33Cablul submarin kV joacă un rol vital în infrastructura electrică modernă. Acestea permit inginerilor și companiilor energetice să transmită electricitate peste mări, râuri, lacuri, și instalații offshore. Ca parcuri eoliene offshore, zonele industriale de coastă, iar proiectele de electrificare a insulelor continuă să se extindă la nivel mondial, cererea pentru cabluri de alimentare submarine fiabile crește rapid.
Printre cablurile de alimentare maritime de medie tensiune, cel 33cablu submarin kV a devenit una dintre cele mai utilizate soluții. Inginerii instalează frecvent aceste cabluri în parcuri eoliene offshore, sisteme de rețea insulară, platforme petroliere offshore, și rețelele electrice de coastă. Aceste cabluri trebuie să funcționeze în medii extrem de dure. Coroziunea cu apă sărată, mișcarea fundului mării, și presiunea hidrostatică ridicată provoacă constant structura cablului.
Prin urmare, producătorii proiectează cabluri submarine cu mai multe straturi de protecție. Aceste straturi includ de obicei Izolație XLPE sau EPR, bariere de umiditate cu teaca de plumb, fire de blindaj de oțel sau aluminiu, și mantale exterioare din PE sau PVC. în plus, inginerii proiectează aceste cabluri cu structuri conductoare cu un singur nucleu sau cu trei nuclee in functie de cerintele sistemului electric.
Arătăm structura, specificațiile conductorului, Standardele ASTM, materiale de izolare, și aplicații ale moderne 33cabluri submarine kV.
Ce este un cablu submarin de 33 kV?
A 33cablu submarin kV este un cablu electric de medie tensiune conceput special pentru instalare subacvatică. Serviciile de energie electrică folosesc aceste cabluri pentru a transmite energie electrică la o tensiune nominală de 33 kilovolti între instalațiile offshore și onshore.
Inginerii selectează adesea cabluri de 33 kV pentru sistemele de energie marină, deoarece asigură o transmisie fiabilă a energiei între corpurile de apă. În plus, aceste cabluri susțin multe proiecte de energie regenerabilă și sisteme de infrastructură marină.
Aplicațiile tipice includ:
- Cabluri inter-array de parc eolian offshore
- Conexiuni la alimentarea insulei
- Platforme offshore de petrol și gaze
- Sisteme de transport prin rețea de coastă
- Proiecte de energie regenerabilă marine
- Infrastructura electrică portuară și portuară
Pentru că cablurile submarine funcționează sub apă de zeci de ani, proiectanții trebuie să includă bariere puternice împotriva umezelii, protectie anticoroziva, si armare mecanica.
Modele de cabluri submarine cu un singur nucleu și trei nuclee
Inginerii produc de obicei 33Cabluri submarine kV în două configurații. Fiecare design servește diferite sisteme electrice și medii de instalare.
Cablu submarin unic
A cablu submarin unic conține un conductor în interiorul structurii cablului. Inginerii energetici instalează în mod obișnuit trei cabluri separate cu un singur conductor într-un sistem de alimentare trifazat.
Modelele cu un singur nucleu oferă mai multe avantaje. Primul, îmbunătățesc disiparea căldurii. Doilea, suportă o capacitate de curent mai mare. în plus, producătorii pot produce mai ușor dimensiuni ale conductorilor foarte mari.
Din cauza acestor beneficii, Parcurile eoliene offshore folosesc adesea cabluri submarine cu un singur conductor pentru conexiunile între turbine.
Cablu submarin cu trei fire
A cablu submarin cu trei fire include trei conductori în interiorul unui singur corp de cablu. Fiecare conductor poartă o fază a sistemului electric.
Acest design simplifică instalarea. De exemplu, instalatorii pot instala un singur cablu în loc de trei cabluri separate. Ca urmare, procesul de instalare devine mai rapid și mai rentabil.
Prin urmare, multe proiecte de alimentare cu energie electrică insulă și sisteme de transmisie de coastă preferă cablurile submarine cu trei fire.
Structura tipică a unui cablu submarin de 33 kV
Inginerii proiectează cabluri submarine cu mai multe straturi de protecție. Fiecare strat îndeplinește o funcție importantă.
O structură tipică de cablu include:
- Conductor de cupru sau aluminiu
- Ecran semiconductor conductor
- Izolație XLPE sau EPR
- Ecran semiconductiv de izolare
- Bariera de umiditate cu teaca de plumb
- Strat de așternut
- Armătură din sârmă de oțel sau sârmă de aluminiu
- Înveliș exterior din PE sau PVC
Împreună, aceste straturi protejează cablul de defecțiunea electrică, deteriorare mecanică, și pătrunderea apei de mare.
Materiale conductoare utilizate în cablurile submarine de 33 kV
Conductorul transportă curent electric prin cablu. Inginerii aleg de obicei cupru sau aluminiu ca material conductor.
