Система защиты кабеля - Cable protection system

А система защиты кабеля (CPS) защищает подводные силовые кабели от различных факторов, отрицательно влияющих на срок службы кабеля, обычно используется при вводе оффшорная структура. При прокладке подводного силового кабеля существует область, где он может подвергаться повышенным динамическим нагрузкам, которые не обязательно рассчитаны на то, чтобы выдержать срок службы установки.

Системы защиты кабеля используются для снижения спецификации и, следовательно, стоимости подводного силового кабеля за счет устранения необходимости включать дополнительную броню кабеля. Полученные кабели можно производить дешевле, при этом обеспечивая требуемый срок службы более 20 лет.

Оффшорная ветряная электростанция разработчики, в частности, приняли использование систем защиты кабелей из-за динамической области, в которой кабель выходит из морское дно и входит в монополия / J-образная трубка. Отчасти это связано с возможностью локализации чистка происходить возле конструкции.

CPS обычно состоит из трех частей: интерфейса централизатора или монополя, системы защиты для динамической области и системы защиты для статической области.

Установка J-образных труб для морских возобновляемых моноблоков рассматривалась как дорогостоящий подход, а система защиты кабеля «защелкивающегося» типа, проникающая через внешнюю стенку монополя через специально спроектированную угловую апертуру, позволяет упростить конструкцию монополя, и устраняет необходимость в дополнительных работах по забивке свай, которые обычно предполагали использование водолазов. Этот подход становится отраслевым стандартом в проектировании монопольных конструкций, помогая разработчикам снизить затраты на строительство.

История

Шарнирно-сочлененная полутруба Защитные системы для кабелей традиционно использовались для защиты кабелей на берегах высадки и в других местах, где можно было предположить повреждение кабеля, а захоронение было непрактичным. Патенты на различные варианты защиты кабеля для шарнирных труб появились в 1929 году. Система была описана как броневой экран кабеля.

"адаптирован для защиты кабеля от повреждений и износа, вызванных трением о камни, контактом с кораблями, якорями или другими объектами, и имеет своей целью обеспечить практичный гибкий броневой экран этого класса, который можно легко установить на кабель в любой точке. точки по ее длине ".^[1]

С самого начала системы защиты кабелей были простыми, эффективными и легкими в сборке. Системы состояли из серии полукорпусов, которые имели выпуклый фланец на одном конце и более крупный фланец с муфтой на другом, что позволяло секциям образовывать гибкое универсальное соединение между собой. В связи с предполагаемым использованием тяжелых В ролях или же кованый Металлы у них также было дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении веса устанавливаемого кабеля, что уменьшало перемещение по морскому дну.

За прошедшие годы появились инновации, улучшающие сочленение стыков современных сочлененных труб, которые больше похожи на шаровые шарниры, а некоторые производители поставляют сочлененные трубы «без болтов», что позволяет экономить время сборки.^[2][3][4]

Изменения в металлургия также произошли, что привело к тому, что большая часть сочлененных труб с половинной оболочкой теперь производится ковкий чугун, благодаря улучшенным характеристикам прочности и эластичности.^[5]

Сегодня эти сочлененные трубы также используются из-за их свойств ограничения изгиба, что позволяет использовать их в качестве ограничителей изгиба для защищенного кабеля.

Соображения по дизайну

Системы защиты кабеля в основном предназначены для защиты системы от повреждений в течение всего срока службы кабеля, вызванных: усталость, перегибание кабеля и обеспечение защиты кабеля, пока он не достигнет места захоронения.

Дизайн жизни

Система защиты кабеля будет спроектирована для обеспечения защиты в течение определенного срока службы, «расчетного срока службы» системы, который может варьироваться в зависимости от встречающихся условий.

Перегиб кабеля

Чрезмерный изгиб кабеля происходит, когда кабель изгибается с радиусом меньше минимального радиуса изгиба, установленного производителем. Хотя сначала кабель может выдержать перегиб, это может привести к последующей усталости кабеля, что в конечном итоге приведет к его выходу из строя. Выбранный CPS должен поддерживать радиус, превышающий указанный минимальный радиус изгиба.

Усталость CPS / кабеля в пределах

Подводные системы защиты кабелей могут подвергаться износу из-за движения и общим изменениям в составе из-за длительного погружения в воду, например: коррозия или изменения в полимер составы на основе. Следует учитывать индуцированное воздействие на СУЗ из-за динамических элементов окружающей среды. Простые изменения, такие как изменение температуры, силы тока или соленость может привести к изменению способности CPS обеспечивать защиту на весь срок службы кабеля. Желательно тщательно оценить потенциальные эффекты движения CPS, связанные с динамическими способностями кабеля. CPS может выдерживать самые худшие условия за 100-летний период, но выдержит ли кабель внутри CPS эти перемещения. В некоторых случаях, таких как береговые концы волоконно-оптических кабелей, где присутствуют выходы скальных пород, динамические воздействия можно уменьшить, закрепив сочлененную трубу на скале морского дна, тем самым уменьшив степень оставшегося движения.

