DE3511085A1

DE3511085A1 - 20 kv-seekabel mit eingelegten nachrichtenleitungen

Info

Publication number: DE3511085A1
Application number: DE19853511085
Authority: DE
Inventors: Hubert 5000 Köln Fusen; Bernd Dr. 5060 Bergisch Gladbach Harjes
Original assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3511085C2

Description

20 kV-Seekabel mit eingelegten Nachrichtenleitungen
Die Erfindung betrifft ein dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel mit eingelegten Nachrichtenleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Seine wichtigsten Aufbauelemente sind: Adern: Cu-Leiter, VPE-lsolierung, Cu-Drahtschirm und PE-Mantel; Seele: 3 Adern verseilt, mit Papiertrensen rundgetrenst und in den Zwickeln Leck-Kontrolladern; darüber: Mantel, Bewehrung und Schutzhülle; Quellpulver.
Ein solches Kabel ist in der DE-PS 29 40 193 als längswasserdichtes, kunststoffisoliertes Mittel- oder Hochspannungskabel beschrieben. Dieses hat Kabeladern mit einem mehrdrähtigen, an sich nicht längswasserdichten Leiter, und als Dichtmittel ist in den Leiter Quellpulver eingebracht und auf ihn eine Schicht Quellpulver aufgebracht. Das Entsprechende gilt für die über der Beiterisolierung aufgebrachte metallische Abschirmung.
Das Dichtmittel ist ein in Wasser quellfähiges Pulver auf organischer Basis, so aus einem Zelluloseäther, Polysaccharid oder Polyacrylamid.
Des weiteren ist in zwei Zwickelräumen der Kabeladern je eine Beck-Kontrollader angeordnet. Die Isolierung der einen Kontrollader ist perforiert, genauer: sie ist in Abständen von etwa 100 mm mit Durchbrechungen versehen, in deren Bereich der Kontrolleiter freigelegt ist. Beide Kontrolleiter sind an dem einen Ende des Kabels miteinander, und an dem anderen Ende mit einem Isolationsmeßgerät verbunden. Dringt nun wasser in das Kabel ein, gelangt es durch die Perforierung bis zum Kontrollleiter und bildet dort eine Kontaktbrücke, welche mittels des Meßgerätes zur Anzeige und Ortung der Leckstelle herangezogen werden kann.
Bei diesem bekannten Kabel könnte die Längswasserdichtheit in der Wirkung immer noch verstärkt, und in Aufbau sowie Herstellung vereinfacht werden.
Weiter ist es bekannt, in die Zwickel der verseilten Adern eines Starkstromkabels andere Leiter bzw. Leitungen mit verschiedenem Aufbau und verschiedener Funktion einzulegen, so Schutzleiter, Steuerleiter, Signalleiter und neuerdings auch Lichtwellenleiter (LWL). So ist in der DE-OS 28 01 231 ein Starkstromkabel angegeben, das einen mehrschichtigen, elastomeren Mantel hat, bei dem die Adern mit kurzer Schlaglänge verseilt sind, und bei dem in wenigstens einem der zwischen den Kabeladern gebildeten Außenzwickel ein LWL-Fasern enthaltendes Verseilelement (eine LWL-Leitung) untergebracht ist. Die LWL befinden sich lose in schlauchförmigen, mehrschichtigen Kunststoffhüllen, die auf ein zugfestes Kernelement aufgeseilt unfl gemeinsam von einer ersten Hülle aus vorgerecktem aromatischem Polyamid und einer lose sitzenden zweiten Hülle aus einem fluorierten Äthylen-Propylen-Copolymerisat umgeben sind.
Dieses Kabel dient zur Stromversorgung von Baggern und es ist zugleich zur Übertragung von Steuersignalen eingerichtet. Dazu ist die Ausbildung der LWL-Leitung ausführlich beschrieben, wogegen der Aufbau des Starkstromkabels nicht weiter erwähnt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 20 kV-Seekabel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art mit einer leistungsfähigen Nachrichtenübermittlung auszurüsten und zugleich seine Längswasserdichtheit zu verstärken.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich ist hierbei, daß zum einen der Cu-Leiter der Kabeladern eindrahtig (massiv) ausgeführt und der Aderschirm mit Quellpulver versetzt ist, und zum anderen in jeden Außenzwickel eine Nachrichtenleitung eingelegt ist, nämlich ein LWL-Kabel, ein FM-Kabel und ein FM-Vierer. Einzelheiten zu den Nachrichtenleitungen sind in Anspruch 2, zum Quellpulver in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.
Die Erfindung bringt den Vorteil, daß man ohne größeren Aufwand mit dem Kabel eine hohe Nachrichten-Übertragungsleistung, und bei dem Kabel eine sehr hohe Ijängswasserdihtheit erhält.
