CN111788386A - 在海上风电场中安装海底电缆的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在海上风电场(100)中安装海底电缆(200、500、510、520)的方法，海上风电场(100)包括变电站(101)和多个风力涡轮机(102、106‑109)，该方法包括：将海底电缆(200、500、510、520)从第一位置至少经过多个风力涡轮机(102、106‑109)中的第二风力涡轮机(102b‑102c、107‑108)铺设到所述多个风力涡轮机(102、106‑109)中的第一风力涡轮机(102d、106)，第一位置是变电站(101)的位置或所述多个风力涡轮机(102、106‑109)中的第三风力涡轮机(102a、109)的位置。

Description

在海上风电场中安装海底电缆的方法

技术领域

本发明涉及海底电缆领域。特别地，本发明涉及一种用于在海上风电场中安装海底电缆的方法。

背景技术

海上风电场的成本主要由两个因素决定：材料及其结构的成本，以及安装该结构的成本。对后者具有重大影响的工作之一是海底电缆的安装。

通常，海上风电场由风力涡轮机串组成。需要将每一串风力涡轮机产生的电力传递到变电站，然后变电站再将其传递到岸上的设施(例如电网)。除了串中的最后一个风力涡轮机(离变电站最远的那个)之外的每个风力涡轮机，不仅发电，还从同一串中的其他风力涡轮机接收电能，以便将电能传递到变电站，即，风力涡轮机中继(relay)由其他风力涡轮机提供的电能，直到电能到达串中的第一个风力涡轮机(最接近变电站的那个)；然后，第一风力涡轮机将整个串的电能(包括第一风力涡轮机提供的电能)中继到变电站。因此，由于一串风力涡轮机是串联连接的多个风力涡轮机，所以风力涡轮机越接近变电站，则风力涡轮机必须将越多的电能朝向变电站传递到下一个风力涡轮机。

将风力涡轮机互连的海底电缆必须承受需要传递到变电站的电能的量，并且更具体地，由于在整个串中电压是恒定的，因此海底电缆必须承受电流的强度。因此，在串联连接的每串风力涡轮机上，连接更靠近变电站的涡轮机的电缆必须能够比连接更远离变电站的涡轮机的电缆传递更多的电流。

电流密度被定义为每单位横截面积的电流。电流密度的大小是在电缆长度上的给定位置处的每横截面积的电流。

对于制造海底电缆的特定导电材料，存在允许的最大电流密度值；超过此最大值，电缆很可能会因过热、绝缘故障等而损坏。因此，可以由电导体传递的电能受到限制。

由于导电材料是海底电缆成本的重要组成部分，因此在整个串上配备相同横截面的导电材料通常在经济上欠佳，因为离变电站越远，与较为靠近变电站的情况相比，需要的横截面更小，因为必须传递的电能更少。

现有技术的海上风电场通过在串中提供多条海底电缆来解决串中的电能不断增加的问题，每条海底电缆连接两个连续的风力涡轮机，并且具有适于承受在这两个连续的涡轮机之间可获得的最大电流的电导体。因此，除了长度(取决于连续的风力涡轮机对之间的距离)之外，同一串的海底电缆的不同之处还在于电导体的芯导体(core conductor)具有不同的横截面或直径(因为通常使用相同的导电材料)，因此不会超过允许的电流密度值，并且因此，可能会在串的每个分支上传递不同的电流。因此，在同一串海上风电场中制造并安装了多个海底电缆。

尽管芯导体具有合适的尺寸以在每个分支处传递电能，但是其制造(包括相应的电导体的制造，并且因此，海底电缆的制造)是不连续的，因为必须针对每对连续的风力涡轮机进行调整。此外，每条所得的海底电缆必须分别安装在长度对应于其所连接的两个涡轮机之间的距离的分段中。因此，对于单串，必须铺设与连续的风力涡轮机一样多的海底电缆。这两种不连续的过程都使得海上风电场的结构的安装不具有成本效益。

人们有兴趣通过优化海上风电场的结构的安装来降低海上风电场的成本。更具体地，有兴趣对海上风电场中的海底电缆的生产和安装进行优化。

发明内容

本发明的一方面涉及一种用于在海上风电场中安装海底电缆的方法，该海上风电场包括变电站和多个风力涡轮机，该方法包括：

将海底电缆从第一位置经过多个风力涡轮机中的至少第二风力涡轮机铺设到所述多个风力涡轮机中的第一风力涡轮机，第一位置是变电站的位置或所述多个风力涡轮机中的第三风力涡轮机的位置。

从变电站到第一风力涡轮机的海底电缆的铺设是连续完成的，其间具有一个或多个中间风力涡轮机(即，所铺设的海底电缆的第一端部和第二端部之间的一个或多个风力涡轮机，可以是例如一个、两个、三个、四个、五个、十个甚至更多个风力涡轮机)，所述连续完成就是，在铺设海底电缆时每次到达风力涡轮机时，无需提供额外的海底电缆或无需切断海底电缆，从而简化了海底电缆的安装，并因此降低了其成本。所述多个风力涡轮机优选地被布置为风力涡轮机串。

