EP3782170A1 - Unterirdisch verlegbares energiekabel, insbesondere seekabel - Google Patents

Unterirdisch verlegbares energiekabel, insbesondere seekabel

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Publication number
EP3782170A1
EP3782170A1 EP19716145.8A EP19716145A EP3782170A1 EP 3782170 A1 EP3782170 A1 EP 3782170A1 EP 19716145 A EP19716145 A EP 19716145A EP 3782170 A1 EP3782170 A1 EP 3782170A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase conductor
cable
optical waveguide
power cable
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19716145.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Obermeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE Offshore Wind GmbH
Original Assignee
RWE Renewables GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RWE Renewables GmbH filed Critical RWE Renewables GmbH
Publication of EP3782170A1 publication Critical patent/EP3782170A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/14—Submarine cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/47—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes fibre-reinforced plastics, e.g. glass-reinforced plastics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08—Several wires or the like stranded in the form of a rope
    • H01B5/10—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material
    • H01B5/102—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core
    • H01B5/105—Several wires or the like stranded in the form of a rope stranded around a space, insulating material, or dissimilar conducting material stranded around a high tensile strength core composed of synthetic filaments, e.g. glass-fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • H01B7/324—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks comprising temperature sensing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/005—Power cables including optical transmission elements

Definitions

  • the application relates to an underground energy cable, in particular a submarine cable comprising at least one phase conductor and at least one
  • Optical fiber In addition, the application relates to a method for
  • Wind energy systems with at least one wind turbine are increasingly being used to provide electrical energy from renewable energy sources.
  • a wind turbine is especially adapted for converting the kinetic wind energy into electrical energy.
  • wind energy systems will be installed at sites with a high
  • an offshore wind energy system includes a plurality of offshore devices, such as a plurality of wind turbines and at least one offshore substation via which the offshore wind energy system is electrically connected to an onshore substation.
  • the onshore substation may be connected to a public power grid.
  • medium or high voltage cables are laid in the form of submarine cables. Such a submarine cable, but also other buried central or
  • High voltage cables have at least one phase conductor to allow current to flow through the submarine cable.
  • An exemplary submarine cable 100 according to the prior art is shown in FIG.
  • the phase conductor 102 eg, made of copper or aluminum
  • the insulating layer 104 is in turn surrounded by a shielding layer 106 of an electrically conductive material (eg copper or aluminum).
  • an optical waveguide 110 is arranged between the phase conductor 102 and the insulating layer 104.
  • Semiconductor layer may be arranged.
  • an outer (not shown)
  • Semiconductor layer between the insulating layer 104 and the shielding layer 106 may be arranged.
  • the outside of the submarine cable 100 is formed by an outer jacket 108, wherein the area between the outer jacket 108 and the shielding layer 106 is filled with a filling material 112 to form a submarine cable 100 with a substantially
  • the outer casing 108 may contain steel wires which can absorb the tensile forces during installation and / or operation. So the submarine cable 100 can be protected from damage.
  • an optical waveguide enables a spatially resolved determination of the temperature of the immediate surroundings of the optical waveguide.
  • the warmest point of a previously described buried power cable is located in the (circular) center of the phase conductor and the optical fiber at the
  • the measured or detected by the optical fiber temperature does not match the actual temperature of the power cable.
  • the actual temperature of the energy cable is understood to be the temperature at the warmest point of the energy cable, that is to say the core temperature of the phase conductor.
  • the actual temperature in the power cable is determined, according to the prior art, based on the measured temperature and complex computational algorithms (computer assisted), the actual temperature in the
  • Phase conductor center determined, in particular calculated. The problem with this is in particular that for each cable type and each environment condition or
  • the computational algorithms need to be adjusted.
  • the distance to the phase conductor center, the intermediate materials (and their thicknesses), the outer sheath used, etc. must be taken into account. This means that for each energy cable to be laid the
  • the object is achieved according to a first aspect of the application by an underground energy cable, in particular a submarine cable, according to claim 1.
  • the Power cable includes at least one phase conductor.
  • the power cable comprises at least one optical waveguide.
  • the optical waveguide is integrated in the phase conductor.
  • the optical waveguide is integrated in the phase conductor of an energy cable, the accuracy of the temperature determination of the actual (maximum) temperature of the power cable is determined in a simple manner. Due to the integration in the phase conductor, it is possible to dispense with complex and computer-aided calculation algorithms or at least significantly reduce their number and / or complexity. In addition, when determining the temperature, the respective cable type and / or the respective ambient conditions need not be taken into account.
  • a power cable that can be laid underground is understood to mean a power cable that is basically set up for laying underground, ie not outdoors.
  • Exemplary and non-terminating power cables are ground and submarine cables. However, in particular overhead lines or cables are not covered
  • the energy cable according to the application is set up for transmitting electrical energy or power.
  • a communication cable exclusively designed for the transmission of messages or information is not included
  • An energy cable according to the application comprises at least one phase conductor, in particular three phase conductors, of an electrically conductive material for the transmission of energy (or power or current).
  • the phase conductor may be formed of metal, in particular copper or aluminum.
  • the power cable comprises at least one optical waveguide.
  • Optical waveguide is formed at least as a (linear) temperature sensor.
  • the temperature measuring arrangement may be arranged to determine the (instantaneous and / or spatially resolved) temperature of the power cable.
  • the fiber optic cable (together with the
  • Temperaturmessan extract is in particular adapted to detect the temperature of the phase conductor (spatially resolved) or to measure in particular caused by the heating of the optical waveguide reflections of the light in the
  • Optical fiber These can be at the end of the optical fiber from the
  • Temperature measuring arrangement detected and then, e.g. as a temperature value.
  • the optical waveguide is integrated in the phase conductor.
  • the phase conductor can be composed of at least two phase conductor elements.
  • the at least two phase conductor elements may at least partially surround the optical waveguide. Because the optical waveguide is (nearly) immediately adjacent to the phase conductor due to integration in the phase conductor, the actual phase conductor temperature may be used.
