NO20121547A1 - ROV-kabelisoleringssystem - Google Patents

Abstract

Et ROV-kabelisoleringssystem omfattende isolerte elektriske ledere, mantlede dreneringswirer, skjermingstape og en ytre beskyttelse. Skjermingstapen omfatter en halvledende polymertape.

Description

Oppfinnelsen gjelder en ROV-kabel med forbedret elektrisk holdbarhet sammenlignet med kjent teknikk.

Konvensjonelle ROV-kabler som anvendes i dag har fungert rimelig bra, dog med en begrenset elektrisk levetid på grunn av dimensjonelle begrensinger som gjør det vanskelig og noen ganger umulig å benytte sikkerhetsmarginer ved utforming av kabelen.

Slike kabler blir typisk anvendt i forbindelse med fjernstyrte kjøretøy (ROVs) som bringes i stilling ved fortøyningshåndteringssystemer (ENG: Tether Managment Systems (TMs)), eller direkte fra overflaten.

Elektriske feil i ROV-kabler kan forårsake nedetid for operatøren, gjen-terminering og i de verste tilfellene abortering av oppdraget for å seile til havn for å hente en erstatningsumbilikalkabel. Driftsnedetid er en nøkkelparameter for ROV-operatører på grunn av dens effekt på de totale kostnadene.

Kabelkjernen består av flere isolerte kobberledere og er konvensjonelt skjermet ved interstitielle dreneringswirer som er elektrisk kortsluttede ved en kollektiv metalltape som innkapsler kabelkjernen. Skjerming er viktig for å unngå skade på utstyret og personell, og for å unngå korrosjon på stålwirearmering. Tapen som vanligvis anvendes er en to-komponenttape med et metallisk lag (typisk kobber eller aluminium) og en polymerside. Problemet med slike metalliske taper er at de tenderer til å sprekke opp på grunn av det store antallet bøyesykluser kablene utsettes for under drift. Ved oppsprekking kan tapen miste dens funksjon å forbinde dreneringswirene elektrisk og i tillegg introduserer metalliske øyer (ikke-jordede isolerte metalltapeseksjoner).

US 5 132 491 beskriver en koaksialkabel som har en isolert sentral leder og dreneringswirer helisk vundet med to lag polymertape som på en side har et metall-belegg og på den andre siden et halvledende klebrig polymerfilmlag. Polymertapen kan være en hvilken som helst polymer tape kjent for å være egnet for å kunne vindes rundt isolerte signalledere i koaksiale signalkabler. Dette er vanligvis en termoplastisk polymer, men kan være PTFE, og er fortrinnsvis en polyestertape. Tapen kan være metallbelagt på tradisjonell måte med et elektrisk ledende metall, aluminium er foretrukket. På motsatt side er tapen påmontert en halvledende polymerfilm, vanligvis en ledende karbonfylt polyesterklebetape. Andre materialer kan anvendes for å oppnå et tynnere og med bøyelig belegg.

Oppfinnelsens målsetning er å fremskaffe en ROV-kabel som forbedrer den elektriske holdbarheten til kabler i henhold til kjent teknikk.

Oppfinnelsens målsetning oppnås ved trekkene i patentkravene.

I en utføring omfatter en ROV-kabel i henhold til oppfinnelsen isolerte elektriske ledere, dreneringswirer, kollektiv skjermingstape og beskyttelse, hvor skjermingstapen omfatter en halvledende polymertape.

De isolerte elektriske ledere er de ledende elementene til kabelen og vil overføre den elektriske kraften eller signalene. Kraftledere kan være av forskjellige størrelser med spenninger varierende opp til 6,6 kV. Kraftlederes kjerner har et dualt poly-merisoleringssystem, den indre delen er halvledende og den ytre er en isolator.

Dreneringswirene er elektriske ledere (f.eks. Cu) som er mantlet med halvledende polymer. Den kollektive skjermingstapen kortslutter alle dreneringswirer slik at en eventuell feilstrøm blir likt fordelt over dreneringswirene. Skjermingstapen holder også det dielektriske feltet inne i kabelen.

Begrepet halvledende betyr i denne kontekst en volumresistivitet < 1000 fim.