由于在不同的风力涡轮机之间或在不同的风力涡轮机和变电站之间仅需要铺设一条海底电缆，因此安装变得更加简单。因此，利用该方法，可以避免必须在每对连续的风力涡轮机之间和/或在变电站与所述串中最接近变电站的风力涡轮机之间安装不同的海底电缆。

在连续铺设海底电缆的情况下，例如，用于安装海底电缆的潜水设备或组件必须一次装载单个海底电缆，因此，其不会在每个中间风力涡轮机处浮出水面以完成海底电缆的铺设，装载另一条海底电缆并进行铺设。这样，简化了海底电缆的安装，从而降低了海上风电场的总成本。

在本公开的上下文中，术语“经过”是指将海底电缆铺设在距指定设施(例如，风力涡轮机)，优选地距其基础近距离的位置，使得海底电缆的一部分与其距离很近。海底电缆的一部分与设施之间的距离小于50米，并优选小于25米，甚至更优选小于10米。在本公开的上下文中，术语“变电站”是指风电场(特别是海上风电场)所提供的电能将要被输送到的任何设施或将风电场(特别是海上风电场)所提供的电能从其输出的任何设施，所述设施例如为海上风电场的变电站、靠近海岸的岸上变电站等。

在一些实施例中，铺设海底电缆，使得在铺设其第二部分之前铺设其第一部分；所述海底电缆的第一部分中的每个芯导体的横截面大于所述海底电缆的第二部分中的每个芯导体的横截面。

在这些实施例中，海底电缆包括具有第一芯导体的电导体，该第一芯导体适于在海底电缆的端部之间传输电流，使得其传输电能的能力在其整个长度上变化；海底电缆还包括绝缘层和水密层。因此，在这些实施例中，第一芯导体具有至少两个不同的横截面：当从海底电缆的第一端部向第二端部观察时，芯导体的横截面或直径具有至少一个阶梯式增加。因此，可以将额外的电流从横截面或直径增大的每个部分传递到其一个端部(第一端部或第二端部)，从而可以将电流密度值保持在导体的允许极限内。

由于海底电缆将多个风力涡轮机互连，每个风力涡轮机将其提供的电力添加到海底电缆中以将其输送到变电站。因此，在每个风力涡轮机处，需要将该风力涡轮机所提供的电流加上与其连接的其他风力涡轮机所提供的电流传递到其他风力涡轮机或变电站。在本公开的上下文中，术语“变电站”是指风电场(特别是海上风电场)所提供的电能将要被输送到的任何设施或将风电场(特别是海上风电场)所提供的电能从其输出的任何设施，所述设施例如为海上风电场的变电站、海岸附近的岸上变电站等。

随着第一芯导体的横截面或直径的增加，海底电缆可以承受必须传递的所有电流，从而将电流密度值保持在导体的允许极限内。这使得有可能不需要多条不同的海底电缆，每条不同的海底电缆具有一个或多个横截面不同的导体，以便逐渐增加要输送的电力，由于需要更短和更间歇的制造过程以便为海上风电场提供所有不同的海底电缆，这也更加昂贵。

海底电缆从变电站开始铺设，并终止于所述多个风力涡轮机中的最后一个风力涡轮机(即第一风力涡轮机)(从那里需要传递较少的电流)，并且所铺设的海底电缆内的每个芯导体的横截面或直径具有一个或多个阶梯式的减小(考虑到海底电缆的铺设方向)。

现有技术的海底电缆的特征在于不同的电导体，使得在中间风力涡轮机处添加的电流可以被传递到所述多个风力涡轮机中的其他风力涡轮机(例如，在风力涡轮机串的端部)和/或被传递到海上风电场的变电站。这使得除了必须制造不同的海底电缆以外，所述海底电缆还必须可被正确地识别，以使海底电缆以正确的顺序铺设。

在一些实施例中，该方法还包括：在所铺设的海底电缆的端部之间的每个风力涡轮机处，切割海底电缆，从而提供第一海底电缆和第二海底电缆，并且将第一海底电缆和第二海底电缆中的每一个的端部连接到所述风力涡轮机。在这些实施例中，切割海底电缆以及连接第一海底电缆的端部和第二海底电缆的端部的步骤在铺设海底电缆的步骤之后执行。

一旦已敷设海底电缆，就可以通过将海底电缆的端部连接到所述多个风力涡轮机中的风力涡轮机，并在每个中间风力涡轮机处切割海底电缆，使得所得的端部可以连接到每个中间风力涡轮机，将海底电缆电连接到每个风力涡轮机。

在安装海底电缆时，由于最终提供了多个海底电缆(由于切断了海底电缆以连接到风力涡轮机)，在海上风电场运行中这些海底电缆之一发生故障的情况下，则可以用带有具有恒定横截面或直径的芯导体的海底电缆代替所述一条海底电缆。即，尽管连续铺设了一条比要更换的海底电缆更长的长度的海底电缆，但仅需要更换两个连续风电场之间的海底电缆。