  • the phase conductor may have a substantially circular cross-section.
  • the optical waveguide can be arranged in the (circular) center of the phase conductor.
  • the at least one optical waveguide can essentially form the center axis of the phase conductor.
  • the integration of the optical waveguide comprises the arrangement of the optical waveguide in the phase conductor center, the maximum (actual) temperature of the phase conductor can be measured in a particularly accurate manner.
  • a power cable or the at least one phase conductor heats up the most during a current flow in the phase conductor core.
  • the phase conductor can basically be formed as desired, as long as the optical waveguide can be integrated in the phase conductor.
  • the phase conductor may be formed of at least two phase conductor elements.
  • the phase conductor may be a phase conductor selected from the group comprising:
  • segment conductor also called “segmented conductor” with at least two segments
  • a stranded phase conductor also called “stranded conductor”
  • a pressed (or compressed) phase conductor also called “compressed round conductor”
  • profiled conductor also called “profiled conductor”
  • compacted phase conductor also called “compacted conductor”
  • the optical waveguide can be integrated in a particularly simple manner in the phase conductor.
  • the at least one optical waveguide comprise at least one optical fiber.
  • the optical fiber may be surrounded by at least one protective layer, in particular a protective tube.
  • the at least one optical fiber may be a monomode fiber or a
  • the at least one optical fiber is arranged at least for detecting the temperature of the phase conductor.
  • the at least one optical fiber is arranged at least for detecting the temperature of the phase conductor.
  • the optical waveguide may be arranged in addition to transmitting data records (e.g., between two offshore devices).
  • an optical waveguide may comprise at least one protective layer.
  • the protective layer may be the at least one optical Surround or envelop fiber.
  • the protective layer can be formed by a protective tube.
  • the protective layer of a plastic material and / or a gel material in particular a silicone gel, and / or a glass fiber material and / or a carbon fiber material and / or the material from which the phase conductor (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) is formed.
  • a plastic-gel combination can be used.
  • various plastics can be used in combination with different gels.
  • the at least one gel can be arranged above and / or below a plastic layer, in particular a protective tube formed of plastic. A reduction of the forces resulting from the at least one phase element of the phase conductor, which are applied to the
  • Can act optical fiber and / or the protective layer can be achieved.
  • a tube made of glass or carbon fiber can be used as a protective layer for the at least one optical fiber.
  • a tube may be used as a protective layer formed of the same material (e.g., copper or aluminum) as the phase conductor in which the optical waveguide is integrated.
  • the at least one plastic material and / or the at least one gel material should satisfy the mechanical and thermal (at least 90 ° C) stresses that must be met in a power cable.
  • the plastic material can be high density polyethylene (HDPE). It has been shown that a corresponding plastic material the
  • the (outer) diameter of the protective layer (in particular of the protective tube) of the optical waveguide between 0.5 mm and 5 mm, preferably between 1 mm and 2.5 mm.
  • a power cable can be used over a single
  • Phase conductors feature. In order to enable a flow of current over three phases in such an energy cable, in particular three power cables, each with a phase conductor can be laid in parallel.
  • the power cable may include three phase conductors.
  • an optical fiber may be integrated.
  • the phase conductors may each be surrounded by an insulating layer, a shielding layer, etc.
  • a common outer cable sheath may be provided, wherein cavities, for example with a
  • Fill material can be filled. This allows a three-phase power cable with optimized temperature monitoring for all phase conductors
  • the power cable according to the application is for
  • the power cable is a medium voltage cable or a high voltage cable.
  • Another aspect of the application is a method of manufacturing a
  • underground energy cable in particular a power cable described above.
  • the method comprises:
  • Phase conductor elements of a phase conductor such that a phase conductor is produced with an integrated optical waveguide.
  • a provided optical waveguide can be integrated into a phase conductor by enclosing or surrounding the optical waveguide with at least two phase conductor elements.
  • enveloping the provided optical waveguide with at least two phase conductor elements of a phase conductor may comprise wrapping the provided optical waveguide with at least two phase conductor elements of a phase conductor.
  • the provision of the phase conductor may in particular comprise the enveloping or providing of at least one optical fiber with at least one protective layer.
  • the light fiber (s) can be produced first.
  • the at least one optical fiber can preferably be provided with the plastic and / or gel layer.
  • the phase conductor elements e.g., the cable wires
  • the phase conductor elements can be wound around the correspondingly provided optical fiber.
  • Another aspect of the application is an offshore wind energy system or
  • Offshore wind farm comprising:
  • a first offshore device e.g., substation or wind turbine
  • at least one other offshore device e.g., Substation or
  • Fig. 1 is a schematic view of a power cable according to the prior
  • Fig. 2 is a schematic view of an embodiment of a
  • Fig. 3 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 4 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 5 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 6 is a schematic view of another embodiment of a
  • Fig. 8 is a schematic view of another embodiment of a
  • FIG. 9 is a diagram of an embodiment of a method according to the present application.
  • FIG. 10 is a schematic view of another embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic view of an embodiment of a
  • the illustrated underground power cable 200 may be a submarine cable 200.
  • the power cable 200 is a medium voltage cable or a high voltage cable.
  • the submarine cable 200 may be laid between a first offshore device (not shown) and another offshore device (not shown).
  • the power cable 200 comprises at least one phase conductor 202.
  • the phase conductor 202 is present in the form of two by two phase conductor elements 214
  • Phase conductor segments 214 formed.
  • an optical waveguide 210 is integrated in the phase conductor 202.
  • the phase conductor 202 preferably has a substantially circular cross-section.
  • the optical waveguide 210 is arranged in particular in the phase conductor center.
  • the optical fiber 210 in the phase conductor 202 passes through the center axis of the phase conductor.
  • the at least one optical waveguide 210 installed in the energy cable 200 can be guided in a ring closure (or with an open end) to a corresponding temperature measuring device (not shown).
  • a corresponding temperature measuring device not shown.
  • the actual temperature that is to say in particular the maximum temperature of the energy cable 200, can be measured. This can be done in particular regardless of the cable type and / or environmental purchases.
