KR20210110611A

KR20210110611A - 해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블

Info

Publication number: KR20210110611A
Application number: KR1020217021660A
Authority: KR
Inventors: 로스 윌슨
Original assignee: 알더블유이 리뉴어블스 게엠베하
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2021-09-08
Also published as: US20210358656A1; WO2020156630A1; KR102658822B1; US12068091B2; JP2022528590A; EP3918617A1; JP7249425B2

Abstract

본 출원은, 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량, 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 적어도 하나의 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318), 및 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)를 포함하는 해양 풍력 단지(430)의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 관한 것이다.

Description

해양 풍력 단지용 해양 해저 케이블

본 출원은 3 ㎿ 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함하는 해양 풍력 단지의 해양 해저 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 3 ㎿ 내지 70 ㎿ 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블과 70 ㎿ 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 적어도 하나의 해양 해저 케이블을 포함하는 해양 풍력 단지 및 해양 풍력 단지에서 해양 해저 케이블의 사용에 관한 것이다.

오늘날 풍력의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하기 위해 해양 풍력 단지와 해양 풍력 에너지 시스템이 점점 더 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 해양 풍력 단지는 복수의 해양 장치, 특히 적어도 하나의 해양 변전소(해양 트랜스포머 스테이션이라고도 함) 및 복수의 해양 풍력 터빈을 포함한다.

예를 들어, 하나 이상의 해양 풍력 터빈 스트링(들)이 해양 변전소와 전기적으로 연결될 수 있다. 각 풍력 터빈에서 생산된 전력을 해양 변전소로, 그리고 해양 변전소에서 육상 변전소로 전송하기 위해. 해양 해저 케이블이 제공될 수 있다. 특히, 두 개의 해양 장치는 적어도 하나의 해양 해저 케이블을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

그러나 해양 풍력 발전 단지에서 사용하는 해양 해저 케이블의 설치, 운영 및 유지 관리에는 몇 가지 문제가 있다. 예를 들어, 해양 풍력 단지 지역의 해저 조건에 이동성 퇴적물이 많으면 해양 해저 케이블을 매설하는 것이 복잡하고 시간이 많이 걸린다. 또한, 종래 기술에 의하면, 해저 이동으로 인해 해양 해저 케이블이 노출되어 자산의 운영 수명에 더 큰 부담이 될 것이다.

특히, 종래 기술에 따르면 해양 해저 케이블의 문제점은 케이블을 최대한 깊이 매립하고 및/또는 해저를 안정화하기 위한 초기 비용과 노력, 각 케이블 설치에 필요한 시간, 해양 해저 케이블이 노출됨에 따라 해양 해저 케이블을 조사하고 개선하는 데 드는 비용과 지속적인 노력 및 지역 어업에 대한 도전이다.

또한 해양 풍력 발전 산업은 수년 동안 각각 고정 위치에서 빠져 나오거나, 해저로 이동하는 해저 전력 케이블과 해양 해저 케이블을 보호하거나 불리한 환경 조건에 의해 영향을 받고 있다. 이러한 시스템은 당 업계에 케이블 보호 시스템(CPS)으로 알려져 있으며, 케이블 시스템과 해양 해저 케이블 각각에 가해지는 기계적 응력과 변형을 줄이도록 설계되었다.

CPS 시스템 및 상기 CPS 시스템을 사용하는 해양 해저 케이블은 각각 몇 가지 단점이 있다. 예를 들어, CPS 시스템은 아이템에 대한 비용이 들며, 각 해양 해저 케이블을 설치하는 데 많은 시간이 필요하고, 새로운 고장 메커니즘을 제공하고, 주어진 상황 및 해양 해저 케이블에 대한 올바른 CPS 선택과 관련된 추가 인터페이스 문제를 제공하고, 1차 보호(CPS와 함께 사용할 수 없음)를 제공하는 데 사용되는 매장 도구에 대한 제한을 제공한다.