在一些实施例中，海底电缆的每个芯导体沿着海底电缆的长度具有其横截面的一个或多个阶梯式增加。

在一些实施例中，海底电缆包括多个部分，所述部分的数量等于铺设海底电缆时海底电缆的端部之间的风力涡轮机的数量加一；所述多个部分中的第一部分的长度等于或大于第一位置和第二风力涡轮机之间的距离；所述多个部分的剩余部分的长度等于或大于所述多个风力涡轮机中的每对连续的风力涡轮机之间的对应距离；在所述多个部分的每个部分中，每个芯导体的横截面均不同；并且第一部分中的每个芯导体的横截面相对于剩余部分中的横截面为最大横截面。

为了优化成本，根据以下参数来选择海底电缆的用于输送电能的能力：要互连的风力涡轮机的数量(如果第一位置是第三风力涡轮机的位置)或要互连的风力涡轮机加上变电站的数量(如果第一位置是变电站所在的位置)，以及海上风电场运行期间在某一时刻任何风力涡轮机可获得的最大电流。为此，海底电缆具有的部分的数量等于中间风力涡轮机的数量加一(所述部分中的每个芯导体相对于海底电缆的其他部分具有不同的横截面)，使得在每两个连续的风力涡轮机之间，和/或在第二风力涡轮机和变电站之间具有不同的部分。因此，如果在铺设海底电缆时使海底电缆经过一个、二个、三个或更多的风力涡轮机(即中间风力涡轮机)，则海底电缆的部分的数量分别为二个、三个、四个或更多(即中间风力涡轮机的数量加一)。

在这些不同部分的每一个中的每个芯导体的长度(并且因此，在这些不同部分的每一个中的海底电缆的长度)至少是要互连的相应的一对连续风力涡轮机的距离，和/或变电站到第二风力涡轮机的距离。大于这些距离的长度是优选的，使得海底电缆在铺设时具有一定的余隙(play)。

由于海底电缆的将第一位置连接到第二风力涡轮机的部分承载最大量的电流，因此该部分中的每个芯导体的横截面或直径在沿着海底电缆的每个芯导体的所有横截面或直径中是最大的，该电缆部分中的每个芯线导体的所述横截面适于支持根据要传输的电流的可允许的电流密度值。

在一些实施例中，用于安装海底电缆的潜水设备或组件执行铺设海底电缆的步骤。

在一些实施例中，用于安装海底电缆的潜水设备或组件执行或进一步执行切割海底电缆的步骤，从而提供第一海底电缆和第二海底电缆。

在一些实施例中，用于安装海底电缆的潜水设备或组件执行或进一步执行将第一海底电缆和第二海底电缆中的每一个的端部连接到风力涡轮机的步骤。

在一些实施例中，海底电缆包括：

至少一个电导体；

所述至少一个电导体中的每一个包括芯导体，芯导体的第一部分具有第一横截面，芯导体的第二部分具有第二横截面。

海底电缆包括一个、两个、三个或更多个电导体，每个电导体包括芯导体，该芯导体具有多个不同的横截面，使得可以从芯导体的不同点或不同部分传递不同的电流。在这方面，芯导体包括多个部分，每个部分(在整个该部分上)具有基本上恒定的横截面或直径，但是与所述多个部分中的其他部分的横截面或直径(尺寸)不同。

在一些实施例中，海底电缆包括一个或多个芯导体。

在一些实施例中，海底电缆包括一根或多根光纤。

在一些实施例中，海底电缆具有多个不同的直径。

在一些实施例中，海底电缆具有基本上恒定的直径。

可以提供所述一个、两个、三个或更多个电导体的绝缘层，使得其厚度在芯导体的多个部分的每个部分中不同。特别地，所述绝缘层的厚度补偿芯导体的横截面或直径的变化，使得所述一个、两个、三个或更多个电导体的直径在其端部之间基本恒定，因此海底电缆的两个端部之间的直径也基本上恒定。用于安装海底电缆的现有潜水设备或组件可由于基本上恒定的直径而无需任何修改即可进行海底电缆的铺设。

在一些其他实施例中，海底电缆包括多个部分，每个部分(在整个该部分上)具有基本上恒定的直径，但是与所述多个部分中的其他部分的横截面或直径(尺寸)不同。

可以提供所述一个、两个、三个或更多个电导体的绝缘层，使得其厚度在电导体的端部之间并且因此在海底电缆的端部之间基本上恒定。

在一些实施例中，海底电缆中的每个芯导体的横截面沿着海底电缆的长度是恒定的。

本公开的方法还使得可以通过连续铺设来安装具有一个或多个芯导体的海底电缆，每个芯导体沿电缆的长度具有恒定的横截面。所述芯导体的最小横截面必须使得其能够承受在任何中间风力涡轮机处可能获得的最大电流的传输。这些实施例通常是不太优选的，因为需要提供不必要的导电材料，从而增加了海底电缆的重量以及海底电缆的安装成本，但是即使在这些情况下，相对于现有技术的安装方法，海上风电场也受益于连续的电缆敷设(就安装成本而言)。

附图说明

为了完成描述并为了提供对本发明的更好的理解，提供了一组附图。所述附图形成说明书的组成部分并且示出了本发明的实施例，这些实施例不应被解释为限制本发明的范围，而仅作为可以如何实施本发明的示例。附图包括以下图：

