专利名称：电力电缆、具有该电力电缆的海上装置和该电力电缆的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电缆，该电力电缆包括至少一个电导体； 电绝缘体，围绕所述导体并且包括聚合物；管状保护套，围绕所述 电绝缘体并充当防止水侵入电绝缘体中的防水层，其中所述保护套 包括金属来作为主要成分。
本发明还涉及一种具有这样的电力电缆的海上(off-shore )装置， 该电力电缆在海洋中于两个固定点之间(例如，在海上平台与海底 之间或者在独立船舶(vessel)或海上平台之间)自由延伸。
本发明还涉及这样的电力电缆与海上装置相连接的用途，其中 允许所述电缆在海洋中于两个固定点之间自由延伸。
应当理解，在本文中"海上装置"可以包括浮动平台、竖立于海 底上的平台以及浮仓。平台主要地但是并非必然地指代用来从海底 矿井开采石油或者天然气的平台。
通常，电力电缆将用来传输中压或者高压电力，其中中压是指 从约lkV上至约40kV，而高压是指从约40kV上至约300kV或者甚 至高于该数字。本发明电缆可以用于交流电力或者直流电力。
背景技术：
动态海底电缆是可以例如连接到如下浮动平台的功率电缆，借 助这些浮动平台从海底矿井开采石油和/或天然气。这些电缆可以在 海水中于某些固定点(如平台和海底)之间的自由延伸，并因此将 随着海洋的运动(包括海流和由风引起的运动)而运动。这样的电 缆中的所有材料(尤其是金属)由于这些运动而展示机械疲劳。某 些材料表现更低疲劳强度，并且因此可能在受到一定程度的疲劳应 变时破裂。尤其是铅套(海底电缆中的常用防护层)对疲劳敏感并且将在过多或者过大运动之后最终破裂。另外，水的进入不能被电 缆和石油/天然气产业所接受。出于该原因，在用于被认为在海洋中 自由运动的动态电力电缆时，铅可能并不是作为防水材料的最好选
择。 .
熔接、焊接或者胶合的铜套就机械疲劳而言比对应铅套表现更
好。然而，铜的密度比铅的密度小得多，其结果是使用铜套的电缆
密度将比使用铅制成的套的对应电缆小得多。换而言之，铜套电缆
的重量/直径比将小于对应铅套电缆的重量/直径比。申请人已经认识
到对于裙J人为在远海(opensea)海水中自由和动态地运动的电缆而 言，过低电缆密度可能是一个弊端，因为电缆可能在经受海洋的运 动时过多和过轻易地运动。设计良好的电缆应当能够以如下方式跟 随波浪和海流的运动，该方式使得电缆的运动没有变得大到以致于 可能存在获得所述电缆的自然频率特性的机会。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种允许使用疲劳强度高、重量较 轻的材料作为防水套的主要成分的电力电缆，并且同时提供一种具 有如下性质的电缆，该性质使得它们防止电缆受海洋运动过多影响、
本发明的一个目的也在于提供非常适合于以经济可行的方式来 制造的电力电缆。
本发明的目的借助本文开始限定的电力电缆来实现，其特征在 于，所述电缆包括材料密度比保护套的材料更高的至少一个密度提 高元件，以便增加所述电缆的密度，从而使得当电缆安装于远海中 时防止电缆的过大运动。可以认为保护套具有比除了密度提高元件 之外的电缆的总密度更高的密度。然而，如果不是这种情况，则密 度提高元件的密度至少高于电缆的总密度。通过向电缆添加将这样 的密度提高元件，将获得跟随海洋运动的倾向较小的电缆。
根据一个实施例，所述至少一个密度提高元件包括金属，优选为铅，来作为主要成分。然而，可以根据电缆在使用时的具体工作 条件并且根据电缆其余部分的密度来设想其它材料。
根据一个实施例，所述保护护套包括金属，优选为铜，来作为 主要成分。
根据 一 个替代实施例，所述保护护套包括钢来作为主要成分。
根据 一 个实施例，所述至少 一 个密度提高元件包括管状元件。 优选地，密度提高元件在电缆的纵向方向上也是连续的。此时，这 被认为是一个优选实施例。然而，可以_没想替代_没计，比如非连续 元件或者形状与管的形状不同的元件，例如在电缆的纵向方向上连 续或者非连续延伸的螺旋绕组。优选地，密度提高元件沿着电缆长 度的主要部分延伸。
