DE3511085C2

DE3511085C2 -

Info

Publication number: DE3511085C2
Application number: DE3511085A
Authority: DE
Inventors: Hubert 5000 Koeln De Fusen; Bernd Dr. 5060 Bergisch Gladbach De Harjes
Original assignee: Felten & Guilleaume Energietechnik Ag 5000 Koeln De
Current assignee: Felten and Guilleaume Energietechnik AG
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1992-09-24
Also published as: DE3511085A1

Description

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-Isolierung, Cu-Drahtschirm und PE-Mantel; Seele: 3 Adern verseilt, mit Papiertrensen rundge trenst und in den Zwickeln Leck-Kontrolladern; darüber: Man tel, Bewehrung und Schutzhülle; Quellpulver.

Ein solches Kabel ist in der DE 29 40 193 A1 als längswasser dichtes, 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 Leiterisolierung aufgebrachte metallische Abschirmung. Das Dichtmittel ist ein in Wasser quellfähiges Pulver auf orga nischer Basis, so aus einem Zelluloseäther, Polysaccharid oder Polyacrylamid.

Des weiteren ist in zwei Zwickelräumen der Kabeladern je eine Leck-Kontrollader angeordnet. Die Isolierung der einen Kontroll ader 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 Kontroll leiter 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 Herstel lung vereinfacht werden.

Weiter ist es bekannt, in die Zwickel der verseilten Adern eines Starkstromkabels andere Leiter bzw. Leitungen mit ver schiedenem Aufbau und verschiedener Funktion einzulegen, so Schutzleiter, Steuerleiter, Signalleiter und neuerdings auch Lichtwellenleiter (LWL). So ist in der DE 28 01 231 A1 ein Starkstromkabel angegeben, das einen mehrschichtigen, elasto meren Mantel hat, bei dem die Adern mit kurzer Schlaglänge ver seilt 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 Kunst stoffhüllen, die auf ein zugfestes Kernelement aufgeseilt und gemeinsam von einer ersten Hülle aus vorgerecktem aromatischem Polyamid und einer lose sitzenden zweiten Hülle aus einem fluo rierten 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, wo gegen 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 zu gleich seine Längswasserdichtheit zu verstärken.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 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. Ein zelheiten 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 Auf wand mit dem Kabel eine hohe Nachrichten-Übertragungsleistung, und bei dem Kabel eine sehr hohe Längswasserdichtheit erhält. Das Kabel kann mit besonderem Vorteil als Offshore-Seekabel eingesetzt werden, um eine vor der Küste liegende, unbemannte Ölplattform von einer Landstation aus mit elektrischer Energie zu versorgen, zu betreiben, zu überwachen und zu steuern. Hier bei gewährleistet dieses kombinierte Energie-/Nachrichtenkabel die notwendige Sicherheit der Nachrichtenverbindung zwischen den beiden Stationen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein dreiadriges, längswasserdich tes 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 gewen delt (Kontaktwendel)
4 PE-Adermantel: extrudiert
5 Papiertrensen in den Aderzwickeln
6 Schichtenmantel: Al-Folie PE-copolymerbeschichtet, darüber HD-PE-Mantel
7 Bewehrung: Stahldrähte verzinkt
8 Äußere Schutzhülle: Garn mit Bitumen, Kabelaußendurchmesser 80 mm
11 Quellpulver: auf organischer Basis
12 LWL-Kabel: 6 Lichtwellenleiter im Kern / Kunststoff-Umhül lung / Lage zugfester Litzen / Kunststoff-Außenmantel
13 FM-Kabel: Fernmelde-Vierer mit VPE-Aderisolierung und PE- Mantel
14 FM-Vierer: mit PE-Aderisolierung, 2 Adern mit perforierter, 2 Adern mit voller Isolierung.

Bei dem erfindungsgemäßen Kabel ist besonders der massive Kup ferleiter 1 herauszustellen, denn die massive Ausführung bringt eine 100%ige Längswasserdichtheit im Leiterbereich. Im Schirmbereich 3 unterhalb des PE-Adermantels 4 wird die Längswasserdichtheit durch das dort eingebrachte Quellpulver 11 erreicht. Dieses kann beispielsweise aus Carboxymethylzel lulose und/oder Guarkernmehl (ein Polysaccarid) bestehen. Im Trensenbereich kann man ein Weiterwandern der Feuchtigkeit in Längsrichtung verhindern, wenn man zwischen die Papiertrensen 5, die beim Eindringen von Feuchtigkeit etwas aufquellen, eben falls Quellpulver 11 einbringt.