따라서 본 출원의 목적은 전술한 결점을 줄이고, 특히 적은 노력과 비용으로 해양 해저 케이블의 설치, 운영 및 유지 보수가 가능한 해양 풍력 단지의 해양 해저 케이블을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1에 따른 해양 해저 케이블을 통한 본 출원의 제1 측면에 따라 해결된다. 해양 해저 케이블은 3 MW와 2.5 GW 사이의 전력 용량을 포함한다. 해양 해저 케이블은 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 가중 요소(weighting element)를 하나 이상 포함한다. 해양 해저 케이블은 적어도 하나의 외장 패키지를 포함한다.

종래 기술과는 대조적으로, 본 출원에 따르면, 전술한 결점은 (종래의 해양 해저 케이블보다) 조밀한(denser) 적어도 하나의 구성요소(들) 및 적어도 하나의 외장 패키지를 갖는 해양 해저 케이블에 의해 적어도 감소된다.

특히, 종래 기술과 달리, 적어도 하나의 가중 요소는, 해저가 이동함에 따라, 해양 해저 케이블이 안정되고 어느 정도의 엄폐물(외부 침략으로부터 보호)로 매립되는 안정화 효과를 제공하도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 외장 패키지는 기계적 스트레스와 변형을 완화하도록 구성된다. 상기 해양 해저 케이블의 설치 및 운영은 적은 노력과 비용으로 수행될 수 있다.

청구된 해양 해저 케이블은 특정 해양 해저 케이블, 특히 해양 풍력 단지에서(만) 사용할 수 있는 전력 해저 케이블이다. 특히, 해양 변전소 또는 해양 풍력 터빈과 같은 해양 장치는, 전력을 추가 장치로 전송하고 및/또는 추가 장치로부터 전력을 수신하기 위해, 이러한 해양 해저 케이블에 연결될 수 있다.

해양 해저 케이블의 전력 용량은 3 MW 내지 2,5 GW이다. 특히, 케이블은 3 MW와 70 MW 사이, 바람직하게는 9 MW 내지 60 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블이거나 70 MW 내지 2.5 GW 사이, 바람직하게는 360 MW와 1500 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블일 수 있다. 해양 해저 케이블은 위에서 설명한 바와 같이 중 전압 또는 고 전압 해양 해저 케이블일 수 있다. 해양 해저 케이블의 길이는 최소 250 m이다. 그 길이는 케이블 유형에 따라 달라질 수 있다. Inter Array 케이블의 길이는 250 m 내지 3000 m이고, Export 케이블의 길이는 5 ㎞ 내지 100 ㎞이다. 본 해양 해저 케이블은 다음과 같은 파라미터를 추가로 특징으로 할 수 있다.

케이블 및 전도체 재료의 크기(MV 케이블 크기: 230 ㎟ 및 1000 ㎟ (전도체의 단면); HV 케이블: 500 ㎟ 및 2000 ㎟(전도체 단면적); 재질: 구리 또는 알루미늄)

또한, 해양 해저 케이블은 각각 해양 해저 케이블 및 해양 해저 케이블 시스템을 가중시키기 위해 적어도 하나의 가중 요소를 포함한다. 바람직하게는, 2개 이상의 가중 요소가 있을 수 있다.

바람직하게는, 특정 해양 풍력 단지를 위한 해양 해저 케이블을 실제로 설계하기 전에, 설치될 상기 해양 풍력 단지 영역의 해저를 평가할 수 있다. 특히 노출된 표면 영역(완전히 노출된 케이블, 부분적으로 매립된 케이블 또는 완전히 매립된 케이블)에 작용하는 힘을 결정하기 위해, 설치하고자 하는 해양 풍력 단지 지역의 해저 이동성(재료 유동성), 특히 MET 해양 조건(바람, 파도, 기후 등)에 대한 평가를 수행할 수 있다. 바람직하게는, 해저 표면에 근접한(20 cm) 주변 해저가 가열되는 것을 방지하기 위해, 케이블은 적어도 1 m, 바람직하게는 1 내지 3 m의 정의된 매립 깊이로 매립되는 것이 바람직하다.