  • the power cable 200 in the present case has an (electrical) insulating layer 204, a shielding layer 206 (made of copper, for example) around the phase conductor 202, and an outer cable sheath 208. Furthermore, filling material (not shown) may be provided in order to eliminate any imperfections. Between the phase conductor 202 and the insulating layer 204 may be disposed an inner semiconductor layer (not shown). In addition, an outer semiconductor layer (not shown) may be disposed between the insulating layer 204 and the shielding layer 206.
  • the outer jacket 208 may include steel wires that can receive the tensile forces during installation and / or operation. So can the submarine cable 200 ago
  • Energy cable other layer sequences can be provided as long as the at least one optical waveguide is integrated in the at least one phase conductor.
  • FIGS. 3 to 7 are schematic views of different ones
  • a stranded phase conductor 302 also FIG "Stranded conductor" which is arranged in the center axis of the phase conductor 302
  • Optical waveguide 310 is surrounded, in particular wound, by a plurality of phase conductor elements 314 in the form of conductor wires 314.
  • FIG. 4 shows a pressed or compressed phase conductor 402 (also called “compressed round conductor").
  • Phase conductor elements 414 may surround the at least one optical fiber 410 in compressed form.
  • FIG. 5 shows a profiled phase conductor 502 (also called “profiled conductor") in which a large number of profiled phase conductor elements 514 are wound around the at least one optical waveguide 510.
  • phase conductor 602 As can be seen from Figure 6, a phase conductor 602 as
  • Such a segment conductor 602 may have at least two phase conductor elements 614 in the form of segments 614. In the present case, six segments 614 are provided which surround the at least one optical waveguide 610. In FIG compacted conductor 702 (also called “compacted conductor”) with a plurality of phase conductor elements 714, which surround the at least one optical waveguide 710.
  • phase conductor according to other variants of the application can also be formed differently.
  • FIG. 8 shows a schematic view of a further embodiment of a power cable 800 according to the present application.
  • the optical waveguide 810 illustrated in FIG. 8 comprises at least one optical fiber 820 (for example a monomode fiber or a multimode fiber), in particular a plurality of optical fibers 820, and at least one protective layer 822.
  • the optical waveguide can be used for temperature measurement and in particular for
  • the protective layer 822 may surround the at least one optical fiber 820 and be formed, for example, as a protective tube 822.
  • the protective layer 822 may be formed of a plastic-gel combination.
  • the protective layer 822 may be used as a protective tube formed of glass fiber, carbon fiber or the phase conductor material (eg, copper or aluminum).
  • the optical waveguide 810 may have a diameter 824 between 0.5 mm and 5 mm, preferably between 1 mm and 2.5 mm.
  • FIG. 9 shows an exemplary diagram of a method for producing a power cable according to the present application.
  • a power cable according to the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 8 can be produced with the described method.
  • Optical waveguide at least one optical fiber can be provided (for example produced).
  • the optical fiber may be provided with a protective layer in step 902.
  • the optical fiber can be introduced into a (plastic) tube and / or be covered with a protective layer.
  • the fabricated optical fiber may be provided for further processing.
  • the provided optical waveguide may be clad with at least two phase conductor elements of a phase conductor to form a phase conductor with an integrated optical waveguide.
  • the phase conductor elements e.g.
  • FIG. 10 shows a schematic view of an exemplary embodiment of a power cable 1000 according to the present application. The illustrated
  • underground power cables 1000 may in particular be a submarine cable 1000.
  • the power cable 1000 is a medium voltage cable or a high voltage cable.
  • the power cable 1000 is a medium voltage cable or a high voltage cable.
  • Power cable 1000 is particularly made to the above statements.
  • the illustrated power cable 1000 herein comprises three phase conductors 1002 each having a plurality of phase conductor segments 1014. Specifically, the outer jacket 1008 encloses the three phase conductors 1002. In each of the phase conductors 1002, an optical fiber 1010 is integrated. As a result, the temperature of each individual phase conductor of the power cable 1000 can be monitored.
  • phase conductors 1002 are shown for a better overview. It is understood that the power cable according to the figure 10 according to the comments on Figure 2 on other layers, such as
  • Filling material etc. may have.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein unterirdisch verlegbares Energiekabel (200, 800), insbesondere Seekabel (200, 800), umfassend mindestens einen Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802), und mindestens einen Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810), wobei der Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) in dem Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) integriert ist.

Description

Unterirdisch verlegbares Energiekabel, insbesondere Seekabel
Die Anmeldung betrifft ein unterirdisch verlegbares Energiekabel, insbesondere ein Seekabel, umfassend mindestens einen Phasenleiter und mindestens einen
Lichtwellenleiter. Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum
Herstellen eines unterirdisch verlegbaren Energiekabels.
Zur Bereitstellung von elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen werden vermehrt Windenergiesysteme mit mindestens einer Windkraftanlage eingesetzt.