根据 一 个实施例，所述至少 一 个密度提高元件包括在电缆的纵 向方向上延伸的杆。使用杆的一个优点在于其紧密性并且有可能将 这样的杆定位于多相电缆中单独导体/电绝缘元件之间的 一个或者多 个纵向间隙中。另一优点可以在于，有可能通过让多个杆形密度提 高元件中的 一 个或者多个元件在电缆的预定长度内呈现不同延伸线 来沿着所述预定长度提供电缆的不同密度。例如，至少一个杆可以 沿着所述预定长度跟随螺旋延伸线，同时又沿着电缆的相邻部分相 对于电缆纵轴跟随直延伸线。
根据一个实施例，所述至少一个密度提高元件与所述保护套接触。
根据 一 个实施例，所述至少 一 个密度提高元件包括径向地布置 于所述保护套内部的管状元件。
根据另 一 实施例，所述至少 一 个密度提高元件包括径向地布置 于所述保护套外部的管状元件。
根据一个实施例，所述至少一个密度提高元件和所述保护套同轴。
根据 一 个实施例，电力电缆包括由电绝缘体分离的多个并行导 体，其中所述至少 一 个密度提高元件在这样的导体之间的间隙中延伸。
根据一个实施例，所述至少一个密度提高元件嵌入于所述电绝 缘体中。
根据 一 个实施例，所述至少 一 个密度提高元件包括管状元件， 其中所述管状元件形成套。
本发明的目的也借助一种海上装置来实现，该海上装置包括在 海洋中于两个固定点之间自由延伸的电力电缆，其特征在于，所述 电力电缆是根据本发明的电力电缆。
本发明也涉及一种与海上装置相结合的、根据本发明的电力电 缆的用途，其中允许所述电缆在海洋中于两个固定点之间自由延伸。
本发明的更多优点和特征将在以下具体描述中以及在附图中呈现。
现在将参照以下附图借助例子描述本发明的优选实施例，其中
图1是根据本发明一个实施例的单相电缆的横截面，
图2是根据本发明 一 个替代实施例的单相电缆的横截面，
图3是根据本发明一个实施例的单相电缆的横截面，
图4是根据本发明一个实施例的三相电缆的横截面，
图5是根据本发明一个替代实施例的三相电缆的横截面，以及
图6是根据本发明又一实施例的三相电缆的横截面。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的单相电力电缆的第一实施例。如现有 技术中的普遍做法那样，该电缆包括由电绝缘体2围绕的导体1,该 导体优选地主要由金属如铜构成，该绝缘体主要由聚合物构成。电 绝缘体2依次由周围保护套3包围，该保护套3充当用以防止水(优 选地也防止水的汽相)侵入电绝缘体2中的防水层。之所以需要这 种防水层3是因为电绝缘体2的固有性质使得电绝缘体如果较长时间经受水或者水汽，则会退化并且失去至少 一 些它的绝缘效果。
通常，导体1具有大体上圆形横截面，尽管可以设想替代形状。 周围电绝缘体2具有外围形状与导体1的外围形状(通常是大体上 圓形外围)对应的横截面。限定管状元件的保护套3具有大体上圓
柱形横截面。应当注意，在本文中示出了绝缘体2直接地附接到导 体1并且与导体1紧邻接触，并且示出了保护套3直接地附接到它 包围的电绝缘体2并且与电绝缘体2紧邻接触。然而应当理解，本 发明并非主要局限于这样的设计，而是可以在本发明电缆的所述导 体、电绝缘体和保护套之间提供的另外的中间部件。
在图1中所示实施例中，还提供了密度提高元件4，该元件的特 征在于它的密度比保护套3的密度更高并且也比电缆(即导体1、绝 缘体2和保护套3的组合)的总密度更高。通过对电缆的总密度具 有增加效果，密度提高元件4有助于形成如下电缆该电缆在安装 成使得它在远海中自由延伸时跟随海洋运动的倾向较小。此时，申 请人设想铅为密度提高元件4的优选主要成分。
图1的密度提高元件4具有管状套的形状，如横截面中所观察， 所述管状套包围保护套3。密度提高元件4直接地附接到保护套3 的外围表面。
图2示出了根据本发明的单相电缆的一个替代实施例，其中密 度提高元件5具有管状套的形状，并且其中这一实施例与图1的实 施例不同之处在于密度提高元件5与保护套3的内围表面接触并 且紧邻地附接到该内围表面。另外，这一实施例的密度提高元件紧 邻地附接到围绕导体1的电绝缘体2的外围表面。
