電力電纜或電力臍帶中的熱耗散制造技術(shù)

一種電力電纜或電力臍帶，包括：用于傳輸大量電力/電能的多根電纜；以剛性細(xì)長聚合物元件形式存在的填充材料；所述多根電纜以及剛性細(xì)長聚合物元件通過鋪設(shè)操作被集合到絞合束中；環(huán)繞所述電纜以及所述填充材料的保護(hù)鞘；其中，所述填充材料由聚合材料制成，該聚合材料被加入成分，所加入的成分使所述填充材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写蠓岣叩臒醾鲗?dǎo)和熱耗散。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種特別設(shè)計的電力電纜或電力臍帶，以便在這樣的電力電纜或電力臍帶中獲得大量的熱耗散，電力電纜和電力臍帶在下文中統(tǒng)稱為“電力臍帶”。
技術(shù)介紹
對于由于周圍隔熱、滯熱空氣、軟泥或沙子中的溝埋電纜，來自流送管或其他處理活動而產(chǎn)生熱量的電纜、升管、束、管道/電纜束、所有具有嵌入式電力電纜的縱向產(chǎn)品，熱耗散或冷卻是必需的。眾所周知，水可以被用作冷卻劑，但是如果由于特殊應(yīng)用或情況而需要或者必要時，可以使用如防凍冷媒之類的其它流體。水可為特別處理或清潔過的工藝用水。然而，該應(yīng)用額外提供裝置以用于獲得增大的熱耗散并且因此提供單獨使用或者與該流體冷卻一同使用的改善冷卻。該冷卻流體可由進(jìn)給設(shè)備注入或流通，或可以由于例如溫差和/或重力而自然流動。因為冷卻液體可與本專利技術(shù)結(jié)合使用，所以包含對此的描述和參考。冷卻效果也可借助于基于作為熱傳遞設(shè)備的密封金屬管道或管子的熱管來實現(xiàn)。下文中描述了必須冷卻的示例。需要對經(jīng)受高于電纜內(nèi)材料所能承受的溫度的電纜進(jìn)行冷卻。通過在所限定的通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)中注入冷卻流體，溫度下降。在通常情況下，溫度會下降大約25℃。在溫度接近90℃時，冷卻電纜是極其重要的。所使用的電纜絕緣材料通常是PEX，即交聯(lián)PE(Poly?Ethylene，聚乙烯)。該材料的設(shè)計極限溫度是90℃。如果電纜過熱，從設(shè)計極限降低5度、10度或15度的溫度會至少使電纜使用壽命加倍。當(dāng)提到電力臍帶，有時僅被稱為電力電纜，如DEH電纜(Direct?Electric?Heating，直接電加熱)和升管設(shè)計，在絕大多數(shù)情況下由動態(tài)電力電纜從上層電源處向DEH電纜供電，并且在海下將DEH電纜連接到電力電纜。經(jīng)驗說明，有關(guān)電纜溫度條件的最壞情況發(fā)生在升管位于海平面以上的區(qū)域。升管可位于鋼管內(nèi)，這會增加電纜內(nèi)的熱量。“傳統(tǒng)設(shè)計”要求大的導(dǎo)體橫截面(1600mm2)以便將電纜溫度保持在電纜絕緣XLPE的90℃的極限以下。為了提供三個具有傳統(tǒng)設(shè)計的管道截面，需要六個電纜導(dǎo)體。另一替代性技術(shù)方案是向這些截面提供一個四芯以及一個兩芯的升管電纜。最高溫度出現(xiàn)在具有四芯的升管中。對于給定的電流1430A進(jìn)行了計算，這對于加熱U值為2.5Wm2K的管道是必需的。圖1中示出了該配置的溫度圖。如圖所示，超過了90℃的溫度極限。如之前在作為參考包含在本申請中的PCT/NO2013/050033中所提到的，為了冷卻升管內(nèi)部，一個可能的技術(shù)方案是通過使用水或者另一類型的冷卻劑來降低溫度。圖2示出了使用水冷卻的技術(shù)方案，該方案在接近臍帶中心的兩個直徑為16mm的管道中提供20℃的水。通過這種水冷卻設(shè)置，最高溫度降到70℃，這遠(yuǎn)低于90℃的電纜極限。
技術(shù)實現(xiàn)思路