Eine Windkraftanlage ist insbesondere zum Wandeln der kinetischen Windenergie in elektrische Energie eingerichtet. Um den Energieertrag bei derartigen Systemen zu steigern, werden Windenergiesysteme an Standorten mit einer hohen
Windwahrscheinlichkeit angeordnet lnsbesondere Offshore-Standorte zeichnen sich üblicherweise durch relativ kontinuierliche Windbedingungen und hohe
durchschnittliche Windgeschwindigkeiten aus, so dass vermehrt so genannte
Offshore-Windenergiesystem bzw. Offshore-Windparks errichtet werden. ln der Regel weist ein Offshore-Windenergiesystem eine Vielzahl an Offshore- Vorrichtungen auf, wie eine Vielzahl von Windkraftanlagen und mindestens eine Offshore-Substation, über die das Offshore-Windenergiesystem elektrisch mit einer Onshore-Substation verbunden ist. Die Onshore-Substation wiederum kann mit einem öffentlichen Stromnetz verbunden sein. Zum Übertragen von elektrischer Energie zwischen zwei Offshore-Vorrichtungen werden Mittel- oder Hochspannungskabel in Form von Seekabeln verlegt. Ein derartiges Seekabel, aber auch andere unterirdisch verlegbare Mittel- oder
Hochspannungskabel, weisen mindestens einen Phasenleiter auf, um einen Stromfluss durch das Seekabel zu ermöglichen. Ein beispielhaftes Seekabel 100 gemäß dem Stand der Technik wird in Figur 1 gezeigt. Bei dem beispielhaften Seekabel 100 ist der Phasenleiter 102 (z.B. aus Kupfer oder Aluminium) von einer (elektrischen) lsolierschicht 104 umgegeben. Die lsolierschicht 104 ist wiederum von einer Abschirmschicht 106 aus einem elektrisch leitfähigen Material (z.B. Kupfer oder Aluminium) umgeben. Ferner ist in heutigen Seekabeln 100 als Temperatursensor 110 ein Lichtwellenleiter 110 angeordnet. Zwischen dem Phasenleiter 102 und der lsolierschicht 104 kann eine innere (nicht gezeigte)
Halbleiterschicht angeordnet sein. Zudem kann eine äußere (nicht gezeigte)
Halbleiterschicht zwischen der lsolierschicht 104 und der Abschirmschicht 106 angeordnet sein.
Die Außenseite des Seekabels 100 wird durch einen Außenmantel 108 gebildet, wobei der Bereich zwischen dem Außenmantel 108 und der Abschirmschicht 106 mit einem Füllmaterial 112 gefüllt ist, um ein Seekabel 100 mit einer im Wesentlichen
kreisförmigen Außenwand bereitzustellen lnsbesondere können mit dem
Füllmaterial 112 Unebenheiten ausgeglichen werden lm Außenmantel 108 können Stahldrähte enthalten sein, die die Zugkräfte während der lnstallation und/oder des Betriebs aufnehmen können. So kann das Seekabel 100 vor Beschädigungen geschützt werden.
Grundsätzlich ermöglicht ein Lichtwellenleiter eine ortaufgelöste Bestimmung der Temperatur der unmittelbaren Umgebung des Lichtwellenleiters. Da jedoch der wärmste Punkt eines zuvor beschriebenen unterirdisch verlegbaren Energiekabels in der (Kreis-) Mitte des Phasenleiters liegt und der Lichtwellenleiter an dem
Außenmantel angeordnet ist, stimmt die von dem Lichtwellenleiter gemessene bzw. erfasste Temperatur nicht mit der tatsächlichen Temperatur des Energiekabels überein. Unter der tatsächlichen Temperatur des Energiekabels ist vorliegend die Temperatur an dem wärmsten Punkt des Energiekabels, also der Kerntemperatur des Phasenleiters zu verstehen. Um diese tatsächliche Temperatur des Energiekabels zu bestimmen, wird gemäß dem Stand der Technik, basierend auf der gemessenen Temperatur und komplexen Rechenalgorithmen (computergestützt), die tatsächliche Temperatur in der
Phasenleitermitte bestimmt, insbesondere berechnet. Problematisch hieran ist insbesondere, dass für jeden Kabeltyp und jede Umgebungsbeschaffenheit bzw.
unterschiedliche Umgebungsbedingung (z.B. unterschiedliche Verlegetiefe, die sich zudem im Verlauf eines verlegten Energiekabels ändern, unterschiedliche
Umgebungsmaterialien (z.B. Sand, Kies, Sand-Kies, Wasser, Stahlrohr, freiliegend etc.) die Rechenalgorithmen angepasst werden müssen. Bei dem Kabeltyp müssen insbesondere der Abstand zu der Phasenleitermitte, die dazwischen liegenden Materialien (und lhre Dicken), der verwendete Außenmantel etc. berücksichtigt werden. Dies führt dazu, dass für jedes zu verlegenden Energiekabel die
Rechenalgorithmen neu und insbesondere eine Vielzahl unterschiedlicher
Rechenalgorithmen aufgrund der wechselnden Umgebungsbeschaffenheit entlang eines verlegten Energiekabels bestimmt werden müssen.
Trotz des hohen Aufwands, der im Stand der Technik für eine korrekte Bestimmung der Temperatur der Phasenleitermitte eines Phasenleiters getrieben wird, zeigen Tests, dass in der Praxis die mit den Rechenalgorithmen bestimmten Temperaturen nicht ausreichend genau sind lnsbesondere können sich bestimmte Temperaturwerte erheblich von den tatsächlichen Temperaturwerten eines Energiekabels
unterscheiden. Die Gründe hierfür können z.B. falsche Annahmen der
Umgebungsbeschaffenheit, fehlerhafte Algorithmen und/oder dergleichen sein.
Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, ein unterirdisch verlegbares Energiekabel, insbesondere ein Seekabel, bereitzustellen, bei dem die tatsächliche Temperatur des Energiekabels mit einer erhöhten Genauigkeit und gleichzeitig mit einfacheren Mitteln bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Anmeldung durch ein unterirdisch verlegbares Energiekabel, insbesondere ein Seekabel, nach Anspruch 1 gelöst. Das Energiekabel umfasst mindestens einen Phasenleiter. Das Energiekabel umfasst mindestens einen Lichtwellenleiter. Der Lichtwellenleiter ist in dem Phasenleiter integriert. lndem im Gegensatz zum Stand der Technik der Lichtwellenleiter anmeldungsgemäß in dem Phasenleiter eines Energiekabels integriert ist, wird in einfacher Weise die Genauigkeit der Temperaturbestimmung der tatsächlichen (maximalen) Temperatur des Energiekabels bestimmt. Aufgrund der lntegration in dem Phasenleiter kann auf komplexe und computergestützte Rechenalgorithmen verzichtet oder deren Anzahl und/oder Komplexität zumindest signifikant reduziert werden. Zudem muss bei der Bestimmung der Temperatur nicht der jeweilige Kabeltyp und/oder die jeweiligen Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden.