Некоторые производители выполнили независимые эмпирические испытания, чтобы представить смоделированный 25-летний жизненный цикл динамических сил, применимых к их продукту, чтобы предоставить клиентам повышенную уверенность в живучести системы.^[3]

Другая причина выхода из строя подводных силовых кабелей вызвана перегревом, который может произойти, если кабель находится внутри CPS без адекватной способности рассеивать тепло, выделяемое кабелем. Это приводит к преждевременному истощению изоляции кабеля, что требует замены кабеля.

Инциденты с подводным кабелем составляют около 77% от общей стоимости потерь ветряных электростанций в мире. С 2007 года этот процент, который колеблется от 70% до 80%, ежегодно регистрируется статистически.^[3]

Устойчивость морского дна

Устойчивость морского дна - важный фактор, связанный с системами защиты кабелей. Если система защиты кабеля тоже жизнерадостный, вероятность того, что она останется в контакте с морским дном, будет меньше, поэтому для СУЗ с большей вероятностью потребуются дополнительные меры по восстановлению устойчивости, такие как установка бетонных матрасов, мешков с каменной кладкой или отсыпка камней.

Прочность подвески

Когда CPS устанавливается для сопряжения с моноблочной конструкцией, вероятно, в некоторой степени будет проводиться размыв морского дна. Если очистка станет чрезмерной, система CPS может быть подвешена в промывной яме и должна быть способна выдерживать собственный вес и вес кабеля внутри. Неспособность выдержать этот сценарий нагрузки приведет к отказу CPS, что, в свою очередь, позволит силам воздействовать на кабель внутри, что в конечном итоге приведет к повреждению кабеля.

Установка

В рамках возобновляемые источники энергии На рынке, в частности, предпочтение отдается установке систем CPS без использования дайвера, поскольку это снижает затраты разработчиков и устраняет риск для жизни людей из-за погружений в опасной зоне.

Удаление / повторная установка

Последним соображением для CPS является удаление кабеля в случае отказа. Некоторые конструкции требуют вмешательства дайвера для восстановления кабеля с помощью CPS. Следует также уделить должное внимание удалению CPS в случае отказа самой CPS. Затраты, связанные с заменой СУЗ в течение срока эксплуатации морской ветряной электростанции, не являются незначительными, поскольку кабель, скорее всего, потребует ремонта / замены как часть процесса.

Ограничители изгиба

Внешнее видео
Пример этих полимерных ограничителей изгиба
Один поставщик с металлическими половинками для статической зоны и ограничителем изгиба на полимерной основе
Другой пример полимерно-металлической системы

Были разработаны различные инновационные системы, обеспечивающие ограничение изгиба, в том числе шарнирные трубы из ковкого чугуна и системы позвонков на полимерной или металлической основе. Ограничители изгиба позвонков доступны как в металлической, так и в полимерной форме. Некоторые системы защиты кабеля включают в себя систему позвонков на полимерной основе, которая ограничивает радиус изгиба до нескольких градусов на сегмент. Эти системы легче (в воде), чем их металлические эквиваленты, и часто более дороги в производстве, но их долговечность в предлагаемом применении необходимо тщательно оценивать. Из-за использования полимеров эти системы обычно имеют больший диаметр, чем их металлические аналоги, что дает большую площадь поверхности для сил сопротивления, вызванных токами.

Ребра жесткости изгиба

Основная статья: Ребро жесткости изгиба

Элементы жесткости на изгиб представляют собой полимерные формованные изделия конической формы, предназначенные для добавления локальной жесткости содержащемуся внутри продукту, ограничивая изгибающие напряжения и кривизну до приемлемых уровней. Ребра жесткости на изгиб обычно подходят для воды на глубине 35 метров или меньше, и их пригодность сильно зависит от течений и состояния морского дна на площадке. При выборе ребер жесткости необходимо проявлять особую осторожность, особенно в отношении срока службы системы, поскольку они сами могут стать изношенными / хрупкими. Поскольку жесткость этих продуктов зависит от природы используемого пластика, следует тщательно рассматривать тщательные испытания и контроль качества пластмасс как дефекты, возникающие при производстве, обработке, механической обработке и формовании материалов.^[3]

Другие системы

Были разработаны различные другие системы на основе полимеров, которые обеспечивают гибкую «трубку», которую можно прикрепить к конструкции до прокладки кабеля, хотя они являются относительно новыми для отрасли и некоторыми считаются недоказанными.

Применимые стандарты

Несмотря на отсутствие конкретных стандартов для систем защиты кабелей, подводные силовые кабели DNVGL-RP-0360 на мелководье включают раздел о защите кабеля на стыке с конструкцией (раздел 4.7).

Рекомендации

1. О. Хёфтманн Александр (изобретатель) (8 сентября 1931 г.). «Экран кабеля - US1822624 A». Патенты Google. Получено 2017-03-15.
2. "Вос Продект". www.vos-prodect.com. Получено 2017-03-15.
3. "CPNL Engineering | решения для защиты кабелей". CPNL Engineering | решения для защиты кабеля. Получено 2017-03-15.
4. "Шарнирно-сочлененная труба Protectorshell". www.protectorshell.com. Получено 2017-03-15.
5. «Данные из ковкого чугуна - Раздел 3 - Часть 1». www.ductile.org. Получено 2017-03-15.