Система защиты кабеля
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2017 г. ) |
Система защиты кабеля ( CPS ) защищает подводные силовые кабели от различных факторов, которые могут сократить срок их службы при входе в морскую структуру .
При прокладке подводного силового кабеля существует область, где кабель может подвергаться повышенным динамическим нагрузкам, которые не обязательно рассчитаны на выдерживание кабеля в течение всего срока службы.
Системы защиты кабеля позволяют снизить технические характеристики и, следовательно, стоимость подводного силового кабеля за счет устранения необходимости в дополнительной броне. Кабели можно производить дешевле, сохраняя при этом требуемый срок службы более 20 лет.
Разработчики морских ветряных электростанций широко внедрили системы защиты кабелей из-за динамических зон, где кабель выходит из морского дна и входит в моносвай /J-образную трубу, отчасти из-за возможности локального размыва вблизи конструкции.
CPS обычно состоит из трех секций: интерфейса централизатора или монопилы, системы защиты динамической области и системы защиты статической области.
Установка J-образных трубок для морских моносвай, возобновляемых источников энергии, рассматривалась как дорогостоящий подход, а система защиты кабеля «защелкивающегося» типа, которая проникает во внешнюю стенку моносваи через специально разработанное наклонное отверстие, позволяет упростить конструкцию моносваи и устраняет необходимость в дополнительных работах после забивки свай, которые обычно связаны с использованием водолазов. Этот подход стал отраслевым стандартом при проектировании моносвай, помогая застройщикам снизить затраты на строительство.
История [ править ]
Системы защиты кабелей с шарнирно-сочлененной трубой традиционно использовались для защиты кабелей на береговых причалах и в других местах, где можно было предвидеть повреждение кабеля, а захоронение было нецелесообразным. Патенты на варианты защиты кабелей из шарнирных труб относятся к 1929 году. Система описывалась как экран из брони кабеля.
«приспособлен для защиты кабеля от повреждений и износа, вызванных трением о камни, контактом с кораблями, якорями или другими объектами, и имеет своей целью создание практичного гибкого броневого экрана этого класса, который может быть легко прикреплен к кабелю в любой ситуации». точку по его длине». [1]
С самого начала системы защиты кабелей были спроектированы так, чтобы быть простыми, эффективными и легкими в сборке. Системы состояли из серии полуоболочек, которые имели выпуклый фланец на одном конце и раструбный фланец большего размера на другом, что позволяло секциям образовывать между собой гибкое универсальное шарнирное соединение. Из-за предполагаемого использования тяжелых литых или кованых металлов они также имели дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении веса прокладываемого кабеля, тем самым уменьшая движение по морскому дну.
С годами появились инновации, улучшающие сочленение соединений: современные шарнирные трубы больше похожи на шаровые шарниры , а некоторые производители предлагают шарнирные трубы без болтов, что экономит время сборки. [2] [3] [4]
изменения и в металлургии Произошли , в результате чего большая часть сочлененных труб с полуоболочкой теперь изготавливается из ковкого чугуна из-за его улучшенных характеристик прочности и эластичности. [5]
Сегодня эти шарнирные трубы также используются благодаря своим свойствам ограничения изгиба, что позволяет использовать их в качестве ограничителей изгиба для защищенного кабеля.
Аспекты дизайна [ править ]
Системы защиты кабеля в основном предназначены для защиты системы от повреждений на протяжении всего срока службы кабеля, вызванных усталостью , чрезмерным изгибом кабеля, а также для обеспечения защиты кабеля до тех пор, пока он не достигнет места захоронения.
Проектная жизнь [ править ]
Система защиты кабеля будет спроектирована так, чтобы обеспечить защиту в течение определенного срока службы, «расчетного срока службы» системы, который может варьироваться в зависимости от возникающих условий.
Усталость СУЗ/кабеля в пределах [ править ]
Системы защиты подводных кабелей могут подвергаться износу из-за движения и общим изменениям состава из-за длительного пребывания под водой, например коррозии или изменений в полимеров соединениях на основе . Следует учитывать влияние на CPS динамических элементов окружающей среды. Простые изменения, такие как изменения температуры, тока или солености, могут привести к изменению способности CPS обеспечивать защиту на протяжении всего срока службы кабеля. Целесообразно тщательно оценить потенциальные последствия движения СУЗ, связанные с динамическими способностями кабеля. CPS может выдержать самые худшие условия, наблюдаемые за 100-летний период, но выдержит ли кабель внутри CPS эти перемещения. В некоторых случаях, например, на береговых концах волоконно-оптических кабелей, где присутствуют скалистые обнажения, динамические воздействия можно уменьшить, прикрепив шарнирную трубу к породе морского дна, тем самым уменьшив степень оставшегося движения.
Некоторые производители провели независимые эмпирические испытания, используя установку DMZC в Университете Эксетера в Великобритании, чтобы смоделировать 25-летний жизненный цикл динамических сил, применимых к их продукции, чтобы обеспечить клиентам большую уверенность в живучести системы. . [3]
Другой причиной выхода из строя подводных силовых кабелей является перегрев, который может произойти, если кабель находится внутри СУЗ и не имеет достаточной способности рассеивать тепло, выделяемое кабелем. Это приводит к преждевременному утомлению изоляции кабеля, что приводит к необходимости замены кабеля.
Аварии с подводными кабелями составляют около 77% от общей глобальной стоимости потерь ветряных электростанций. С 2007 года этот процент, который колебался от 70% до 80%, статистически сообщается из года в год. [3]
Устойчивость морского дна [ править ]
Устойчивость морского дна является важным фактором, связанным с системами защиты кабелей. Если система защиты кабеля будет слишком плавучей , вероятность того, что она останется в контакте с морским дном, будет меньше, поэтому CPS, скорее всего, потребует дополнительных мер по устранению устойчивости, таких как установка бетонных матрасов, мешков для камней или отсыпка камней.