이 평가를 통해, 해양 해저 케이블은 노출될 때 해저 위에(또는 해저 내에) 안정적으로 설계될 수 있으며, 케이블이 자연스럽게 유동화 된 재료를 통해 힘이 동일한 지점까지 가라앉을 수 있는 유체 역학(자립식 텐션)으로 작동할 수 있다. 이러한 힘과 질량이 결정되면, 해양 해저 케이블, 특히 하나 이상의 가중 요소(들) 및/또는 외장 패키지는, 감지된 조건이 합리적으로 충족될 수 있는 동시에 케이블이 그 기능적 디자인을 수행될 수 있도록 설계될 수 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 가중 요소는 추가 충전재에 의해 형성될 수 있다. 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 바람직한 제1 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 가중 요소는 해양 해저 케이블의 적어도 하나의 전도체에 의해 형성될 수 있다. 전도체는 구리로 제작될 수 있다. 해양 해저 케이블에 둘 이상의 전도체가 있는 경우, 모든 전도체를 구리로 제작하는 것이 바람직하다. 구리는 20℃에서 약 8.9 g/㎤의 밀도를 갖기 때문에, 해양 해저 케이블을 가중시키는 데에 특히 적합하다. 적어도 하나의 전도체는 해양 해저 케이블의 코어를 형성할 수 있다.

대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 본 출원의 추가 실시형태에 따르면, 가중 요소는 해양 해저 케이블의 적어도 하나의 차폐물(shielding)에 의해 형성 될 수 있다. 차폐물은 구리 또는 바람직하게는 납으로 제작될 수 있다. 해양 해저 케이블은 케이블의 코어를 형성하는 하나 이상의 전도체(들)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전도체(들)는 예를 들어 절연 플라스틱 재료로 만들어진 절연 층에 의해 둘러싸일 수 있다. 절연 층은 전기 차폐물로 둘러싸일 수 있다. 가중된 해양 해저 케이블을 제공하기 위해, 차폐물을 구리 또는 바람직하게는 납으로 제작하는 것이 제안된다. 구리의 밀도는 20℃에서 약 8.9 g/㎤이지만, 납은 20℃에서 약 11.3 g/㎤의 밀도로 인해 선호된다. 또한 특히 납은 물 침투에 대한 보증을 제공한다.

해양 해저 케이블의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 가중 요소는 20℃에서 밀도가 적어도 7.5 g/㎤인 재료로 만들어진 적어도 하나의 층을 갖는 적어도 하나의 외장 패키지에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 외장 층은 강재의 가중 요소를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 층은 각각 하나 이상의 강재 로프(들) 또는 케이블(들)을 포함할 수 있다. 강재는 20℃에서 약 7.8 g/㎤의 밀도로 인해 선호된다. 바람직하게는, 각각 강재 로프와 케이블이 있는 두 개 이상의 외장 층이 제공될 수 있다. 적어도 하나의 외장 층은 차폐 층을 둘러쌀 수 있다(예를 들어, 추가 절연 층에 의해 분리됨).

바람직하게는, 해양 해저 케이블의 가중을 최적화하기 위해, 적어도 하나의 전도체는 구리로 만들어질 수 있고, 적어도 하나의 차폐물은 납으로 만들어질 수 있으며, 2개 이상의 외장 층에 각각 강재 로프가 제공될 수 있다.

또한, 해양 해저 케이블의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 단일 (외장) 층으로 형성될 수 있다. 단일 층은 긴 가설 길이 또는 짧은 가설 길이를 가질 수 있다. 이에 의해, 긴 가설 길이는 1.5 내지 4 m, 바람직하게는 2 내지 3 m이고, 짧은 가설 길이는 1 내지 2.5 m, 바람직하게는 1,2 내지 2 m 사이이다. 이러한 외장 층은 해양 해저 케이블에 가해지는 기계적 응력과 변형을 완화하는 데 특히 적합하다.

또한, 외장 층은 3 내지 5 ㎜ 사이의 바람직한 두께를 가질 수 있다.

