norm 60840).
2.4 Metallbildschirm
Es besteht aus B. Kupferbänder oder Stahl-/Kupferdrähte, um Kurzschlussströme zu leiten und eine Fehlererkennung zu ermöglichen.
2.5 Anti-Feuchtigkeitsschicht (Quellband)
Diese Schicht dehnt sich mit Wasser aus und blockiert so die Längsmigration.
2.6 Rüstung
Es wird gebildet durch verzinkte Stahldrähte (für mechanische Beständigkeit) das Kupfer (wenn eine höhere Stromkapazität benötigt wird). Zusätzlich, kann ein- oder zweischichtig sein.
2.7 Äußere Abdeckung
Normalerweise Polypropylen (PP) das Polyethylen (SPORT) beständig gegen Abrieb und Meeresorganismen.
Ein wesentlicher Unterschied zu Erdungskabeln besteht darin Panzerung und Deck sind so konstruiert, dass sie Zug- und Meereschemikalienangriffen standhalten.
3. Referenzvorschriften
Um Qualität zu gewährleisten, Es gelten die folgenden Regeln:
- IEC 60840: Stromkabel mit XLPE-Isolierung für Spannungen von 30 kV a 150 kV.
- IEC 60228: Isolierte Kabelleiter.
- AEIC CS9: Spezifikation für Unterseekabel (Verband der US-Beleuchtungsräte. UU.).
- ICEA S-111-704: Leitfaden für Unterwasserstromkabel.
4. Kritische Faktoren bei der Fahrerauswahl
An erster Stelle, die Wahl der Leiterquerschnittsfläche (ausgedrückt in mm² gemäß IEC oder in kcmil/AWG gemäß amerikanischer Norm) hängt von vier grundlegenden Aspekten ab:
4.1 Aktuelle Kapazität (Ampendigkeit)
Dies wird bestimmt durch Leiterwiderstand, die Umgebungstemperatur des Meeresbodens (typischerweise 10-20 °C) und der thermische Widerstand des Meeresbodens.
4.2 Maximal zulässiger Spannungsabfall
Im Allgemeinen, ist zwischen zugelassen 3 j 5% voll beladen.
4.3 Kurzschlussstrom
An dieser Stelle, Der Abschnitt muss während der Dauer des Fehlers einer adiabatischen Erwärmung standhalten (typisch 1-3 zweite).
4.4 Mechanische Belastungen beim Verlegen
Das ist zu beachten Ein größerer Leiter ist schwerer, aber auch zugfester.
5. Leitertabelle für 132-kV-Unterseekabel (IEC und AWG/MCM)
Nächste, Die vollständige Tabelle wird angezeigt.Es ist wichtig, das zu klären Enthält sehr kleine Treiber (nicht üblich in 132 kV, aber nützlich für Hilfsdienste) bis zu den maximalen Abschnitten für Leistungen bis zu 300 MW pro Stromkreis.
Vorherige Erläuterung:
- IEC mm²: Nennquerschnitt nach IEC 60228 (Klasse 2 – rund kompakt).
- AWG: American Wire Gauge für kleinere Durchmesser.
- MCM: Tausend kreisförmige Tausend (1 MCM = 0.5067 mm²) für Abschnitte ≥ 250 kcmil.
- Treiberdurchmesser (mm): Ungefähr für verdichtetes Kupfer (Faktor 0.92).
- CC -Widerstand 20 °C (Ω/km): Maximalwert für geglühtes Kupfer.
- Typische Anwendung in 132 kV: Anleitung.
| IEC (mm²) | AWG / MCM | Durchmesser (mm) | Gleichstromwiderstand (Ω/km) Kupfer | Zulässiger Strom (A)* | Typische Verwendung in 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Kontrolle / tierra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Kontrolle / Dienstleistungen |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Geringere Hilfsleistung |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Assistent |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Kleine Verbreitung |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 MW |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 MW |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 MW |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 MW |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 MW |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 MW |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 MW |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 MW |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 MW |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 MW |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 MW |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 MW |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 MW |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 MW |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 MW |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 MW (Doppelkreis) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Besondere Projekte |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Besondere Projekte |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Extreme Kraft |
*Richtstrom für Unterseekabel 132 kV, XLPE, 90 °C im Leiter, Meeresboden a 15 °C, thermischer Widerstand 1,0 K·m/W.Für Aluminium, Multiplizieren Sie den Widerstand mit 1,588 und reduzieren Sie den Strom um 20-25%.