Unter einem unterirdisch verlegbaren Energiekabel ist ein Energiekabel zu verstehen, dass grundsätzlich für die Verlegung im Untergrund, also nicht im Freien, eingerichtet ist. Beispielhafte und nicht abschließende Energiekabel sind Erdkabel und Seekabel. Jedoch fallen insbesondere Freileitungen bzw. -kabel nicht unter ein
anmeldungsgemäßes Energiekabel.
Zudem ist das anmeldungsgemäße Energiekabel zum Übertragen elektrischer Energie bzw. Leistung eingerichtet. Ein Nachrichtenkabel, ausschließlich eingerichtet zur Übertragung von Nachrichten bzw. lnformationen, fällt nicht unter ein
anmeldungsgemäßes Energiekabel.
Ein anmeldungsgemäßes Energiekabel umfasst für die Übertragung von Energie (bzw. Leistung bzw. Strom) mindestens einen Phasenleiter, insbesondere drei Phasenleiter, aus einem elektrisch leitfähigen Material. Vorzugsweise kann der Phasenleiter aus Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, gebildet sein.
Ferner umfasst das Energiekabel mindestens einen Lichtwellenleiter. Der
Lichtwellenleiter ist zumindest als (linienförmiger) Temperatursensor gebildet. Der Lichtwellenleiter ist insbesondere ein Temperatursensor einer
Temperaturmessanordnung. Die Temperaturmessanordnung kann zum Bestimmen der (augenblicklichen und/oder ortaufgelösten) Temperatur des Energiekabels eingerichtet sein. Der Lichtwellenleiter (zusammen mit der
Temperaturmessanordnung) ist insbesondere eingerichtet, die Temperatur des Phasenleiters (ortsaufgelöst) zu erfassen bzw. zu messen lnsbesondere entstehen durch die Erwärmung des Lichtwellenleiters Reflektionen des Lichtes in dem
Lichtwellenleiter. Diese können am Ende des Lichtwellenleiters von der
Temperaturmessanordnung erfasst und dann, z.B. als Temperaturwert, ausgegeben werden.
Der Lichtwellenleiter ist anmeldungsgemäß in dem Phasenleiter integriert lnsbesondere kann der Phasenleiter aus zumindest zwei Phasenleiterelementen zusammengesetzt sein. Die zumindest zwei Phasenleiterelemente können den Lichtwellenleiter zumindest teilweise umschließen bzw. umhüllen lndem der Lichtwellenleiter aufgrund der lntegration in dem Phasenleiter (nahezu) unmittelbar an den Phasenleiter angrenzt, kann die tatsächliche Phasenleitertemperatur
(unmittelbar) gemessen werden. Weitere Berechnungsschritte können entfallen oder zumindest weniger komplex sein.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Energiekabels kann der Phasenleiter einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Lichtwellenleiter kann in der (Kreis-) Mitte des Phasenleiters angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der mindestens eine Lichtwellenleiter im Wesentlichen die Mittenachse des Phasenleiters bilden lndem die lntegration des Lichtwellenleiters insbesondere die Anordnung des Lichtwellenleiters in der Phasenleitermitte umfasst, kann in besonders genauer Weise die maximale (tatsächliche) Temperatur des Phasenleiters gemessen werden. So erwärmt sich ein Energiekabel bzw. der mindestens eine Phasenleiter bei einem Stromfluss in der Phasenleiterkern am stärksten. Der Phasenleiter kann grundsätzlich beliebig gebildet sein, solange der Lichtwellenleiter in dem Phasenleiter integriert werden kann. Vorzugsweise kann der Phasenleiter aus mindestens zwei Phasenleiterelementen gebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Energiekabels kann der Phasenleiter ein Phasenleiter sein, der ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend:
einen Segmentleiter (auch„segmented conductor" genannt) mit mindestens zwei Segmenten,
einen verseilten Phasenleiter (auch„stranded conductor" genannt), einen gepressten (bzw. komprimierten) Phasenleiter (auch "compressed round conductor" genannt),
einen profilierten Phasenleiter (auch„profiled conductor" genannt), und einen verdichteten Phasenleiter (auch„compacted conductor" genannt).
Bei derartigen Phasenleitern kann der Lichtwellenleiter in besonders einfacher Weise in den Phasenleiter integriert werden.
Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der mindestens eine Lichtwellenleiter mindestens eine optische Faser umfassen. Die optische Faser kann von mindestens einer Schutzschicht, insbesondere einem Schutzrohr, umgeben sein. Die mindestens eine optische Faser kann eine Monomodefaser oder eine
Multimodefaser sein. Die mindestens eine optische Faser ist zumindest zum Erfassen der Temperatur des Phasenleiters eingerichtet. Vorzugsweise kann der
Lichtwellenleiter aus mehreren optischen Fasern gebildet sein ln diesem Fall kann der Lichtwellenleiter zusätzlich zum Übertragen von Datensätzen bzw. lnformationen (z.B. zwischen zwei Offshore-Einrichtungen) eingerichtet sein.
Neben der mindestens einen optischen Faser kann ein Lichtwellenleiter mindestens eine Schutzschicht umfassen. Die Schutzschicht kann die mindestens eine optische Faser umgeben bzw. umhüllen. Besonders bevorzugt kann die Schutzschicht durch ein Schutzrohr gebildet sein.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des anmeldungsgemäßen Energiekabels kann die Schutzschicht aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Gelmaterial, insbesondere einem Silikongel, und/oder einem Glasfasermaterial und/oder einem Kohlefasermaterial und/oder dem Material, aus dem der Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) gebildet ist, gebildet sein. Vorzugsweise kann eine Kunststoff-Gel- Kombination eingesetzt werden lnsbesondere können verschiedene Kunststoffe in Kombination mit verschiedenen Gelen verwendet werden. Das mindestens eine Gel kann über und/oder unter einer Kunststoffschicht, insbesondere einem aus Kunststoff gebildeten Schutzrohr, angeordnet sein. Eine Reduzierung der durch das mindestens eine Phasenelement des Phasenleiters entstehenden Kräfte, die auf den
Lichtwellenleiter und/oder die Schutzschicht wirken können, kann erreicht werden.