图1示出了海上风电场；

图2示出了适用于海上风电场的海底电缆的横截面；

图3示出了海底电缆的电导体的不同层；

图4至图6示出了根据本发明的实施例的用于在海上风电场中安装海底电缆的方法；

图7A至图7B、图8A至图8B示意性地示出了拉丝过程；

图9示出了具有可变横截面的导电线或导电杆；

图10至图12示出了具有可变横截面的芯导体；

图13A至图13C示意性地示出了用于制造图11和/或图12的芯导体的绞合过程。

具体实施方式

图1示出了海上风电场100。海上风电场100包括变电站101和布置成串的多个风力涡轮机102(仅出于说明的目的，用虚线示出了一个串130)。每个串包括多个风力涡轮机102并且具有两个端部；每个串的第一端部是变电站101，并且每个串的第二端部是风力涡轮机102d。在串的两个端部之间，在同一串内有一个或多个风力涡轮机102a、102b、102c(在本公开中也被称为中间风力涡轮机)，其将被连接到另一风力涡轮机102d和变电站101。在这个意义上，海上风电场100的第一串可以由作为中间风力涡轮机的风力涡轮机102a、102b、102c，作为第一串的第一端部的变电站101和作为第一串的第二端部的风力涡轮机102d形成。

第一海底电缆111将变电站101连接到第一风力涡轮机102a，以便将由风力涡轮机串102a至102d提供的电流传递到变电站101。在第一风力涡轮机102a和第二风力涡轮机102b之间存在第二海底电缆112，用于将由第二风力涡轮机102b、第三风力涡轮机102c和第四风力涡轮机102d提供的电流传递到第一风力涡轮机102a。第三海底电缆113连接第二风力涡轮机102b和第三风力涡轮机102c，以便输送由第三风力涡轮机102c和第四风力涡轮机102d提供的总电流。并且第四海底电缆114将第四风力涡轮机102d连接到第三风力涡轮机102c，以便输送由第四风力涡轮机102d提供的电流。

海底电缆111至114距变电站101越近，海底电缆内的芯导体的横截面就必须越大，以传输由风力涡轮机102提供的，更远离变电站101的电能。

变电站101接收由海上风电场100的每个串130中的每个风力涡轮机102提供的电能，并将其通过海底电缆120输送到可能远离变电站101的设施(通常是岸上电网)。在一些示例中，变电站101在岸上并且靠近海。

图2示出了适用于海上风电场的海底电缆200的横截面。海底电缆200包括多个电导体210、光纤230以及用于保护电导体210和光纤230的多个层221至224。

第一层221是铠装铺底层，其封装电导体210和光纤230中的每一个。第二层222是金属铠装层，该金属铠装层用螺旋状缠绕的钢丝围绕铠装铺底层，从而增加了海底电缆200的机械阻力。第三层223是用于防止水进入海底电缆200的水密层。第四层224是用于保护海底电缆200免受磨损的塑料纱线层。

每个电导体210包括芯导体211，围绕芯导体211的绝缘层213，和围绕绝缘层213的水密层215。除了形成芯导体211的导电材料的电导率之外，而且芯导体211的横截面限制了电导体210可以传递的电流：对于相同的导电材料，具有较大直径的芯导体211可以比具有较小直径的芯导体传导更多的电流。

此外，塑料填充物220填充电导体210和光纤230之间的空间，并且第一层221封装它们。塑料填充物220为海底电缆200提供恒定的几何形状和外部稳定性。

在其他实施例中，海底电缆200包括一个电导体210、两个电导体210或多于三个的电导体210。类似地，在其他实施例中，海底电缆200不包括光纤230，或者包括甚至多于一条光纤230。

图3更详细地(在右侧侧视图中)示出了图2的海底电缆200的一个电导体210的不同层。电导体210包括芯导体211、绝缘层213、水密层215、介于芯导体211和绝缘层213之间的屏蔽层212、以及介于绝缘层213和水密层215之间的额外的屏蔽和绝缘层214。

图4示出了根据本发明的实施例的用于在海上风电场中安装海底电缆500的方法。在图4中，示出了海150中的一串风力涡轮机106至109。

该方法包括以连续的方式将海底电缆500从第一风力涡轮机106经过第三风力涡轮机107和第四风力涡轮机108铺设到第二风力涡轮机109。即，海底电缆500被连续铺设，使得它的各部分靠近串中的每个风力涡轮机106至109；优选地，这些部分中的每个部分距风力涡轮机106至109的基座的距离小于100米，更优选地小于50米，和/或小于25米，和/或小于10米。

该方法还包括，一旦将海底电缆500铺设好，就在靠近中间风力涡轮机107、108的部分处切割海底电缆500(术语“中间”是指在海底电缆500的端部之间的风力涡轮机)，即，在海底电缆500的一部分靠近第三风力涡轮机107的第一位置507处，和在海底电缆500的一部分靠近第四风力涡轮机108的第二位置108处。恰好在第一位置507和第二位置508处，海底电缆500中每个芯导体的横截面或直径发生变化，以使海底电缆500适于传输中间风力涡轮机107、108所提供的额外电流。可以首先将海底电缆500提升到风力涡轮机107、108的平台(未示出)，以便可以将其在水外切割。