Den halvledende polymertapen er lagd av et materiale som er mer elastisk og utarmingsbestandig enn metall og mindre utsatt for utmattings svikt under bøying.

I en utføring er den halvledende polymertapen en halvledende nylontape.

I andre utføringer er den halvledende polymertapen lagd av polyamid eller polyamid og et klebemiddel. I det siste tilfellet, kan klebemidlet fremskaffe den ønskede ledningsevnen for å oppnå de halvledende egenskapene.

Skjermingstapevindingen/ytre beskyttelse kan omfatte et eller flere lag.

Oppfinnelsen vil nå beskrives i større detalj i form av et utføringseksempel og ved henvisning til de medfølgende figurer.

Figur 1 viser skjematisk strukturen og sammensetningen til en ROV-kabel i henhold til oppfinnelsen.

På figur 1 er strukturen og sammensetningen til en ROV-kabel illustrert. I dette tilfellet omfatter kabelen isolerte elektriske ledere 21 for overføring av kraft, for eksempel Cu-wirer med en isolerende polypropylenmantel i henhold til Nexans doble isoleringsteknologi. Utenfor kraftlederne 21 er det anordnet dreneringswirer 22 mantlet med halvledende polymer (f.eks. polypropylen). En halvledende polymerskjermingstape 23 er ytterligere anordnet utenfor dreneringswirene 22 i kontakt med dreneringswirene 22. For eksempel kan den halvledende skjermingstapen være en nylontape med langsgående strekkfasthet > 110 N/cm, tverrgående strekkfasthet > 60 N/cm, langsgående forlengelse > 25 % og tverrgående forlengelse > 20 %; eller nylon 66 med langsgående strekkfasthet > 200 N/cm, tverrgående strekkfasthet > 140 N/cm, langsgående forlengelse > 25 % og tverrgående forlengelse > 20 %.

En ytre beskyttelse omfatter i dette utføringseksempel en kabelkjernemantel 24 med høy holdbarhet. For eksempel lagd av en termoplastisk polyester og en dreiekraft-balansert stålwirearmering omfattende kontraheliske lag for beskyttelse.

Eksperimenter har vist at bruk av halvledende polymerskjermingstape sammen med Nexans utviklede dual polypropylen isolasjonssystem vil høyne nivået til delvis utladningsaktivitet og høyne sammenbruddspenningen til lederne, dermed forlenge den elektriske levetiden.

En halvledende polymertape (f.eks. nylon) har de følgende fordelene sammenlignet med en to-komponent metalltape: 1. Den vil ikke sprekke opp under bøying og vil dermed gi en mer stabil og lengevarende elektrisk kortslutningsfunksjonalitet til dreneringswirene. 2. På grunn av at den ikke sprekker opp, vil det ikke dannes isolerte øyer ved vilkårlige spenninger. 3. En polymertape er mer elastisk enn en metalltape og vil ikke innta samme store lokale kurvatur som en metalltape når anvendt på kabelkjernen. Jo større kurvatur, desto mer vil det elektriske feltet forsterkes ved dette punktet, som vil lede til redusert levetid. 4. En polymertape er lettere å påføre under produksjon og vil redusere risikoen for tapeskader. En tape som er revet over vil forsterke det elektriske feltet i dette området og redusere elektrisk levetid.

Claims (7)

1. ROV-kabelisoleringssystem omfattende isolerte elektriske ledere, mantlede dreneringswirer, skjermingstape og ytre beskyttelse, hvor skjermingstapen omfatter en halvledende polymertape.

2. ROV-kabel i henhold til krav 1, hvor den halvledende polymertapen er en halvledende nylontape.

3. ROV-kabel i henhold til krav 1, hvor den halvledende polymertapen har en volumresistivitet bedre enn 1000 Qm.

4. ROV-kabel i henhold til krav 1, hvor den halvledende polymertapen er lagd av polyamid.

5. ROV-kabel i henhold til krav 1, hvor den halvledende polymertapen er lagd av polyamid og et klebemiddel.

6. ROV-kabel i henhold til ethvert foregående krav, hvor kraftlednings-isoleringen omfatter en indre halvledende del og en ytre isolerende del.

7. ROV-kabel i henhold til ethvert foregående krav, hvor dreneringswirene er mantlet med halvledende polymer (f.eks. polypropylen).