Alternativ kann insbesondere ein Rohr aus Glas oder Kohlefaser als Schutzschicht für die mindestens eine optische Faser eingesetzt werden. Vorzugsweise kann ein Rohr als Schutzschicht verwendet werden, welches aus dem gleichen Material (z.B. Kupfer oder Aluminium) gebildet ist, wie die Phasenleiter, in der der Lichtwellenleiter integriert ist.
Es versteht sich, dass das mindestens eine Kunststoffmaterial und/oder das mindestens eine Gelmaterial den mechanischen und thermischen (mind. 90 °C) Beanspruchungen, die in einem Energiekabel erfüllt werden müssen, genügen sollte.
Besonders bevorzugt kann das Kunststoffmaterial High Density Polyethylen (HDPE) sein. Es hat sich gezeigt, dass ein entsprechendes Kunststoffmaterial die
Anforderungen eines Energiekabels, insbesondere eines Seekabels, besonders gut erfüllt. Um eine einfache lntegration und einen möglichst geringen Einfluss auf den
Stromfluss durch den Phasenleiter zu erreichen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der (äußere) Durchmesser der Schutzschicht (insbesondere des Schutzrohres) des Lichtwellenleiters zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm, liegen.
Wie bereits beschrieben wurde, kann ein Energiekabel über einen einzelnen
Phasenleiter verfügen. Um bei einem derartigen Energiekabel einen Stromfluss über drei Phasen zu ermöglichen, können insbesondere drei Energiekabel mit je einem Phasenleiter parallel verlegt sein.
Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform das Energiekabel drei Phasenleiter umfassen ln jedem der drei Phasenleiter kann ein Lichtwellenleiter integriert sein. Die Phasenleiter können jeweils von einer lsolationsschicht, einer Abschirmungsschicht etc. umgebenen sein. Zudem kann ein gemeinsamer äußerer Kabelmantel vorgesehen sein, wobei Hohlräume beispielsweise mit einem
Füllmaterial ausgefüllt sein können. Hierdurch kann ein dreiphasiges Energiekabel mit einer optimierten Temperaturüberwachung für sämtliche Phasenleiter
bereitgestellt werden.
Wie bereits beschrieben wurde, ist das anmeldungsgemäße Energiekabel zur
Übertragung von Leistung bzw. Energie eingerichtet. Hierunter ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des anmeldungsgemäßen Energiekabels, zu verstehen, dass das Energiekabel ein Mittelspannungskabel oder ein Hochspannungskabel ist.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Verfahren zum Herstellen eines
unterirdisch verlegbaren Energiekabels, insbesondere eines zuvor beschriebenen Energiekabels. Das Verfahren umfasst:
Bereitstellen eines Lichtwellenleiters, und Umhüllen des bereitgestellten Lichtwellenleiters mit mindestens zwei
Phasenleiterelementen eines Phasenleiters, derart, dass ein Phasenleiter mit einem integrierten Lichtwellenleiter hergestellt wird.
Das anmeldungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Energiekabels mit verbesserter Temperaturüberwachungsmöglichkeit lnsbesondere kann das Energiekabel in einfacher Weise hergestellt werden. So kann ein bereitgestellter Lichtwellenleiter in einen Phasenleiter integriert werden, indem der Lichtwellenleiter mit mindestens zwei Phasenleiterelementen umhüllt bzw. umgeben wird. lnsbesondere kann das Umhüllen des bereitgestellten Lichtwellenleiters mit mindestens zwei Phasenleiterelementen eines Phasenleiters das Umwickeln des bereitgestellten Lichtwellenleiters mit mindestens zwei Phasenleiterelementen eines Phasenleiters umfassen.
Das Bereitstellen des Phasenleiters kann insbesondere das Umhüllen bzw. Versehen mindestens einer optischen Faser mit mindestens einer Schutzschicht umfassen. Der oder die Lichtfaser/n kann/können als erstes produziert werden. Anschließend kann die mindestens eine optische Faser vorzugsweise mit der Kunststoff- und/oder Gelschicht versehen werden. Nach diesem Schritt können die Phasenleiterelemente (z.B. die Kabeladern) um den entsprechend bereitgestellten Lichtwellenleiter gewickelt werden.
Ein weiterer Aspekt der Anmeldung ist ein Offshore-Windenergiesystem bzw.
Offshore-Windpark, umfassend:
eine erste Offshore-Vorrichtung (z.B. Substation oder Windkraftanlage) und mindestens eine weitere Offshore-Vorrichtung (z.B. Substation oder
Windkraftanlage),
wobei die erste Offshore-Vorrichtung mit der weiteren Offshore-Vorrichtung elektrisch über mindestens ein zuvor beschriebenes Seekabel verbunden ist. Die Merkmale des Energiekabels und des Verfahrens sind frei miteinander kombinierbar lnsbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das anmeldungsgemäße Energiekabel und das anmeldungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung ln der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Energiekabels gemäß dem Stand der
Technik,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung, Fig. 7 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 8 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung,
Fig. 9 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Anmeldung, und
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung. ln den Figuren werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines
Energiekabels 200 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das dargestellte unterirdisch verlegbare Energiekabel 200 kann insbesondere ein Seekabel 200 sein. Vorzugsweise ist das Energiekabel 200 ein Mittelspannungskabel oder ein Hochspannungskabel. Beispielsweise kann das Seekabel 200 zwischen einer ersten (nicht gezeigten) Offshore-Vorrichtung und einer weiteren (nicht gezeigten) Offshore-Vorrichtung verlegt sein.
Das Energiekabel 200 umfasst mindestens einen Phasenleiter 202. Der Phasenleiter 202 ist vorliegend durch zwei Phasenleiterelemente 214 in Form von zwei
Phasenleitersegmenten 214 gebildet.