此外，由切割海底电缆500得到的海底电缆可以被连接到风力涡轮机106至109。

可以用诸如参照图7至图12所描述的方法而制造的海底电缆500包括三个具有芯导体的电导体，芯导体具有多个不同的横截面，使得海底电缆500可以在连接到中间风力涡轮机107、108时传递更多的电流。在这个意义上，海底电缆500具有多个不同的直径，特别是它包括具有直径d1的第一部分501(每个芯导体具有第一横截面或直径504)、具有大于第一直径d1的第二直径d2的第二部分502(每个芯导体具有大于第一横截面或直径504的第二横截面或直径505)、和具有大于第二直径d2的第三直径d3的第三部分503(每个芯导体具有大于第二横截面或直径505的第三横截面或直径506)。在第一位置507和第二位置508处，海底电缆500的直径分别从第一直径d1变化到第二直径d2，并且从第二直径d2变化到第三直径d3(并且每个芯导体的横截面和直径也改变)。

在其他实施例中，该方法包括以连续的方式将海底电缆500从变电站(未示出)经过第二风力涡轮机107、第三风力涡轮机108和第四风力涡轮机109铺设到第一风力涡轮机106。

图5示出了根据本发明的实施例的用于在海上风电场中安装海底电缆510的方法。海上风电场至少包括海150中的风力涡轮机串106至109。

安装过程类似于参照图4所描述的安装过程，区别在于所安装的海底电缆510在其整个长度上具有基本上恒定的横截面，尽管它包括一个或多个电导体515，每个电导体515包括具有多个不同横截面521至523的芯导体。

在海底电缆510的第一部分511中，每个电导体515的芯导体具有第一横截面或直径521。此外，每个电导体515还包括绝缘层，该绝缘层在海底电缆510的第一部分中具有第一厚度521(被计算为其外径和内径之差)。在海底电缆510的第二部分512中，每个电导体515的芯导体具有大于第一横截面或直径521的第二横截面或直径522，而绝缘层具有小于第一厚度531的第二厚度532。在海底电缆510的第三部分513中，每个电导体515的芯导体具有大于第二横截面或直径522的第三横截面或直径523，并且绝缘层具有小于第二厚度532的第三厚度533。通过随着芯导体的横截面或直径521至523的增加而减小绝缘层的厚度531至533，每个电导体515的横截面在海底电缆510的整个长度上保持恒定。

图6示出了根据本发明的实施例的用于在海上风电场中安装海底电缆520的方法。海上风电场至少包括海150中的风力涡轮机串106至109。

安装过程类似于参照图4所描述的安装过程，不同之处在于所安装的海底电缆520在其整个长度上具有基本上恒定的横截面。在该实施例中，海底电缆520包括电导体540，电导体540包括三个芯导体，该三个芯导体沿着海底电缆520的长度具有基本上恒定的横截面541。在其他实施例中，电导体540包括单个芯导体，该单个芯导体沿着海底电缆520的长度具有基本上恒定的横截面541。

图7A至图7B示意性地示出了拉丝过程。在拉丝过程中使用多个拉丝模具321至324和拉盘330a、330b。导电线或导电杆310由拉盘330a、330b拉动；导电线或导电杆310的横截面由于导电线或导电杆310从其穿过的拉丝模具321至324而改变。在这方面，当拉盘330a、330b拉动导电线或导电杆310时，拉丝模具321至324逐渐减小导电线或导电杆310的横截面。为此，拉丝模具321至324的内拉丝直径总是小于要被拉丝的导电线或导电杆310的直径；此外，根据线或杆被拉丝的顺序，拉丝模具321至324的内拉丝直径总是小于先前拉丝模具的直径(例如，最后的拉丝模具324的内拉丝直径小于最后的拉丝模具324之前的拉丝模具323的内拉丝直径)。

当导电线或导电杆310已穿过最后的拉丝模具324时，提供横截面小于其初始横截面的导电线或导电杆315。当对导电线或导电杆杆310进行拉丝时，必须提供所得的具有最小的横截面(由于最后的拉丝模具324)的导电线或导电杆315的部分的长度340，使得该部分在要与其连接的两个设施(例如，风力涡轮机，变电站等)之间延伸至少一段距离。

在具有必要的长度340之后，如图7B所示对所得的导电线或导电杆315进行再次拉丝。在图4B的拉丝过程中提供了另一种多个拉丝模具321至323(在图7B中已经将最后的拉丝模具324从其中移除之后的图4A中的多个拉丝模具321至324的子集)，使得长度340保持不变。因此，由于所述多个拉丝模具321至323，可以在整个长度341上提供具有更大横截面的另一个部分。所述长度341需要在将与所得的导电线或导电杆316的对应部分连接的两个设施之间至少延伸一段距离。通过重复这种修改所提供的拉丝模具的拉丝过程，导电线或导电杆具有多于两个的不同横截面，这些横截面中的每一个都延伸对应部分的长度。