본 출원의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층에 의해 형성될 수 있다. 2개의 층은 동일한 가설 방향을 가질 수 있고, 바람직하게는 상이한 가설 각도를 가질 수 있다. 가설 각도의 차이는 최대 45°이다. 예를 들어. 가설 방향은 동일하지만 가설 각도가 다른 2개의 (외장) 층은, 두 가지 모드의 응력 완화를 제공하는 이점이 있다. 2개의 층은 바람직하게는 긴 가설 길이 또는 짧은 가설 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.

다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층에 의해 형성될 수 있다. 두 층은 같은 가설 방향과 같은 가설 각도를 가질 수 있다. 가설 각도는 30 내지 75°, 바람직하게는 40 내지 60°일 수 있다. 동일한 가설 방향과 동일한 가설 각도를 가진 두 개의(외장) 층은 (가설 각도가 다른 두 층보다) 더 나은 두께와 응력 방출을 제공하는 이점이 있다. 2개의 층은 바람직하게는 긴 가설 길이 또는 짧은 가설 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.

본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 다른 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(꼬인)(강재) 로프를 갖는 2개의(인접한)(외장) 층으로 형성될 수 있다. 두 층은 반대 가설 방향을 가질 수 있다. 가설 방향이 반대인 두 개의(외장) 층은 비틀림 응력을 완화할 수 있다는 장점이 있다(가설 방향이 동일한 두 층에 비해). 2개의 층은 서로 다르거나 동일한 가설 각도 및/또는 긴 가설 길이 또는 짧은 가설 길이를 가질 수 있음을 이해해야 한다.

또한, 추가 실시형태에 따르면, 외장 패키지는 특히 각각이 복수의(강재) 로프를 갖는 3개의 층(인접한)(외장) 층으로 형성될 수 있다. 3개의 층은 바람직하게는 상이한 가설 길이를 갖는 카운터 가설 방향을 가질 수 있다.

본 출원에 따르면, 외장 패키지는 20℃에서 적어도 5 g/㎤의 밀도를 가진 가중 요소로 사용되어 안정화 효과를 제공하는 동시에 해양 해저 케이블에 부과되는 응력 및 변형을 완화하도록 구성된다.

본 출원의 또 다른 측면은 해양 풍력 단지이다. 해양 풍력 단지는 이전에 설명한 해양 해저 케이블 중 하나 이상에 의해 서로 전기적으로 연결된 두 개 이상의 해양 장치를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 해양 풍력 단지는 이전에 설명한 해양 해저 케이블 중 하나 이상에 의해 서로 전기적으로 연결된 하나의 해양 장치 및 하나의 육상 장치를 포함한다.

본 출원에 따른 해양 풍력 단지의 일 실시형태에 따르면, 해양 장치는 풍력 터빈일 수 있다. 대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 해양 장치는 해양 변전소일 수 있다. 대안적으로 또는 바람직하게는 추가적으로, 육상 장치는 육상 변전소일 수 있다.

재생 가능 에너지원에서 전기 에너지를 제공하기 위해, 적어도 하나의 풍력 터빈을 갖춘 해양 풍력 단지가 점점 더 많이 사용되고 있다. 풍력 터빈은 특히 운동 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 적합하다. 특히 해양 위치는 일반적으로 상대적으로 지속적인 바람 조건과 높은 평균 풍속이 특징이므로, 점점 더 이른바 해양 풍력 해양 풍력 단지가 건설된다.

해양 풍력 단지는 복수의 풍력 터빈과 같은 복수의 해양 장치 및 해양 풍력 단지가 육상 변전소에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 해양 변전소를 포함한다. 궁극적으로 육상 변전소는 공공 전력망에 연결될 수 있다. 두 개의 해양 장치 간에 전기 에너지를 전송하기 위해, 중 전압 또는 고 전압 케이블이 앞서 설명한 해저 케이블의 형태로 배치된다.

본 출원의 또 다른 측면은 적어도 하나의 해양 장치를 추가의 해양 장치 또는 육상 장치 중 하나 이상과 전기적으로 연결하기 위한 이전에 설명된 해양 해저 케이블의 사용이다.