Прочность подвески [ править ]
Когда CPS устанавливается для сопряжения с моносвайной конструкцией, вероятно, в некоторой степени произойдет размыв морского дна. Если очистка становится чрезмерной, CPS можно подвешивать внутри ямы для очистки, и она должна быть способна выдерживать собственный вес и вес кабеля внутри. Невыполнение этого сценария нагрузки приведет к выходу из строя CPS, что, в свою очередь, позволит силам воздействовать на кабель внутри, что в конечном итоге приведет к повреждению кабеля.
Установка [ править ]
В частности, на рынке возобновляемых источников энергии установка CPS предпочтительна без диверсификации, поскольку это снижает затраты разработчиков и устраняет риск для жизни людей при погружениях в опасной зоне.
Удаление/Переустановка [ править ]
Последним моментом, касающимся CPS, является необходимость отсоединения кабеля в случае неисправности. Некоторые конструкции требуют вмешательства дайвера для восстановления кабеля с помощью CPS. Следует также уделить должное внимание удалению CPS в случае выхода из строя самого CPS. Затраты, связанные с заменой CPS в течение срока эксплуатации морской ветряной электростанции, не являются незначительными, поскольку кабель, скорее всего, потребует ремонта/замены в рамках этого процесса.
Ограничители изгиба [ править ]
Для ограничения изгиба были разработаны различные инновационные системы, в том числе шарнирные трубы из ковкого чугуна, а также системы позвонков на основе полимеров или металлов. Ограничители изгиба позвонков доступны как в металлической, так и в полимерной форме. Некоторые системы защиты кабелей включают в себя систему позвонков на основе полимера, которая ограничивает радиус изгиба максимум несколькими градусами на сегмент. Эти системы легче (в воде), чем их металлические эквиваленты, и зачастую более дороги в производстве, но их необходимо тщательно оценить на предмет долговечности в предлагаемом применении. Из-за использования полимеров эти системы, как правило, имеют больший диаметр, чем их металлические аналоги, что обеспечивает большую площадь поверхности для сил сопротивления, вызванных токами.
Ребра жесткости на изгиб [ править ]
Ребра жесткости на изгиб представляют собой полимерные молдинги конической формы, предназначенные для придания местной жесткости изделию, находящемуся внутри, ограничивая напряжения изгиба и кривизну до приемлемого уровня. Ребра жесткости на изгиб обычно подходят для глубины воды 35 метров и менее, и их пригодность во многом зависит от течений и состояния морского дна на месте. При выборе ребер жесткости необходимо проявлять особую осторожность, особенно в отношении срока службы системы, поскольку они сами по себе могут стать усталыми/хрупкими. Поскольку жесткость этих изделий зависит от природы используемого пластика, следует тщательно учитывать тщательное тестирование и контроль качества пластмасс как дефектов, возникающих во время производства, обработки, механической обработки и формования материала. [3]
Другие системы [ править ]
Были разработаны различные другие системы на основе полимеров, которые представляют собой гибкую «трубку», которую можно прикрепить к конструкции перед установкой кабеля, хотя они являются относительно новыми для отрасли и считаются некоторыми непроверенными.
стандарты Применимые
Хотя специальных стандартов для систем защиты кабелей не существует, в DNVGL-RP-0360 Подводные силовые кабели на мелководье включен раздел, посвященный защите кабелей на стыке с конструкцией (раздел 4.7).
Морская ветроэнергетика — проблемы CPS [ править ]
Использование систем CPS для защиты морских ветроэнергетических кабелей страдало от различных сбоев CPS, что приводило к дорогостоящему ремонту систем CPS и силовых кабелей, которые они должны были защищать. Точные масштабы, стоимость и частота возникновения этих сбоев, как правило, не раскрываются, однако были исключения, включая объявления от компаний-разработчиков/операторов, таких как Orsted, о масштабах и ожидаемых затратах на ремонт. [6] [7] [8] [9] [10]
Ссылки [ править ]
- ^ О, Хофтман Александр (изобретатель) (8 сентября 1931 г.). «Защита кабеля — US1822624 A» . Патенты Google . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ «Вос Продукт» . www.vos-prodect.com . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д «CPNL Engineering | Решения для защиты кабелей» . КПНЛ Инжиниринг | решения для защиты кабелей . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ «Сочлененная/разъемная труба Protectorshell» . www.protectorshell.com . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ «Данные о ковком чугуне» . www.ductile.org . 09.02.2022 . Проверено 15 марта 2017 г.
- ^ «Отказы CPS на морских ветряных электростанциях Эрстедс» . 09.02.2022. Архивировано из оригинала 01 октября 2021 г.
- ^ «Орстед указывает на возможную причину проблемы с кабелем на 403 миллиона евро» . 09.02.2022. Архивировано из оригинала 30 апреля 2021 г.
- ^ «Как Орстед планирует решить проблему с морскими ветровыми кабелями» . 2021-04-29. Архивировано из оригинала 29 апреля 2021 г.
- ^ «Рост данных о повреждениях морских кабелей усиливает давление на защиту кабелей» . 09.06.2021. Архивировано из оригинала 9 июня 2021 г.
- ^ «Tekmar Group работает с Орстедом над выявлением «первопричины» многомиллионных неисправностей кабелей на нескольких морских ветряных электростанциях» . 04.05.2021. Архивировано из оригинала 04 мая 2021 г.
| Типы | |
|---|---|
| Аксессуары | |
| Возможности подключения | |
| Звонки | |
| Приложения | |