Die Kabel kann mit beson(lerem Vorteil als Offshore-Seekabel eingesetzt werden, um eine vor der Küste liegende, unbemannte Ölplattform von einer Lcmdstation aus mit elektrischer Energie zu versorgen, zu betreiben, zu überwachen und zu steuern. Hierbei gewährleistet dieses kombinierte Energie-/Nachrichtenkabel die notwendige Sicherheit der Nachrichtenverbindung zwischen de beiden Stationen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel mit je einer Nachrichtenleitung in den 3 Außenzwickeln der Kabeladern, Bezeichnet sind mit 1 Cu-Leiter: eindrahtig (massiv), 35 mm2 2 VPE-Isolierung: innere Leitschicht / Isolierung / äußere Leitschicht, dreifach extrudiert, Gesamtdicke 7 mm 3 Aderschirm: Cu-Drähte längsgeschlagen, darüber Cu-Band gewendelt (Kontaktwendel) 4 PE-A(lermantel: extrudiert 5 Papiertrensen in den Aderzwickeln 6 Schichtenmantel: Al-Folie PE-copolymerbeschichtet, darüber H))-PE-Mant el 7 Bewehrung: Stahldrahte verzinkt (80 mm 8 Äußere- Schutzhülle: Garn mit Bitumen, Kabelaußendurchmesser 11 Quellpulver: auf organischer Basis 12 LWL-Kabel: 6 Lichtwellenleiter im Kern / Kunststoff-Umhülung / Lage zugfester Litzen / Kunststoff-Außenmantel 13 }?M-Kabel: Fernmelde-Vierer mit VPE-Aderisolierung und PE-Mantel 14 FM-Vierer : mit PE-Aderisolierung, 2 Adern mit perforierter, 9 Adern mit voller Isolierung Bei em erfindungsgsgemäßen Kabel ist besonders der massive Kupferleiter 1 herauszustellen, ctenn die massive Ausführung brin't c ine 100%ige Längswasserdichtheit im Leiterbereich.
Im C;£hirr'bereich 3 unterhalb des PE-Adermantels 4 wird die Längswasserdichtheit durch das dort eingebrachte Quellpulver 11 erreicht. Dieses kann beispielsweise aus Carboxymethylzelluloe und/oder Guarkernmehl (ein Polysaccharid) bestehen. Im Tren3enbereich kann man ein Weiterwandern der Feuchtigkeit in Längsrichtung verhindern, wenn man zwischen die Papiertrensen 5, die beim Eindringen von Feuchtigkeit etwas aufquellen, ebenfalls Quellpulver 11 einbringt.
In einen der Außenzwickel der Kabeladern ist das Lichtwellenleiter-Kabel 12 eingelegt. In seinem Kern liegen lose 6 LWL, und sie werden von einer Kunststoffhülle, einer Lage zugfester Litzen und einem Kunststoffmantel umgeben. Das LWL-Kabel übernimmt die komplexe Nachrichtenübertragung mit den bekannten Vorteilen der L\VL: größte Bandbreite für die Übertragung und keine Probleme mit elektrischen und magnetischen Feldern, Sicherheitsabstinden und Schutzmaßnahmen. Damit erhält man bei dem kombinierten Energie-/Nachrichtenkabel den Vorteil, daß die Nachrichtenübertragung durch elektrische Störgrößen und induktive Beeinflussungen, etwa bei einem Kurzschluß im Energiekabelteil, nicht gestört wird. Das LWL-Kabel dient im Fall des Anschlusses einer vor der Küste in See liegenden, unbemannten olplattform zur Übertragung von Daten zwischen dem Prozeßrechner in der Landstation und dem Rechnersystem auf der Plattform und zur Übertragung von Fernsehbildern mehrerer Kameras von der Plattform zur Landstation.
Im zweiten Aderzwickel des kombinierten Kabels liegt das Fernmeldekabel 13, bei dem ein FM-Vierer mit VPE-Aderisolation von einem PE-Mantel umgeben ist. Es dient dem amtsberechtigten Fernsprechverkehr.
Im dritten Aderzwickel liegt der FM-Vierer 14 mit PE-Aderisolierung, aber ohne Mantel. Bei zwei seiner Adern ist die PE-Isolierung in kurzen Abständen (von ca. 10 cm) perforiert.
Dies sin die Leck-Kontrolladern, mit denen eine Isolationsüberwachung des Trensenraumes möglich ist. Jeder Feuchtigkeitseinbruch wird sich in einer Minderung der elektrischen Isolation der Kontrolladern bemerkbar machen, so daß eine Feh-ZerCeststellung mit hilfe einer normalen Fehlerort-Meßbrücke probleml.os erfolgen kann. - Die beiden anderen Adern des FM-Vierers 14 sind vollisoliert, und sie dienen der Signalübertragung (Not-Schaltbefehle).
Uber der Verseilung (bei einem Seelendurchmesser von rund 50 mm und mit einer Schlaglänge von rund 850 mm) ist der Schichtenmantel 6 aufgebracht. Er besteht aus einer PE-copolymerbeschichteten Al-Folie, über die ein kräftiger PE-Mantel (Qualitat HD) extrudiert ist. Solche Schichtenmäntel werden seit längerem in der Fernmelde-Kabeltechnik für gasdrucküberwachte Kabel eingesetzt. Bei dieser Konstruktion kann der Innenraum des Kabels unter leichten R)erdruck gesetzt werden, womit eine Kontrolle der Dichtheit des Mantels möglich ist.
Die Überwachung von Innendruck und Isolationswiderstand während der kritischen Phasen nach der Werksabnahme, wie Transport, Einschießen und Legen des Kabels, gewährleisten mit sehr großer Sicherheit eine funktionsfähige Verbindung.
Bei dem vorbeschriebenen Kabel sind die LWL zur Nachrichtenübertragung eingesetzt. Nun ist seit längerem bekannt, LWL als Sensoren zur Überwachung von physikalischen Zustandsänderungen in Bauteilen einzusetzen. So sind in der DE-OS 30 15 391 Uberwachungsverfahren mit LWL-Sensoren für mechanische Verformung (Zug und Druck), Temperatur, Magnetfelder oder harte Strahlung beschrieben. - Bei einem LWL-Sensor ist der primärbeschichtete Lichtwellenleiter für den jeweiligen Sensorzweck speziell prapariert und von einer Schutzhülle umgeben. So sind in der DE-OS 33 05 234 TWL-Sensoren für Zugkräfte beschrieben, bei denen zwischen dem LWL und der zugfesten Umhüllung aus faserverstärktem Kunststoff eine inhomogen strukturierte Kunststoffschicht angeordnet ist, welche die Sensorempfindlichkeit erhöht.
Nun könnte man die Überwachungsfunktionen des vorbeschriebenen kombinierten Energie-/Nachrichtenkabels noch erweitern, wenn man L\A1Lensoren zwischen die Drähte der Aderschirme 3, die Papiertrensen 5 der Aderzwickel und/oder die Drähte der Bewehrung 7 einfügt.