케이블, 단지 또는 용도의 특징들이 서로 자유롭게 결합될 수 있다. 특히, 발명의 설명 및/또는 종속 청구항의 특징은, 종속 항의 특징이 완전히 또는 부분적으로 회피되는 경우에도, 독립적으로 독창적이거나 서로 자유롭게 결합할 수 있다.

본 특허 출원의 이러한 측면 및 다른 측면은 다음 도면을 참조하여 명백해지고 설명될 것이다. 위에 제시된 본 출원 및 그 예시적인 실시형태의 특징은 또한 서로 가능한 모든 조합으로 개시되는 것으로 이해된다.

도 1은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 일 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 2는 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 3은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다.
도 4는 본 출원에 따른 해양 풍력 단지의 일 실시형태의 개략도이다.
다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

도 1은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(100)의 일 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 해양 해저 케이블(100)은 해양 풍력 발전 단지에서 사용되도록 구성된다(도 4 참조). 해양 해저 케이블(100)은 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량을 갖는다. 특히, 케이블은 3 MW 내지 70 MW 사이, 바람직하게는 9 MW 내지 60 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 MV(중 전압) 해양 해저 케이블이거나 70 MW 내지 2,5 GW, 바람직하게는 360 MW 내지 1500 MW 사이의 전력 용량을 포함하는 HV(고 전압) 해양 해저 케이블일 수 있다. 바람직하게는, 해양 해저 케이블(100)은 중 전압 케이블 또는 고 전압 케이블이다. 예를 들어, 해양 해저 케이블(100)은 제1 해양 장치(도시되어 있지 않음)와 다른 해양 장치(도시되어 있지 않음) 사이에 가설될 수 있다.

본 예에서, 해양 해저 케이블(100)은 단상 전도체(102) 형태의 전기 전도체(102)를 포함한다. 단상 전도체는 단일 전도체 요소(도 1에 도시되어 있는 바와 같이) 또는 2개 또는 그 이상의 전도체 요소(도시되어 있지 않음)(예를 들어 분할된 전도체, 압축 전도체 등)에 의해 형성될 수 있음을 이해해야 한다.

또한, 도시된 해양 해저 케이블(100)은 전도체(102)를 둘러싸는 (전기적) 절연 층(104)을 갖는다. 도 1에서 더 알 수 있는 바와 같이, 해양 해저 케이블(100)은 전기 절연 층(104)을 둘러싸는 차폐 층(106)의 형태의 적어도 하나의 차폐물(106)을 포함한다.

또한, 단일 외장 층(108) 형태의 외장 패키지(108)가 차폐물(106)을 둘러싼 다. 차폐물(106)과 외장 패키지(108) 사이에 추가의(도시되지 않음) 격리 층이 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 외장 패키지(108)는 복수의 로브(112)와 케이블로 각각 형성된다. 또한, 외장 패키지(108)는 현재 외피(110)에 의해 둘러싸여 있다.

또한, 해양 해저 케이블(100)의 결함(imperfection)을 제거하고, 해양 해저 케이블을 가중(weight)하기 위해, 충전재 특히 고밀도(예를 들어 20℃에서 적어도 5 g/㎤)의 충전재(도시되어 있지 않음)가 제공될 수 있다.

위상 전도체(102)와 절연 층(104) 사이에는, 내부(도시되지 않음) 반도체 층이 배치될 수 있다. 또한, 절연 층(104)과 차폐 층(106) 사이에 외부 반도체 층(도시되지 않음)이 배치될 수 있다.

본 해양 해저 케이블(100)은, 외장 패키지(108) 및 20℃에서 각각이 적어도 5 g/㎤의 밀도를 갖는 하나 이상의 가중 요소(들)(102, 106, 108, (및 112))를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 예에서, 전도체(102)는 구리로 만들어지고, 차폐물(106)은 구리로 만들어지고, 로프(112)는 강으로 제작되어 있다. 다시 말해서, 3 개의 가중 요소(102, 106, 108 (및 112))가 제공되며, 여기서 각 가중 요소(102, 106, 108 (및 112))의 밀도는 20℃에서 적어도 7.5 g/㎤이다.