Wie zu erkennen ist, ist vorliegend in dem Phasenleiter 202 ein Lichtwellenleiter 210 integriert. Der Phasenleiter 202 weist vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Lichtwellenleiter 210 ist insbesondere in der Phasenleitermitte angeordnet. Mit anderen Worten verläuft der Lichtwellenleiter 210 in dem Phasenleiter 202 durch die Mittel bzw. Mittenachse des Phasenleiters. Mittels einer faseroptischen Temperaturmessung lassen sich über Lichtwellenleiter insbesondere Temperaturveränderungen in einem Energiekabel 200 feststellen. Dabei werden eine oder mehrere optische Faser/n als Sensor verwendet, die eine genaue örtliche Zuordnung der Temperatur zulassen und Veränderungen der Temperatur und des Drucks auf die Faser widergeben. Durch die physikalische Veränderung an den Stellen, an denen die Temperatur steigt bzw. der Druck auf die Faser sich verändert, entstehen Reflektionen, die in ihrer Rückstreuung Anteile verschiedener Wellenlängen beinhalten. Diese Streuungen lassen sich grob in Rayleigh-Streuung, Ramann-Streuung sowie Brillouin-Streuung einteilen. Während die Rayleigh-Streuung nicht temperaturabhängig ist, sind Ramann und Brillouin temperaturabhängige Streuungen, die, anders als die Rayleigh Streuung, spektral verschoben sind (sogenannte„Stoke" und„Anti Stoke" Bänder). Anti-Stoke Bänder sind hier nochmal deutlich temperaturabhängiger und werden daher vorzugsweise für die Temperaturmessungen verwendet.
Der mindestens eine im Energiekabel 200 verbaute Lichtwellenleiter 210 kann im Ringschluss (oder mit offenem Ende) auf eine entsprechende (nicht gezeigte) Temperaturmesseinrichtung geführt sein. lndem der mindestens eine Lichtwellenleiter 210 unmittelbar in dem Phasenleiter 202 integriert ist, kann die tatsächliche Temperatur, also insbesondere die maximale Temperatur des Energiekabels 200, gemessen werden. Dies kann insbesondere unabhängig vom Kabeltyp und/oder von Umgebungsbeschaffungen erfolgen.
Allenfalls kann es erforderlich sein, eine optionale Schutzschicht bei der Bestimmung der tatsächlichen Kabeltemperatur zu berücksichtigen.
Beispielhaft weist das Energiekabel 200 vorliegend um den Phasenleiter 202 herum eine (elektrische) lsolationsschicht 204, eine Abschirmschicht 206 (z.B. aus Kupfer) und einen äußeren Kabelmantel 208 auf. Ferner kann (nicht gezeigtes) Füllmaterial vorgesehen sein, um ggf. Unrundungen zu beseitigen. Zwischen dem Phasenleiter 202 und der lsolierschicht 204 kann eine innere (nicht gezeigte) Halbleiterschicht angeordnet sein. Zudem kann eine äußere (nicht gezeigte) Halbleiterschicht zwischen der lsolierschicht 204 und der Abschirmschicht 206 angeordnet sein lm Außenmantel 208 können Stahldrähte enthalten sein, die die Zugkräfte während der lnstallation und/oder des Betriebs aufnehmen können. So kann das Seekabel 200 vor
Beschädigungen geschützt werden.
Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten eines anmeldungsgemäßen
Energiekabels auch andere Schichtenfolgen vorgesehen sein können, so lange der mindestens eine Lichtwellenleiter in dem mindestens einen Phasenleiter integriert ist.
Die Figuren 3 bis 7 zeigen schematische Ansichten von verschiedenen
Ausführungsbeispielen von Energiekabeln mit unterschiedlichen (beispielhaften) Arten von Phasenleitern 302 bis 702. Hierbei sei angemerkt, dass für eine bessere Übersicht nur die Phasenleiter dargestellt sind. Es versteht sich, dass ein Energiekabel gemäß den Figuren 3 bis 7 entsprechend den Ausführungen zur Figur 2 über weitere Schichten, wie lsolierschicht, Abschirmschicht, innere und äußere Halbleiterschicht, Außenmantel, Füllmaterial etc. verfügen kann ln Figur 3 ist ein verseilter Phasenleiter 302 (auch„stranded conductor" genannt) dargestellt. Der in der Mittenachse des Phasenleiters 302 angeordnete
Lichtwellenleiter 310 ist von einer Vielzahl von Phasenleiterelementen 314 in Form von Leiteradern 314 umgeben, insbesondere umwickelt. Darüber hinaus ist in der Figur 4 ein gepresster bzw. komprimierter Phasenleiter 402 (auch "compressed round conductor" genannt) dargestellt. Eine Mehrzahl von
Phasenleiterelementen 414 kann den mindestens einen Lichtwellenleiter 410 in komprimierter Form umgeben. Die Figur 5 zeigt einen profilierten Phasenleiter 502 (auch„profiled conductor" genannt), bei dem eine Vielzahl von profilierten Phasenleiterelementen 514 um den mindestens einen Lichtwellenleiter 510 gewickelt sind.
Wie der Figur 6 entnommen werden kann, kann ein Phasenleiter 602 als
Segmentleiter 602 (auch„segmented conductor" genannt) gebildet sein. Ein solcher Segmentleiter 602 kann über mindestens zwei Phasenleiterelementen 614 in Form von Segmenten 614 verfügen. Vorliegend sind sechs Segmente 614 vorgesehen, die den mindestens einen Lichtwellenleiter 610 umgeben. ln Figur 7 ist ein verdichteter Phasenleiter 702 (auch„compacted conductor" genannt) mit einer Mehrzahl von Phasenleiterelementen 714 dargestellt, die den mindestens einen Lichtwellenleiter 710 umgeben.
Es versteht sich, dass ein Phasenleiter gemäß anderen Varianten der Anmeldung auch anders gebildet sein kann.