在一些未示出的示例中，图7B中的多个拉丝模具321至323是由于从第一拉丝过程的多个拉丝模具中去除了一个以上的拉丝模具而得到的。在一些其他未示出的示例中，图7B中的多个拉丝模具321至323包括与第一拉丝过程的多个拉丝模具不同的一个或多个拉丝模具。

图8A至图8B示意性地示出了拉丝过程。在拉丝过程中使用第一一个或多个拉丝模具321至322和拉盘330a、330b。导电线或导电杆310由拉盘330a、330b拉动；导电线或导电杆310的横截面由于导电线或导电杆310从其穿过的第一一个或多个拉丝模具321至322而改变。在该示例中，第一一个或多个拉丝模具321至322包括两个拉丝模具321至322，以便在拉盘330a、330b拉动导电线或导电杆310时逐渐减小导电线或导电杆310的横截面，但是很明显可以使用一个拉丝模具或两个以上的拉丝模具来代替。

当导电线或导电杆310已穿过第一一个或多个拉丝模具321至322时，提供了横截面小于其初始截面的导电线或导电杆311。在该示例中，对导电线或导电杆310的整个长度进行拉丝，以提供具有较小的横截面的导电线或导电杆311。

如图8B所示，通过第二一个或多个拉丝模具323对所得的导电线或导电杆311进行再次拉丝。第二一个或多个拉丝模具323进一步减小了导电线或导电杆311的横截面。因此，通过对导电线或导电杆311进行部分地拉丝(即，仅对一部分或某一长度进行拉丝，因此并非对整个导电线或导电杆311进行拉丝)，所得的导电线或导电杆312具有不同的部分，每个部分具有不同的横截面(第一部分具有通过图8A的第一一个或多个拉丝模具321、322进行的拉丝而得到的横截面，第二部分具有通过图8B的第二一个或多个拉丝模具323进行的拉丝而得到的横截面)。通过用附加的第三、第四和进一步的一个或多个拉丝模具来重复这种拉丝过程，为导电线或导电杆提供两个以上不同的横截面，因为每次拉丝时，都会提供具有更小的横截面的又一个部分。

图9示出了通过诸如参照图7A至图7B、图8A至图8B所述的拉丝过程而制造的导电线或导电杆350。导电线或导电杆350具有多个部分351至354，每个部分具有不同的横截面。特别地，导电线或导电杆350的第一部分351具有第一横截面或直径d1；导电线或导电杆350的第二部分352具有第二横截面或直径d2；导电线或导电杆350的第三部分353具有第三横截面或直径d3；以及导电线或导电杆350的第四部分354具有第四横截面或直径d4。导电线或导电杆350具有相对于其第一端部沿其长度阶梯式减小的横截面或直径(即d1＞d2＞d3＞d4)，或者具有相对于其第二端部沿其长度阶梯式增大的横截面或直径(即，d4＜d3＜d2＜d1)。

通过将导电线或导电杆穿过拉丝模具多次拉丝来为导电丝或导电杆350提供多个不同的横截面。在第一次拉丝之后，每当要对导电线或导电杆350进行拉丝时，就提供不同的一个或多个拉丝模具。例如，每次要对导电线或导电杆350进行拉丝时，可抽出多个拉丝模具中的至少一个拉丝模具，尤其是提供具有最小横截面或直径的导电线或导电杆的拉丝模具(如图7A至图7B所示)；或添加至少一个拉丝模具或将先前使用的至少一个拉丝模具替换为另一个，以便可以向导电线或导电杆提供更小的横截面或直径(如图8A至图8B所示)。每当对导电线或导电杆350进行拉丝时，使所述多个部分351至354中的每个部分的长度更长或更短，并且优选地等于或大于将与海底电缆连接的海上风电场的两个连续风力涡轮机之间的距离，和/或等于或大于将与海底电缆连接的变电站和海上风电场的风力涡轮机之间的距离。

图10示出了通过绞合由诸如参照图7A至图7B、图8A至图8B所描述的那些拉线过程所制造的多条导电线而制成的芯导体360。芯导体360包括多条导电线。每条导电线具有多个部分，每个部分具有不同的横截面(例如，这些线中的每条线可以是图9中的导电线或导电杆350)。

绞合多根导电线以提供芯导体360。芯导体360具有多个部分361至364，每个部分具有不同的横截面。特别地，芯导体360的第一部分361具有第一横截面或直径d1；芯导体360的第二部分362具有第二横截面或直径d2；芯导体360的第三部分363具有第三横截面或直径d3；芯导体360的第四部分364具有第四横截面或直径d4。芯导体360具有相对于其第一端部沿其长度呈阶梯式减小的横截面(即d1＞d2＞d3＞d4)，或者具有相对于其第二端部沿其长度呈阶梯式增大的横截面(即d4＜d3＜d2＜d1)。

在一些未示出的示例中，可以提供从一个部分到另一个部分的过渡，使得横截面的减小或增大是逐渐的；这样的过渡可以改善芯导体的坚固性。这可以通过将每条线的横截面变化间隔开来实现，也就是说，例如某些线的横截面的变化，相比于某些其他线，发生在长度更大的位置处。