图3示出了包括多个密度提高元件6的又一实施例，各密度提 高元件具有杆6的形状，该杆6嵌入在电绝缘体2中并且在电缆的 纵向方向上延伸。各杆6可以相对于电缆纵轴沿着直线或者沿着任 何其它给定线如螺旋线延伸。
应当理解，针对图1-3中所示实施例描述的绝缘体和套通常由图 1-3中以19表示的另外材料或者材料层所围绕。这样的另外材料和层可以具有不同任务，比如是将如上文所述不同电缆部分保持在一 起以及赋予电缆机械强度和防范物理以及化学侵袭如腐蚀的保护， 这些任务是本领域技术人员公知的。例如，这样的另外材料可以包 括铠装，例如钢丝。作为图1-3中所示的一种替代或者补充，可以在 大量这样的另外材料19中提供本发明的密度提高元件以作为单独本
体或者作为所述另外材料或者层19的功能元件的一部分，例如作为
铠装布线的一部分。
图4示出了根据本发明的三相电缆的第一实施例。相应地，电 缆包括三个导体7-9，各导体由电绝缘体10-12的单独本体围绕并且 嵌入于该单独本体内。电绝缘体10-12的各本体又由已经讨论的那种 周围保护套13-15包围。另外，根据密度增加的需要，具有其关联保 护套的这些本体10-12中的至少一个或者多数或者所有本体可以根 据上文针对单相电缆的情况描述的任一实施例而设置至少一个密度 提高元件。在图4中所示具体实施例中，电绝缘体10-12的各保护本 体由关联密度提高元件16-18包围，该元件具有附接到相应保护套 13-15的外围表面上的管状套的形状。
在图4的实施例中，也表明了存在如上文所述布置于电缆的其 余部分周围并且包围这些部分的另外材料和层19。这样的另外材料 和层19可以具有不同任务，比如是将如上文所述不同电缆部分保持 在一起并且赋予电缆机械强度和防范物理以及化学侵袭如腐蚀的保 护，并且这些任务是本领域技术人员公知的。本发明并不排除让密 度提高元件布置成连接到这样的另外材料这一可能。取代了如图4 中所示让单独密度提高元件布置和关联到导体/绝缘体/保护套的独 立相部件或者作为其一种补充，可以在所述另外的大量材料或者层 19中布置一个或者多个密度提高元件。这样的密度提高元件可以例 如具有围绕如上所述所有三相部件的管(例如套)或者线的形状， 其具有的密度优选为比在这样的另外的大量材料中提供的铠装更 高。例如，铅或者基于铅的合金的线或者管可以定位在例如由钢制 成的这样的铠装邻近或者连接到该铠装，这是本领域内的普遍做法。上述教导也适用于如例如图1-3的实施例中所示单相或者两相电缆
的情况。
在图5的实施例中，具有其关联保护套13-15的电绝缘体10-12 的本体布置成相互最可能地接近，由此沿着电缆纵向方向上的三条
线相互接触并且在与电缆纵向中心轴对应的中心位置留下纵向间 隙。类似于图4中所示实施例，也有围绕上述相部件的另外材料和 层19。因而，由于这样的层19就它们的形状而言优选为圆柱形，所 以在相部件(7-18)与最近周围层19之间将有另外的纵向间隙。在 三相电缆的当前情况下，将有三个这样的另外间隙。如图5中所示 并且根据密度增加的需要，将在一个或者多个所述间隙中提供一个 或者多个密度提高元件20-23。优选地，这样的密度提高元件20-23 为杆形。它们通过上述相部件7-18并且通过周围的另外材料和层19 来保持就位。
最后，图6示出了如下实施例，其中组合图4和图5的实施例 原理，由此实现电缆密度的进一步明显提高。
应当理解，已经进行了对优选实施例的以上描述以便举例说明 本发明，并且在不脱离如由说明书和附图支持的所附权利要求书中 限定的本发明范围的情况，本领域技术人员将清楚各种替代解决方 案。
权利要求
1.一种电力电缆，包括-至少一个电导体(1，7-9)，-电绝缘体(2，10-12)，围绕所述导体(1，7-9)并且包括聚合物，-管状保护套(3，13-15)，围绕所述电绝缘体(2，10-12)并充当防止水侵入所述电绝缘体(2，10-12)中的防水层，其中所述保护套(3，13-15)包括金属作为主要成分，其特征在于，所述电缆包括材料密度比所述保护套(3，13-15)的材料更高的至少一个密度提高元件(4-6，16-18，20-23)以便增加所述电缆的密度，从而使得当所述电缆安装于远海中时防止所述电缆的过大运动。