更詳細(xì)地，本專利技術(shù)涉及一種電力電纜，或電力臍帶，包括：多根電纜，其用于傳輸大量的電力/電能；填充材料，其以剛性細(xì)長聚合物元件形式存在并至少局部圍繞所述多根電纜并且位于所述多根電纜之間，所述多根電纜以及剛性細(xì)長聚合物元件通過鋪設(shè)操作被集合到絞合束中；保護(hù)鞘，其環(huán)繞電纜以及所述填充材料；以及可選地，至少一個在電力電纜/電力臍帶的橫截面的預(yù)定位置上的承載元件。所述多根電纜、剛性細(xì)長聚合物元件以及至少一個承載元件以連續(xù)螺旋狀方式進(jìn)行鋪設(shè)或通過在所述電力電纜/電力臍帶的全部或部分的縱向延伸中進(jìn)行連續(xù)地方向交變而被交替地鋪設(shè)以形成束。根據(jù)本專利技術(shù)，提供了引言所述類型的配置，這種配置區(qū)別在于每個剛性細(xì)長聚合物元件由所述聚合材料制成，該聚合材料被加入至少一種成分，所加入的所述至少一種成分使所述填充材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写蠓岣叩臒醾鲗?dǎo)和熱耗散。在本專利技術(shù)的一些實施例中，所述聚合材料會被限制為塑料材料。基礎(chǔ)聚合填充材料可為聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)以及丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)中的一個。也可以想象為這些填充材料的組合。在一實施例中，基礎(chǔ)聚合填充材料例如是聚氯乙烯(PVC)并且加入的成分例如是范圍在3-15wt％內(nèi)的氮化硼。在此實施例中，氮化硼成分也可在1-40wt％的范圍內(nèi)。然而，也可以是其他填充材料的組合以及其他種類的加入成分。在另一實施例中，加入的成分是范圍在1-40wt％內(nèi)的氮化鋁。在再一實施例中，加入的成分是范圍在1-3wt％內(nèi)的碳納米管道，該管道可單獨或與任意其他成分一起使用。在又一實施例中，加入的成分是范圍在0.3-3wt％內(nèi)的石墨烯，該石墨烯可單獨或與任意其他成分一起使用。此外，在另一實施例中，設(shè)置了至少一個縱向延伸通道以用于通過所述電力電纜/電力臍帶對冷卻劑進(jìn)行迫流傳輸，以便對所述電纜和所述電纜的絕緣材料從大約90℃的臨界溫度值進(jìn)行額外冷卻。在另一實施例中，所述通道進(jìn)一步通道包括在所述電力電纜/電力臍帶中橫向和/或縱向延伸的間隙、細(xì)縫或任意開口，所述通道、間隙以及細(xì)縫使得能夠淹沒所述電力電纜/電力臍帶的內(nèi)部構(gòu)件，所述淹沒使熱量能夠從所述電纜傳遞到用于疏散所述熱量的冷卻劑。在另一實施例中，所述至少一個縱向延伸的通道在艦船上被終接到臍帶懸掛點處，所述臍帶懸掛點包括與用于在壓力下傳遞所述冷卻劑的所述一個或更多個通道連接的冷卻劑管。此外，至少一個縱向延伸的通道可被設(shè)置有排水孔，所述排水孔貫穿所述外鞘并且與所述通道連通，這反過來將冷卻劑流通至海里。優(yōu)選地，冷卻劑是純水，特別是處理過的水或清潔過的工藝用水。電力電纜/電力臍帶的冷卻長度可變化并且能夠延伸至一定長度，例如50-200米，關(guān)于熱量聚集的一個關(guān)鍵長度是從臍帶懸掛點到所述海面的露天區(qū)域。在一實施例中，所述電力電纜，或電力臍帶可在橫截面上包括至少一個流體管，該流體管由金屬和/或塑料材料制成。在一實施例中，所述填充材料以及加入的成分在電力電纜或電力臍帶生產(chǎn)期間被不斷地混合在一起。在這種實施例中，不需要預(yù)先混合該填充材料和成分。此外，在生產(chǎn)中，根據(jù)所討論的臍帶的要求，各個成分的重量百分比(wt％)可任意調(diào)整。附圖說明本專利技術(shù)的其它且進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點將從以下對本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例的說明中得到體現(xiàn)，以下說明結(jié)合附圖并以說明為目的給出，在附圖中：圖1示出了具有三個電力導(dǎo)體的電力電纜的典型橫截面視圖；圖2示出了具有三個電力導(dǎo)體的電力電纜的另一典型橫截面視圖；圖3示出了只有一個電力導(dǎo)體的電力電纜的變型的典型橫截面視圖。