在一些未示出的示例中，在芯导体的最外部分或层上提供具有恒定截面的多条导电线，并且在芯导体的最内部分或层上提供具有可变横截面的多条导电线。在一些未示出的示例中，在芯导体的最内部分或层上提供具有恒定横截面的多条导电线，并且在芯导体的最外部分或层上提供具有可变横截面的多条导电线。两种芯导体构造均可改善芯导体的坚固性。

图11示出了通过诸如参照图13A至图13C所描述的绞合过程而制成的芯导体370。芯导体370包括具有恒定横截面或直径的多条导电线。在一些其他示例中，每条导电线具有多个部分，每个部分具有不同的横截面。在该示例中，将不同长度的线缠绕在绞合滚筒上(示例性绞合滚筒在图9A至图9C中示出)。从部分371开始绞合过程，产生最大的芯横截面。当缠绕有较短的线的绞合滚筒完成时，通过与缠绕有较长的线的绞合滚筒进一步绞合，提供了部分372。对部分373重复该过程以及，如果是这种情况，则对又一个部分重复该过程。

因此，通过调节加载在每个绞合滚筒上的线的长度，可以容易地执行每个不同的部分(371、372和373)。因此，当每个滚筒结束时，自动地且无需中断绞合过程，就提供了图11所示的芯。

芯导体370具有多个部分371至373，每个部分具有不同的横截面。特别地，芯导体370的第一部分371具有第一横截面或直径d1；芯导体370的第二部分372具有第二横截面或直径d2；芯导体370的第三部分373具有第三横截面或直径d3。芯导体370具有相对于其第一端部沿其长度呈阶梯式减小的横截面(即d1＞d2＞d3)，或者具有相对于其第二端部沿其长度呈阶梯式增大的横截面(d3＜d2＜d1)。

第一部分371包括第一多条导电线，其可以如下面关于图13A所描述的那样进行绞合而成。第二部分372包括第二多条导电线，其具有的导电线少于第一多条导电线，并且可以如下面关于图13B所描述的那样进行绞合而成；在这方面，第二多条导电线包括第一多条导电线的子集，也就是说，第一部分371包括第二部分372的导电线和一个或多个额外的导电线，其为第一部分371提供的横截面或直径d1大于第二部分372的横截面或直径d2。第三部分373包含第三多条导电线，其具有的导电线的数量少于第二多条导电线(第三多条包括第二部分372的第二多条导电线的子集)，并且可以如下面关于图13C所描述的那样进行绞合而成。

图12示意性地示出了通过诸如参照图13A至图13C所描述的绞合过程而制成的芯导体380的一部分。芯导体380包括具有恒定横截面或直径的多条导电线391至393。

绞合过程由第一部分381开始，通过第一线391(在第一部分381的最内部分)、第二线392和第三线393(在第一部分381的最外部分)来制成最大芯横截面。当缠绕有第一线391的绞合滚筒完成(或第一线391被切断)时，通过用缠绕有第二线392(在第二部分382的最内部分)和第三线393(在第二部分382的最外部分)的绞合滚筒进行进一步绞合来提供第二部分382(其长度取决于缠绕在绞合滚筒中的第二线392的长度或第二线392的切割位置)。至少对于第三部分383重复该过程，其中当第二线392已经绞合在第一部分381和第二部分382中时，仅保留第三线393。

制造芯导体380的绞合过程可以是例如下面参照图13A至图13C所描述的绞合过程。

图13A至图13C示意性地示出了用于制造图11中的芯导体370和/或图12中的芯导体380的方法的绞合过程400a至400c。

图13A示出了绞合过程的第一阶段400a，其中，绞合机405从第一组导电线401、第二组导电线402和第三组导电线403中取出第一多条导电线404a并将其绞合以产生具有第一横截面410a的芯导体。图13B示出了绞合过程的第二阶段400b，其中，绞合机405从第一组导电线401和第二组导电线402中取出第二多条导电线404b，并将其绞合以使图13A中的芯导体具有小于第一横截面410a的第二横截面410b。图13C示出了绞合过程的第三阶段400c，其中，绞合机405从第一组导电线401中取出第三多条导电线404c，并将其绞合以使图13A、图13B中的芯导体具有小于第一横截面410a和第二横截面410b的第三横截面410c。通过在绞合过程400a至400c中或多或少地绞合导电线404a至404c，可以调节芯导体的具有不同横截面410a至410c的每个部分的长度。

在一些情况下，在绞合过程中(在绞合过程的第二阶段400b和第三阶段400c中)切断由于导电线的数量减少而不打算要绞合的导电线，以使绞合机405不绞合它们。在另一些情况下，预先调节导电线的长度(根据芯导体的对应部分必须具有的长度，使它们具有更长或更短的长度)，使得整个长度可以由绞合机405绞合，并产生具有可变横截面的芯导体。

为了实现芯导体的外部几何形状的更大的稳定性和坚固性，可以配置绞合过程，使得最长的线保留在芯导体的表面上。这样，芯导体的外表面将不会出现不规则性，该不规则性可能会影响封装芯导体的剩余导体层的正确应用。