Die Figur 8 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Energiekabels 800 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von
Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach den vorherigen Figuren 2 bis 7 beschrieben. Für die anderen Komponenten des Energiekabels 800 wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Der in Figur 8 dargestellte Lichtwellenleiter 810 umfasst mindestens eine optische Faser 820 (z.B. eine Monomodefaser oder eine Multimodefaser), insbesondere ein Mehrzahl von optischen Fasern 820, und mindestens eine Schutzschicht 822. Der Lichtwellenleiter kann zur Temperaturmessung und insbesondere zur
lnformationsübertragung eingerichtet sein. Die Schutzschicht 822 kann die mindestens eine optische Faser 820 umgeben und beispielsweise als Schutzrohr 822 gebildet sein. Vorzugsweise kann die Schutzschicht 822 aus einer Kunststoff-Gel Kombination gebildet sein. Bei anderen Varianten der Anmeldung kann die Schutzschicht 822 als Schutzrohr, das aus Glasfaser, Kohlefaser oder dem Phasenleitermaterial (z.B. Kupfer oder Aluminium) gebildet ist, verwendet werden.
Der Lichtwellenleiter 810 kann einen Durchmesser 824 zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm, aufweisen.
Die Figur 9 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Energiekabels gemäß der vorliegenden Anmeldung lnsbesondere kann mit dem beschriebenen Verfahren ein Energiekabel entsprechend den Ausführungsbeispielen nach Figuren 2 bis 8 hergestellt werden.
Zunächst kann in Schritt 901 für die Herstellung eines anmeldungsmäßen
Lichtwellenleiters mindestens eine optische Faser bereitgestellt (z.B. produziert) werden.
Die optische Faser kann in Schritt 902 mit einer Schutzschicht versehen werden. Beispielsweise kann die optische Faser in ein (Kunststoff-) Rohr eingeführt werden und/oder mit einer Schutzschicht umhüllt werden. ln Schritt 903 kann der hergestellte Lichtwellenleiter zur weiteren Verarbeitung bereitgestellt werden. Dann kann der bereitgestellte Lichtwellenleiter in Schritt 904 mit mindestens zwei Phasenleiterelementen eines Phasenleiters derart umhüllt werden, dass ein Phasenleiter mit einem integrierten Lichtwellenleiter hergestellt wird lnsbesondere können in diesem Schritt die Phasenleiterelemente (z.B.
Kabeladern) um den entsprechend bereitgestellten Lichtwellenleiter gewickelt werden. ln einfacher Weise kann ein anmeldungsgemäßes unterirdisch verlegbares
Energiekabel, insbesondere ein Seekabel, hergestellt werden.
Die Figur 10 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Energiekabels 1000 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Das dargestellte
unterirdisch verlegbare Energiekabel 1000 kann insbesondere ein Seekabel 1000 sein. Vorzugsweise ist das Energiekabel 1000 ein Mittelspannungskabel oder ein Hochspannungskabel. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen nach den vorherigen Figuren 2 bis 8 beschrieben. Für die anderen Komponenten des
Energiekabels 1000 wird insbesondere auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Das dargestellte Energiekabel 1000 umfasst vorliegend drei Phasenleiter 1002 jeweils mit einer Mehrzahl von Phasenleitersegmenten 1014. lnsbesondere umschließt der Außenmantel 1008 die drei Phasenleiter 1002. ln jedem der Phasenleiter 1002 ist ein Lichtwellenleiter 1010 integriert. Hierdurch kann die Temperatur jedes einzelnen Phasenleiters des Energiekabels 1000 überwacht werden.
Hierbei sei angemerkt, dass für eine bessere Übersicht nur die Phasenleiter 1002 dargestellt sind. Es versteht sich, dass das Energiekabel gemäß der Figur 10 entsprechend den Ausführungen zur Figur 2 über weitere Schichten, wie
lsolierschichten, Abschirmschichten, innere und äußere Halbleiterschichten,
Füllmaterial etc. verfügen kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Unterirdisch verlegbares Energiekabel (200, 800), insbesondere Seekabel (200, 800), umfassend:
mindestens einen Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802), und mindestens einen Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810),
dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) in dem Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) integriert ist.
2. Energiekabel (200, 800) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und
der Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) in der Mitte des Phasenleiters (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) angeordnet ist.
3. Energiekabel (200, 800) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) ein Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) ist, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend:
einen Segmentleiter (202, 602, 802) mit mindestens zwei Segmenten (214, 614, 814),
einen verseilten Phasenleiter (302),
einen gepressten Phasenleiter (402),
einen profilierten Phasenleiter (502), und
einen verdichteten Phasenleiter (702).
4. Energiekabel (200, 800) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) mindestens eine optische Faser (820) umfasst, und
die optische Faser (820) von mindestens einer Schutzschicht (822), insbesondere einem Schutzrohr (822), umgeben ist.
5. Energiekabel (200, 800) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (822) aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Gelmaterial, insbesondere einem Silikongel, und/oder einem Glasfasermaterial und/oder einem Kohlefasermaterial und/oder dem Material, aus dem der Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) gebildet ist, gebildet ist.
6. Energiekabel (200, 800) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial High Density Polyethylen ist.
7. Energiekabel (200, 800) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der Durchmesser (824) der Schutzschicht (822) zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2,5 mm, liegt.
8. Energiekabel (200, 800) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Energiekabel (200, 800) drei Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) umfasst, und
in jedem der drei Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) ein
Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) integriert ist.
9. Energiekabel (200, 800) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Energiekabel (200, 800) ein Mittelspannungskabel oder ein Hochspannungskabel ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines unterirdisch verlegbaren Energiekabels (200, 800), insbesondere eines Energiekabels (200, 800) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend:
Bereitstellen eines Lichtwellenleiters (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810), und - Umhüllen des bereitgestellten Lichtwellenleiters (210, 310, 410, 510, 610, 710,
810) mit mindestens zwei Phasenleiterelementen (214, 314, 414, 514, 614, 714, 814) eines Phasenleiters (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802), derart, dass ein Phasenleiter (202, 302, 402, 502, 602, 702, 802) mit einem integrierten
Lichtwellenleiter (210, 310, 410, 510, 610, 710, 810) hergestellt wird.
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