Conductori de cupru
Cuprul oferă o conductivitate electrică și o rezistență mecanică excelente. Prin urmare, multe cabluri submarine de înaltă performanță folosesc conductori de cupru.
Avantajele cheie includ:
- Rezistență electrică foarte scăzută
- Capacitate mare de transport de curent
- Durabilitate mecanică puternică
- Fiabilitate excelentă pe termen lung
Din cauza acestor proprietăți, cuprul funcționează bine în sistemele energetice offshore solicitante.
Conductori din aluminiu
Aluminiul oferă o alternativă mai ușoară și mai economică față de cupru. Pentru cabluri mari submarine, reducerea greutății cablului devine foarte importantă.
Conductoarele din aluminiu oferă mai multe beneficii:
- Greutate totală mai mică a cablului
- Cost material mai mic
- Rezistență bună la coroziune
- Potrivit pentru distante mari de transmisie
Ca urmare, inginerii aleg adesea aluminiul pentru cablurile submarine cu secțiune mare.
Tabel cu secțiuni transversale a conductoarelor metrice (1.5 mm² – 800 mm²)
Producătorii de cabluri submarine produc conductori într-o gamă largă de secțiuni metrice. Conductoarele mai mari permit o transmisie de curent mai mare.
| Secțiunea transversală a conductorului (mm²) | Conductor de cupru | Conductor de aluminiu |
|---|---|---|
| 1.5 | ✓ | ✓ |
| 2.5 | ✓ | ✓ |
| 4 | ✓ | ✓ |
| 6 | ✓ | ✓ |
| 10 | ✓ | ✓ |
| 16 | ✓ | ✓ |
| 25 | ✓ | ✓ |
| 35 | ✓ | ✓ |
| 50 | ✓ | ✓ |
| 70 | ✓ | ✓ |
| 95 | ✓ | ✓ |
| 120 | ✓ | ✓ |
| 150 | ✓ | ✓ |
| 185 | ✓ | ✓ |
| 240 | ✓ | ✓ |
| 300 | ✓ | ✓ |
| 400 | ✓ | ✓ |
| 500 | ✓ | ✓ |
| 630 | ✓ | ✓ |
| 800 | ✓ | ✓ |
Inginerii selectează de obicei conductoare mai mari pentru fermele eoliene offshore și sistemele de transport maritime de mare capacitate.
Tabel de dimensiuni ale conductoarelor ASTM (20 AWG – 1000 MCM)
Urmează multe proiecte internaționale Standardele ASTM, care definesc dimensiunile conductorilor folosind Unități AWG și MCM.
Următorul tabel prezintă dimensiunile comune ale conductorilor ASTM.
| AWG / Dimensiunea MCM | Secţiune transversală (mm²) | Conductor de cupru | Conductor de aluminiu |
|---|---|---|---|
| 20 AWG | 0.52 | ✓ | ✓ |
| 18 AWG | 0.82 | ✓ | ✓ |
| 16 AWG | 1.31 | ✓ | ✓ |
| 14 AWG | 2.08 | ✓ | ✓ |
| 12 AWG | 3.31 | ✓ | ✓ |
| 10 AWG | 5.26 | ✓ | ✓ |
| 8 AWG | 8.37 | ✓ | ✓ |
| 6 AWG | 13.30 | ✓ | ✓ |
| 4 AWG | 21.20 | ✓ | ✓ |
| 3 AWG | 26.70 | ✓ | ✓ |
| 2 AWG | 33.60 | ✓ | ✓ |
| 1 AWG | 42.40 | ✓ | ✓ |
| 1/0 AWG | 53.50 | ✓ | ✓ |
| 2/0 AWG | 67.40 | ✓ | ✓ |
| 3/0 AWG | 85.00 | ✓ | ✓ |
| 4/0 AWG | 107.00 | ✓ | ✓ |
| 250 MCM | 126.70 | ✓ | ✓ |
| 300 MCM | 152.00 | ✓ | ✓ |
| 350 MCM | 177.30 | ✓ | ✓ |
| 400 MCM | 202.70 | ✓ | ✓ |
| 500 MCM | 253.30 | ✓ | ✓ |
| 600 MCM | 304.00 | ✓ | ✓ |
| 750 MCM | 380.00 | ✓ | ✓ |
| 1000 MCM | 506.70 | ✓ | ✓ |
Proiectele de energie din America de Nord specifică frecvent cabluri submarine folosind aceste dimensiuni ale conductorilor ASTM.
Materiale de izolare: XLPE și EPR
Izolația joacă un rol esențial în menținerea siguranței electrice.
Izolație XLPE
Polietilenă reticulata (XLPE) a devenit cel mai utilizat material izolator pentru cablurile submarine.
XLPE oferă mai multe avantaje. Primul, oferă o rezistență dielectrică excelentă. În plus, suportă temperaturi ridicate de funcționare și durată lungă de viață.