Claims

Patentansprüche: 1. Dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel mit eingelegten Nachrichtenleitungen mit folgendem Aufbau: A) Jede Kabelader besteht aus einem runden Cu-Leiter (1), darüber einer VPE-Isolierung (2) mit innerer und äußerer Leitschicht, darüber einem Schirm (3) aus Cu-Draht und einer Cu-Bandwendel und darüber einem PE-Mantel (4), B) die drei Kabeladern sind miteinander verweilt, und in die Außenzwickel der Adern sind Leck-Kontrolladern untl zur Ausfüllung der Zwickel Papiertrensen (5) eingeseilt, C) um die Kabelseele sind ein Mantel (6) aus Kunststoff, eine Bewehrung (,) aus Stahldraht und eine äußere Schutzhülle (8) aufgebracht, und D) Bauelemente des Kabels, welche nicht o(1er ungenügend längswasserdicht sind, sind mit Quellpulver versetzt orer beschichtet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß folgende, zumeist bekannte Merkmale miteinander kombiniert sind: a) Bei den Kabeladern ist der Cu-Leiter (1) eindrahtig (massiv), die VPE-Isolierung (2) ist samt den Leitschichten dreifach extrudiert, und der Schirm (3) ist mit QueR1pu1-ver (11) versetzt, b) in jeden Außenzwickel ist eine Nachrichtenleitung eingelegt, nämlich 1. ein LWL-(Lichtwellenleiter-)Kabel (12), 2. ein FM-(Fernmelde-)Kabel (13) und 3. ein FM-Vierer (14) ohne Mantel mit Ieck-Kontrolladern, und c) um die Kabelseele ist ein Schichtenmantel (6) aus Al-Folie und HD-PE-Mantel gelegt, und die äußere Schutzhülle (8) über der Bewehrung besteht aus mehreren Lagen Garn mit Bitumen.
2. Kabel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß a) bei dem TWL-Kabel (12) im Kern 6 LWL liegen und von einer Kunststoff-Innenhülle, einer Lage zugfester Litzen und einem Kunststoff-Außenmantel umgeben sind, b) bei dem FM-Kabel (13) ein FM-Vierer (Amtsadern) von einem PE-Mantel umgeben ist, und c) bei dem FM-Vierer (14) ohne Mantel zwei Adern, deren PE-Isolierung in kurzen Abständen perforiert ist, (Leck-Kontrolladern) und zwei PE-isolierte Adern (Signaladern) miteinander verseilt sind.
3. Kabel nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß den Papiertrensen (5) zur Verstärkung der Längswasserdichtheit Quellpulver (11) auf- bzw. zwischengeschichtet ist.
4. Kabel nach Anspruch 1 oder 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Quellpulver (11) aus einem Zelluloseäther, Polysaccharid, Polyacrylamid oder einer Mischung hieraus besteht.
5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß LWL-Sensoren zwischen die Drähte der Aderschirme (3), die Papiertrensen (5) der Aderzwickel und/oder die Drähte der Bewehrung (7) eingefügt sind.