6. Praktische Äquivalenzen zwischen IEC und AWG/MCM
Erstens, eine genaue Übereinstimmung gibt es nicht.Jedoch, Die Standards akzeptieren kommerzielle Ansätze.Zum Beispiel:
- 250 mm² IEC ≈ 500 MCM (Tatsächlich 500 MCM-Sohn 253 mm²).
- 400 mm² IEC ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm² IEC ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
Folglich, Bei internationalen Projekten ist es üblich, dass der Hersteller beide Bezeichnungen im technischen Datenblatt anbietet.
7. Herstellungs- und Verlegeprozess von 132-kV-Seekabeln
Einerseits, die Herstellung eines Unterseekabels 132 kV wird in vertikalen Extrusionslinien hergestellt (VCV) um Isolationsfehler zu vermeiden.Das Verfahren ist wie folgt: Der Leiter ist mit den Halbleiterschichten umwickelt, Anschließend wird das XLPE extrudiert, wird in einem unter Druck stehenden Stickstoffrohr vulkanisiert, und schließlich werden die Siebe angebracht, Rüstungen und Decken.
Auf der anderen Seite, Die Verlegung erfolgt mit Kabelgefäßen, die eine kontrollierte Spannung aufrechterhalten (normalerweise < 10 kN pro Tonne Kabel) und eine minimale Krümmung von 20 mal dem Durchmesser des Kabels.Außerdem, Es kommen dynamische Positionierungssysteme zum Einsatz (DP) um die genaue Route beizubehalten.
8. Umwelt- und Wartungsaspekte
An erster Stelle, Unterseekabel 132 kV haben eine Nutzungsdauer von 30-40 Jahre.Trotzdem, Die Hauptrisiken sind:
8.1 Schiffsanker
Es ist Sie können die Panzerung beschädigen und die Isolierung durchdringen.Deshalb, Es werden Seekarten mit Sperrzonen verwendet.
8.2 Leck- und Korrosionsströme
In diesem Fall, Panzerstahl erfordert kathodischen Schutz oder spezielle Beschichtungen.
8.3 Vibrationsermüdung
Besonders in Gebieten mit starken Gezeitenströmungen.
Um es zu lösen, Die Überwachung erfolgt mittels Reflektometrie (OTDR) um Hotspots oder Feuchtigkeit zu erkennen.
9. Zukünftige Trends
Im Moment, Untersucht werden Kabel mit thermoplastischer Isolierung (wie die HPTE) Ermöglicht Betriebstemperaturen von bis zu 105 °C.Auf diese Weise, Sie erhöhen die Transportkapazität, ohne den Leiterquerschnitt zu verändern.Zusätzlich, Hochspannungs-Gleichstromsysteme (HGÜ) A 132 kV entstehen für Distanzen > 100 km, mit geringeren Verlusten.
Abschluss- Hersteller von Unterseekabeln
Zusammenfassend, Hersteller von Unterseekabeln, 132-kV-Unterseekabel sind ein hochentwickeltes Produkt, das Materialwissenschaften vereint, Elektrotechnik und Mechanik von Meeresböden.daher, die richtige Auswahl des Treibers, basierend auf Tabellen wie der hier dargestellten (mit IEC- und AWG/MCM-Äquivalenten von 25 mm² bis 3000 mm²), ist für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit unerlässlich, Effizienz und Sicherheit von Unterwasserverbindungen.Endlich, wenn sich der Offshore-Wind ausdehnt, Die Nachfrage nach diesen Kabeln wird weiter wachsen, Innovationen bei Materialien und Installationstechniken vorantreiben.
Referenzen
- IEC 60840:2020 – Stromkabel mit extrudierter Isolierung für 30 kV bis zu 150 kV.
- IEC 60228:2004 – Leiter isolierter Kabel.
- Sack, T. (2009). U-Boot-Stromkabel: Design, Installation, Reparieren, Umweltaspekte. Springer.