Beneficiile tipice includ:
- Performanță excelentă de izolare electrică
- Rezistenta termica ridicata
- Pierdere dielectrică scăzută
- Durată lungă de funcționare
Majoritatea cablurilor submarine XLPE funcționează la a 90°C temperatura conductorului.
Izolatie EPR
Cauciuc etilpropilenic (EPR) izolația oferă o flexibilitate mai mare decât XLPE.
Prin urmare, inginerii folosesc adesea izolația EPR în instalațiile în care cablurile trebuie să se îndoaie sau să se miște.
Avantajele cheie includ:
- Flexibilitate excelentă
- Rezistență puternică la umiditate
- Rigiditate dielectrică ridicată
- Rezistență la arborerea apei
Protectie cu teaca de plumb
Producătorii adaugă adesea un strat de înveliș de plumb la cablurile submarine. Acest strat oferă o barieră puternică împotriva umezelii.
Mantaua de plumb protejează cablul în mai multe moduri:
- Blochează pătrunderea apei de mare.
- Împiedică umiditatea să ajungă la izolație.
- Protejează izolația împotriva coroziunii chimice.
- Mărește durabilitatea generală a cablului.
Din cauza acestor beneficii, multe cabluri de alimentare submarine includ mantale de plumb.
Protecția armurii: Sârmă de oțel sau sârmă de aluminiu
Cablurile submarine trebuie să reziste forțelor mecanice în timpul instalării și exploatării. De exemplu, echipament de pescuit, ancore, iar mișcarea fundului mării poate deteriora cablurile neprotejate.
Prin urmare, inginerii adaugă straturi de armură în jurul cablului.
Armură din sârmă de oțel
Armura din sârmă de oțel oferă o rezistență mecanică extrem de ridicată.
Avantajele cheie includ:
- Rezistență mare la tracțiune
- Rezistență excelentă la impact
- Protecție puternică în timpul pozării cablurilor
Majoritatea cablurilor submarine de adâncime folosesc armuri de oțel.
Armura din sarma de aluminiu
În unele aplicații, inginerii aleg armura de sarma de aluminiu în loc de oțel.
Armura din aluminiu oferă:
- Greutate mai mică
- Rezistență mai bună la coroziune
- Efecte magnetice reduse
Prin urmare, armura din aluminiu se potrivește unor medii offshore specifice.
Materiale învelișului exterior
Mantaua exterioară protejează întreaga structură a cablului de deteriorarea mediului.
Înveliș exterior PE
Teci de polietilenă asigură:
- Rezistenta excelenta la apa
- Durabilitate ridicată
- Durată lungă de viață în medii marine
Din cauza acestor proprietăți, PE a devenit cel mai comun material de înveliș exterior.
Manta exterioara din PVC
Teci din PVC asigură:
- Protectie mecanica buna
- Proprietăți ignifuge
- Cost de producție mai mic
Prin urmare, PVC-ul apare adesea în instalațiile de cabluri submarine cu apă mică.
Aplicații ale cablurilor submarine de 33 kV
Astăzi, multe industrii se bazează pe cabluri submarine.
Parcuri eoliene offshore
Parcurile eoliene folosesc cabluri submarine de 33 kV pentru a conecta turbinele la substațiile offshore. Pe măsură ce energia eoliană offshore se extinde la nivel global, această aplicație continuă să crească.
Electrificarea insulei
Multe insule se bazează pe cabluri submarine pentru alimentarea stabilă cu energie electrică. Aceste cabluri conectează rețelele insulare la rețelele de energie continentală.
Platforme petroliere offshore
Platformele de petrol și gaze necesită energie fiabilă. Cablurile submarine furnizează energie electrică pentru echipamentele de foraj și sistemele de producție.
Zonele industriale de coastă
Porturi, șantiere navale, iar fabricile marine depind de cabluri submarine pentru a asigura o transmisie stabilă a puterii.
33cablu submarin kV
Cele 33 kV cablu submarin joacă un rol crucial în infrastructura modernă a energiei maritime. Inginerii proiectează aceste cabluri cu conductoare de cupru sau aluminiu variind de la 1.5 mm² la 800 mm² sau dimensiuni ASTM de la 20 AWG la 1000 MCM. în plus, producătorii încorporează Izolație XLPE sau EPR, protectie cu teaca de plumb, straturi de blindaj din oțel sau aluminiu, și mantale exterioare din PE sau PVC.
În plus, proiectanţii pot configura cabluri submarine cu structuri conductoare cu un singur nucleu sau cu trei nuclee in functie de aplicatie.
Ca energie eoliană offshore, electrificarea insulei, iar infrastructura marină continuă să se extindă, cererea pentru cabluri submarine de 33 kV de înaltă calitate va continua să crească. Aceste sisteme avansate de cablu asigură fiabilitate, eficient, și transmiterea sigură a energiei subacvatice de zeci de ani.