In einen der Außenzwickel der Kabeladern ist das Lichtwellen leiter-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 über nimmt die komplexe Nachrichtenübertragung mit den bekannten Vorteilen der LWL: größte Bandbreite für die Übertragung und keine Probleme mit elektrischen und magnetischen Feldern, Si cherheitsabständen und Schutzmaßnahmen. Damit erhält man bei dem kombinierten Energie-/Nachrichtenkabel den Vorteil, daß die Nachrichtenübertragung durch elektrische Störgrößen und induk tive Beeinflussungen, etwa bei einem Kurzschluß im Energieka belteil, nicht gestört wird. Das LWL-Kabel dient im Fall des Anschlusses einer vor der Küste in See liegenden, unbemannten Ölplattform zur Übertragung von Daten zwischen dem Prozeßrech ner 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 Fern meldekabel 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-Aderiso lierung, aber ohne Mantel. Bei zwei seiner Adern ist die PE- Isolierung in kurzen Abständen (von ca. 10 cm) perforiert. Dies sind die Leck-Kontrolladern, mit denen eine Isolations überwachung des Trensenraumes möglich ist. Jeder Feuchtig keitseinbruch wird sich in einer Minderung der elektrischen Isolation der Kontrolladern bemerkbar machen, so daß eine Feh lerfeststellung mit Hilfe einer normalen Fehlerort-Meßbrücke problemlos erfolgen kann. - Die beiden anderen Adern des FM- Vierers 14 sind vollisoliert, und sie dienen der Signalüber tragung (Not-Schaltbefehle).

Über der Verseilung (bei einem Seelendurchmesser von rund 50 mm und mit einer Schlaglänge von rund 850 mm) ist der Schich tenmantel 6 aufgebracht. Er besteht aus einer PE-copolymerbe schichteten Al-Folie, über die ein kräftiger PE-Mantel (Quali tät HD) extrudiert ist. Solche Schichtenmäntel werden seitlän gerem in der Fernmelde-Kabeltechnik für gasdrucküberwachte Ka bel eingesetzt. Bei dieser Konstruktion kann der Innenraum des Kabels unter leichten Überdruck gesetzt werden, womit eine Kontrolle der Dichtheit des Mantels möglich ist.

Die Überwachung von Innendruck und Isolationswiderstand während der kritischen Phasen nach der Werksabnahmen, wie Transport, Einschießen und Legen des Kabels, gewährleisten mit sehr großer Sicherheit eine funktionsfähige Verbindung.

Bei dem vorbeschriebenen Kabel sind die LWL zur Nachrichten übertragung eingesetzt. Nun ist seit längerem bekannt, LWL als Sensoren zur Überwachung von physikalischen Zustandsänderungen in Bauteilen einzusetzen. So sind in der DE 30 15 391 A1 Über wachungsverfahren mit LWL-Sensoren für mechanische Verformung (Zug und Druck), Temperatur, Magnetfelder oder harte Strah lung beschrieben. - Bei einem LWL-Sensor ist der primärbe schichtete Lichtwellenleiter für den jeweiligen Sensorzweck speziell präpariert und von einer Schutzhülle umgeben. So sind in der DE 33 05 234 A1 LWL-Sensoren für Zugkräfte be schrieben, bei denen zwischen dem LWL und der zugfesten Um hüllung aus faserverstärktem Kunststoff eine inhomogen struk turierte Kunststoffschicht angeordnet ist, welche die Sensor empfindlichkeit erhöht.

Nun könnte man die Überwachungsfunktionen des vorbeschriebenen kombinierten Energie-/Nachrichtenkabels noch erweitern, wenn man LWL-Sensoren zwischen die Drähte der Aderschirme 3, die Papiertrensen 5 der Aderzwickel und/oder die Drähte der Beweh rung 7 einfügt.

Claims

1. Dreiadriges, längswasserdichtes 20 kV-Seekabel, mit eingeleg ten 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 verseilt, und in die Außenzwickel der Adern sind Leck-Kontrolladern und zur Ausfüllung der Zwickel Papiertrensen (5) eingeseilt,
C. um die Kabelseele sind ein Mantel (6) aus Kunststoff, eine Bewehrung (7) aus Stahldraht und eine äußere Schutz hülle (8) aufgebracht, und
D. Bauelemente des Kabels, welche nicht oder ungenügend längswasserdicht sind, sind mit Quellpulver versetzt oder beschichtet,

dadurch gekennzeichnet, daß folgende, zumeist bekannte Merkmale miteinander kombiniert sind:

a) Bei den Kabeladern ist der Cu-Leiter (1) eindrahtig (mas siv), die VPE-Isolierung (2) ist samt den Leitschichten dreifach extrudiert, und der Schirm (3) ist mit Quellpul ver (11) versetzt,
b) in jeden Außenzwickel ist eine Nachrichtenleitung einge legt, nämlich
- 1. ein LWL-(Lichtwellenleiter-)Kabel (12),
- 2. ein FM-(Fernmelde-)Kabel (13) und
- 3. ein FM-Vierer (14) ohne Mantel mit Leck-Kontrolladern, und
c) um die Kabelseele ist ein Schichtenmantel (6) aus Al- Folie und HD-PE-Mantel gelegt, und die äußere Schutz hülle (8) über der Bewehrung besteht aus mehreren Lagen Garn mit Bitumen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) bei dem LWL-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-Kon trolladern) und zwei PE-isolierte Adern (Signaladern) miteinander verseilt sind.

3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß den Papiertrensen (5) zur Verstärkung der Längswasserdichtheit Quellpulver (11) auf- bzw. zwi schengeschichtet ist.

4. Kabel nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Quellpulver (11) aus einem Zellu loseäther, Polysaccarid, Polyacrylamid oder einer Mischung hieraus besteht.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß LWL-Sensoren zwischen die Drähte der Adernschirme (3), die Papiertrensen (5) der Ader zwickel und/oder die Drähte der Bewehrung (7) eingefügt sind.