在本文中，术语“芯导体”和“电芯导体”可互换地使用。

在本文中，术语“包括”及其衍生词(例如“包括有”等)不应以排他性的含义理解，即，这些术语不应被解释为排除所描述和定义的对象可以包括其他元素、步骤等的可能性。

本发明显然不限于在本文中所描述的一个或多个特定实施例，而是在权利要求书所限定的本发明的总体范围内，还涵盖本领域技术人员可以考虑的任何变化(例如，关于材料、尺寸、部件、配置等的选择)。

Claims (16)

1.一种用于在海上风电场(100)中安装海底电缆(200、500、510、520)的方法，所述海上风电场(100)包括变电站(101)和多个风力涡轮机(102、106-109)，所述方法包括：

将所述海底电缆(200、500、510、520)从第一位置至少经过所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的第二风力涡轮机(102b-102c、107-108)铺设到所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的第一风力涡轮机(102d、106)，所述第一位置是所述变电站(101)的位置或是所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的第三风力涡轮机(102a、109)的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在位于所铺设的所述海底电缆(200、500、510、520)的端部之间的每个风力涡轮机(102b-102c、107-108)处，切割所述海底电缆(200、500、510、520)，从而提供第一海底电缆和第二海底电缆(111-114)，并将所述第一海底电缆和所述第二海底电缆(111-114)中的每一个的端部连接到所述风力涡轮机(102b-102c、107-108)；

其中，切割所述海底电缆(200、500、510、520)并将所述第一海底电缆和所述第二海底电缆(111-114)的端部连接的步骤在铺设所述海底电缆(200、500、510、520)的步骤之后执行。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、500、510)的每个电芯导体(211、360、370、380)在沿着所述海底电缆(200、500、510)的长度方向具有一个或多个阶梯式增大的横截面(504-506、521-523)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

铺设所述海底电缆(200、500、510)，使得在铺设其第二部分(501、502、511、512)之前铺设其第一部分(503、513)；以及

所述海底电缆(200、500、510)的所述第一部分(503、513)中的每个电芯导体(211、360、370、380)的横截面(506、523)大于所述海底电缆(200、500、510)的所述第二部分(501、502、511、512)中的每个电芯导体(211、360、370、380)的横截面(504-505、521-522)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

所述海底电缆(200、500、510)包括多个部分(501-503、511-513)，所述部分的数量等于铺设所述海底电缆(200、500、510)时所述海底电缆(200、500、510)的端部之间的风力涡轮机(102、106-109)的数量加一；

所述多个部分(501-503、511-513)中的第一部分(503、513)的长度等于或大于第一位置(101、102a、109)与所述第二风力涡轮机(102b-102c、107-108)之间的距离；

所述多个部分(501-503、511-513)中的剩余部分(502-503、512-513)的长度等于或大于所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的每对连续的风力涡轮机之间的对应距离；

在所述多个部分中的每个部分中，每个电芯导体(211、360、370、380)的横截面(504-506、521-523)是不同的；以及

在所述第一部分(503、513)中的每个电芯导体(211、360、370、380)的横截面(506、523)相对于在所述剩余部分(501-502、511-512)中的每个电芯导体(211、360、370、380)的横截面(504-505、521-522)为最大横截面。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、520)中的每个电芯导体(211)的横截面(541)沿着所述海底电缆(200、520)的长度是恒定的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于安装海底电缆的潜水设备或组件执行铺设所述海底电缆(200、500、510、520)的步骤。

8.根据权利要求2和7所述的方法，其中，用于安装海底电缆的潜水设备或组件还执行切割所述海底电缆(200、500、510、520)的步骤，从而提供第一海底电缆和第二海底电缆(111-114)，和/或执行将所述第一海底电缆和所述第二海底电缆(111-114)中的每一个的端部连接到所述风力涡轮机(102b-102c、107-108)的步骤。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，或者当不从属于权利要求6时根据权利要求7-8中的任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、500、510)具有多个不同的直径。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、510、520)具有恒定的直径。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、500)包括一个或多个电芯导体(211、360、370、380)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述海底电缆(200、500、510、520)包括一个或多个光纤(230)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述海底电缆(200、500、510、520)从所述第一位置(101、102a、109)铺设到所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第一风力涡轮机(102d、106)的步骤中，所述海底电缆(200、500、510、520)在距所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第二风力涡轮机(102b-102c、107-108)小于50米的距离处经过。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将所述海底电缆(200、500、510、520)从所述第一位置(101、102a、109)至少经过所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第二风力涡轮机(102b、107)铺设到所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第一风力涡轮机(102d、106)的步骤中，将所述海底电缆(200、500、510、520)进一步至少经过所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的第四风力涡轮机(102c、108)而进行铺设。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在将所述海底电缆(200、500、510、520)从所述第一位置(101、102a、109)铺设到所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第一风力涡轮机(102d、106)的步骤中，所述海底电缆(200、500、510、520)在距所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第四风力涡轮机(102c、108)小于50米的距离处经过。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述海底电缆(200、500、510、520)从所述第一位置(101、102a，109)连续地铺设到所述多个风力涡轮机(102、106-109)中的所述第一风力涡轮机(102d、106)。

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