具體實施方式首先參照示出了電力電纜1的圖1，電力電纜1又被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種電力電纜或電力臍帶，包括：多根電纜，其用于傳輸大量的電力/電能；填充材料，其以剛性細(xì)長聚合物元件形式存在并至少局部圍繞所述多根電纜并且位于所述多根電纜之間，所述多根電纜和所述剛性細(xì)長聚合物元件通過鋪設(shè)操作被集合到絞合束中；保護(hù)鞘，其環(huán)繞所述電纜以及所述填充材料；以及至少一個承載元件，其在電力電纜/電力臍帶的橫截面的預(yù)定位置上，所述多根電纜、所述剛性細(xì)長聚合物元件以及所述至少一個承載元件以連續(xù)螺旋狀方式進(jìn)行鋪設(shè)或通過在所述電力電纜/電力臍帶的全部或部分的縱向延伸中進(jìn)行連續(xù)地方向交變而被交替地鋪設(shè)以形成束，并且其特征在于，每個剛性細(xì)長填充元件由所述聚合材料制成，所述聚合材料被加入至少一種成分，所加入的所述至少一種成分使所述填充材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂写蠓岣叩臒醾鲗?dǎo)和熱耗散。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2012.07.04 NO 201207771.一種電力電纜或電力臍帶，包括：
多根電纜，其用于傳輸大量的電力/電能；
填充材料，其以剛性細(xì)長聚合物元件形式存在并至少局部圍繞所述多根電
纜并且位于所述多根電纜之間，所述多根電纜和所述剛性細(xì)長聚合物元件通過
鋪設(shè)操作被集合到絞合束中；
保護(hù)鞘，其環(huán)繞所述電纜以及所述填充材料；以及
至少一個承載元件，其在電力電纜/電力臍帶的橫截面的預(yù)定位置上，
所述多根電纜、所述剛性細(xì)長聚合物元件以及所述至少一個承載元件以連
續(xù)螺旋狀方式進(jìn)行鋪設(shè)或通過在所述電力電纜/電力臍帶的全部或部分的縱向
延伸中進(jìn)行連續(xù)地方向交變而被交替地鋪設(shè)以形成束，并且
其特征在于，每個剛性細(xì)長填充元件由所述聚合材料制成，所述聚合材料
被加入至少一種成分，所加入的所述至少一種成分使所述填充材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂?br>大幅提高的熱傳導(dǎo)和熱耗散。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電纜或電力臍帶，其特征在于，所述基礎(chǔ)聚
合填充材料是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)以及丙烯腈丁二
烯苯乙烯(ABS)之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力電纜或電力臍帶，其特征在于，所述加
入的成分是范圍在1-40wt％內(nèi)的氮化硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力電纜或電力臍帶，其特征在于，所述加
入的成分是范圍在1-40wt％內(nèi)的氮化鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電力電纜或電力臍帶，其特征在于，
所述加入的成分是范圍在1-3wt％內(nèi)的碳納米管道。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電力電纜或電力臍帶，其特征在于，
在所述電力電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：簡·奧利·鄧恩瑟魯?shù)?/a>，
申請(專利權(quán))人：阿克海底公司，
類型：發(fā)明
國別省市：挪威;NO