2. 根据权利要求1所述的电力电缆，其特征在于，所述至少一 个密度提高元件(4-6, 16-18， 20-23 )包括金属作为主要成分。
3. 根据权利要求2所述的电力电缆，其特征在于，所述金属为铅。
4. 根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述保护套(3, 13-15)包括铜作为主要成分。
5. 根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述保护套(3, 13-15)包括钢作为主要成分。
6. 根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述至少一个密度提高元件(4, 5, 16-18)包括管状元件。
7. 根据权利要求1-5中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述至少一个密度提高元件(6, 20-23 )包括在所述电缆的 纵向方向上延伸的杆。
8. 根据权利要求1-7中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述至少一个密度提高元件(4, 5, 16-18, 20-23 )与所述 保护套接触。
9. 根据权利要求1-8中的任一权利要求所述的电力电缆，其特征在于，所述至少 一 个密度提高元件包括径向地布置于所述保护套(3, 13-15)内部的管状元件(5)。
10. 根据权利妻求1-8中的任一权利要求所述的电力电缆，其特 征在于，所述至少一个密度提高元件包括径向地布置于所述保护套(3, 13-15)外部的管状元件(4， 16-18)。
11. 根据权利要求1-10中的任一权利要求所述的电力电缆，其 特征在于，所述至少一个密度提高元件(4， 5, 16-18)和所述保护 套(3， 13-15)同轴。
12. 根据权利要求1-11中的任一权利要求所述的电力电缆，其 特征在于，所述电力电缆包括由电绝缘体(13-15)分离的多个并行 导体(7-9),并且所述至少一个密度提高元件(20-23 )在这样的导 体(7-9 )之间的间隙中延伸。
13. 根据权利要求1-9或者10-12中的任一权利要求所述的电力 电缆，其特征在于，所述至少一个密度提高元件(5， 6)至少部分 地嵌入于所述电绝缘体(3)中。
14. 根据权利要求1-13中的任一权利要求所述的电力电缆，其 特征在于，所述至少一个密度提高元件(4, 5, 16-18)包括管状元 件，并且所述管状元件形成套。
15. 根据权利要求1-14中的任一权利要求所述的电力电缆，其 特征在于，所述至少一个密度提高元件(4, 5, 16-18)沿着所述电 缆的长度的主要部分延伸。
16. 根据权利要求1-15中的任一权利要求所述的电力电缆，其 特征在于，所述至少一个密度提高元件(4, 5， 16-18)在所述电缆 的纵向方向上连续。
17. —种海上装置，包括在海洋中于两个固定点之间自由延伸 的电力电缆，其特征在于，所述电力电缆是根据权利要求1-16中的 任一权利要求所述的电力电缆。
18. —种与海上装置相结合的、根据权利要求1-16中的任一权 利要求所述的电力电缆用途，其中，允许所述电缆在海洋中于两个 固定点之间自由延伸。
全文摘要
一种电力电缆包括至少一个电导体(1)；电绝缘体(2)，围绕所述导体(1)并且包括聚合物；管状保护套(3)，围绕所述电绝缘体(2)并充当防止水侵入所述电绝缘体(2)中的防水层，其中所述保护套(3)包括金属来作为主要成分。该电缆包括材料密度比保护套(3)的材料更高的至少一个密度提高元件(4)以便增加所述电缆的密度，从而使得当电缆安装于远海中时防止电缆的过大运动。
文档编号H01B7/18GK101558458SQ200780046152
公开日2009年10月14日 申请日期2007年12月13日 优先权日2006年12月15日
发明者C·索尼森, M·杰罗恩塞 申请人:Abb技术有限公司