CPS 시스템을 사용할 필요성을 피하기 위해, 본 해양 해저 케이블(100)은 기계적 스트레스 및 변형을 완화하도록 구성된 외장 패키지(108)를 포함한다. 보다 구체적으로, 해양 해저 케이블(100)은 복수(예를 들어 5 내지 20개)의 강철 로프(112)를 갖는 단일 외장 층(108)을 가지며, 여기서 층(108)(즉, 강철 로프(112))은 긴 가설 길이(예를 들어, 2 내지 3 m)를 갖는다. 적용의 다른 변형에 따르면, 외장 층은 짧은 가설 길이(예를 들어, 1.2 내지 2 m)를 가질 수 있음을 이해해야 한다.

도 2는 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(200)의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 반복을 피하기 위해, 아래에서 도 1의 실시형태와 도 2의 실시형태 사이의 차이점이 본질적으로 설명된다. 해양 해저 케이블(200)의 다른 구성요소에 대해서는 위의 예를 참조한다.

도시된 해양 해저 케이블(200)은 전기 차폐물(206)을 포함한다. 본 경우에, 전기 차폐물(206)은 납으로 제작되었다. 납은 구리보다 밀도가 높다는 장점이 있다. 또한, 납은 침수에 대한 보증도 제공할 수 있다.

또한, 외장 패키지(208, 214)는 2개의 외장 층(208, 214)을 포함한다. 각각의 외장 층(208, 214)은 강철로 만들어진 복수의 로프(210, 216)를 포함한다. 바람직하게는, 제1 층(208)은 짧은 가설 길이를 가질 수 있고, 제2 층(214)은 긴 가설 길이를 가질 수 있다.

또한, 2개의 응력 완화 모드를 제공하기 위해, 2개의 층(208, 214)은 동일한 가설 방향 및 상이한 가설 각도를 가질 수 있다.

본 출원의 다른 변형에 따르면, 2개의 층은 동일한 가설 방향 및 동일한 가설 각도를 가지거나, 반대 가설 방향 및 동일하거나 상이한 가설 각도를 가질 수 있음을 이해해야 한다.

도 3은 본 출원에 따른 해양 해저 케이블(300)의 추가 실시형태의 개략도, 특히 단면도이다. 반복을 피하기 위해, 이하에서는 도 3의 실시형태와 도 1 및 2의 실시형태 간의 차이점을 본질적으로 설명한다. 해양 해저 케이블(300)의 다른 구성요소에 대해서는 위의 예를 참조한다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 해양 해저 케이블(300)의 외장 패키지(308, 314, 318)는 3개의 외장 층(308, 314, 318)을 포함한다. 각각의 외장 층(308, 314, 318)은 복수의 강재 로프(312, 316)를 포함한다. 바람직하게는, 제1 층(308)은 짧은 가설 길이를 가질 수 있고, 제2 층(314)은 긴 가설 길이를 가질 수 있으며, 제3 층은 짧은 가설 길이를 가질 수 있다.

3개의 층(308, 314, 318)은, 설치 및/또는 작동 중에, 해양 해저 케이블(300)에 가해지는 기계적 스트레스 및 변형의 완화를 최적화하기 위해, 카운터 가설 방향을 가질 수 있다.

예를 들어, 제1 층(308)은 제1 가설 방향을 가질 수 있고, 제2 층(314)은 제1 가설 방향과 반대인 제2 가설 방향을 가질 수 있으며, 제3 층(318)은 제2 가설 방향과 반대인 제3 가설 방향(그리고 제1 가설 방향과 동일한 방향)을 가질 수 있다. 가설 각도는 동일하거나 다를 수 있음을 이해해야 한다.

본 출원의 다른 변형에 따르면, 해양 해저 케이블은 전술한 바와 같이 구성 될 수 있는 4개 이상의 외장 층을 포함할 수 있다는 것을 추가로 이해해야 한다.

도 4는 본 출원에 따른 해양 풍력 단지(430)의 일 실시형태의 개략도이다. 해양 풍력 단지(430)는 복수의 해양 장치(432, 434)를 포함한다. 해양 풍력 단지(430)는 특히 적어도 하나의 변압기(438)를 구비하는 적어도 하나의 해양 변전소(432)와 복수의 풍력 터빈(434)을 포함한다. 모든 풍력 터빈(434)은 실질적으로 동일하게 설계될 수 있다. 풍력 터빈(434)은 바람의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다.

풍력 터빈(434)은 바람직하게는 적어도 하나의 스트링 형태로 배열될 수 있다. 스트링은 전기적으로 직렬로 연결된 둘 이상의 풍력 터빈(434)을 포함한다. 바람직하게는, 복수의 스트링이 제공될 수 있다. 스트링의 일 단부는 적어도 하나의 해양 해저 케이블(400.1)을 통해 해양 변전소(432)에 전기적으로 연결될 수 있다.

스트링의 다른 단부(도시되어 있지 않음)는 다른 스트링의 한쪽 끝에 전기적으로 연결될 수 있다. 풍력 단지가 정상적으로 작동하여 네트워크 오류가 없는 경우, 이 전기 연결을 개방하거나 분리할 수 있다. 두 스트링 중 하나에서 네트워크 오류가 발생하면, 전기 연결(루프 연결이라고도 함)을 닫아, 이 연결(예를 들어 해양 해저 케이블로 형성된)을 통해 전력을 전송할 수 있다.

해양 변전소(432)는 적어도 하나의 추가 해양 해저 케이블(400.2)에 의해 육상 변전소(436)에 전기적으로 연결된다. 육상 변전소(436)는 전력을 (공용) 그리드(440)로 공급하도록 구성된다.

해양 해저 케이블들(400.1, 400.2)은 전술한 해양 해저 케이블(100, 200 또는 300)과 유사하게 형성된다.

Claims

해양 풍력 단지(430)의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)로,
- 3 MW 내지 2.5 GW 사이의 전력 용량,
- 20℃에서 밀도가 적어도 5 g/㎤인 적어도 하나의 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318), 및
- 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
제1항에 있어서,
- 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)의 적어도 하나의 전도체(102, 202, 302)에 의해 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)가 형성되고,
- 상기 전도체(102, 202, 302)는 구리로 제작되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)의 적어도 하나의 차폐물(106, 206, 306)에 의해 가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)가 형성되고,
- 상기 차폐물(106, 206, 306)은 구리 또는 납으로 제작되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
가중 요소(102, 106, 108, 202, 206, 208, 214, 302, 306, 308, 314, 318)는, 20℃에서 밀도가 적어도 7.5 g/㎤인 재료로 제작된 적어도 하나의 층(108, 208, 214, 308, 314, 318)을 구비하는 적어도 하나의 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 단일 층(102)에 의해 형성되고,
- 상기 단일 층(102)은 긴 가설 길이 또는 짧은 가설 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
- 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 2개 층(208, 214)에 의해 형성되고,
- 상기 2개 층(208, 214)은 동일한 가설 방향 및 다른 가설 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
- 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 2개 층(208, 214)에 의해 형성되고,
- 상기 2개 층(208, 214)은 동일한 가설 방향 및 동일한 가설 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
- 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 2개 층(208, 214)에 의해 형성되고,
- 상기 2개 층(208, 214)은 반대의 가설 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
- 외장 패키지(108, 208, 214, 308, 314, 318)는 3개 층(308, 314, 318)에 의해 형성되고,
- 상기 3개 층(308, 314, 318)은 다른 가설 길이를 갖는 카운터 가설 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 해양 해저 케이블.
해양 풍력 단지(430)로,
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있는 적어도 2개의 해양 장치(432, 434),
및/또는
- 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있는 하나의 해양 장치(432, 434) 및 하나의 해양 장치(436)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 풍력 단지.
적어도 하나의 해양 장치(432, 434)를 추가의 해양 장치(432, 434) 또는 육상 장치(436)에 전기적으로 연결하기 위한, 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 해양 해저 케이블(100, 200, 300, 400.1, 400.2)의 용도.