Vannbarrieresystem for polymere HVAC og HVDC sjøkabler

Hovedmålet til dette prosjektet har vært å kvalifisere og verifisere robuste og kostnadseffektive sjøkabeldesign spesielt rettet mot offshore nett- og vindinstallasjoner. Dette prosjektet er en videreføring av to tidligere NFR-støttede prosjekt hvor hovedmålet også var å finne en erstatning for blykappe som fortsatt er den rådende løsningen for vannbarriere i høyspente sjøkabler. De tidligere prosjektene har gått på å etablere egnede metoder for måling av data for å kunne beregne vannpermeabiliteten ved ulike forhold for polymere kappematerialer. Unike data for et utvalg av aktuelle polymere materialer er oppnådd. Ut fra disse målte egenskaper så har beregninger for vanninntrengning i ulike mulige konstruksjoner under ulike aktuelle fysiske forhold blitt utført. Numeriske regnemodeller har blitt utviklet for dette. Den grunnleggende ideen er at vannbarrieren skal være god nok i sjøkabelens levetid. Viktig motivasjoner i utviklingen av en erstatning for bly som vannbarriere er miljøaspektet, vekt og kapasitet under transport og mekanisk belastning under utlegging. I dette prosjektet så har vi en ekstra motivasjon, nemlig at det er behov for en konstruksjon, med vannbarriere inkludert, som tåler dynamikk og som derved er egnet til bruk i for eksempel til vindmølleinstallasjoner til havs. At det anvendte spenningsnivået i slike anlegg ønskes på et stadig høyere nivå gir utviklingen av ny dynamisk vannbarriere ytterligere aktualitet. Et annet aktuellt område er dynamiske kabler for elektrifisering av oljeinnstallasjoner til havs. Bly vil være uegnet til dette uansett da dette materialet har utilstrekkelige mekaniske egenskaper med hensyn til dynamikk. Verifisering av data i tidligere prosjekt er en viktig del av dette prosjektet. I dette prosjektet har vi følgende delmål angående konstruksjon og egenskaper: - Identifisere design og produsere fullskala sjøkabler - Etablere levetidskriterier for våte design - Evaluere langtidseffekt av dynamisk mekanisk påkjenning - Avdekke barrieresystemenes robusthet mot temperatur og hydrostatisk trykk - Verifisering av fullskala design - Videreutvikle barrierefolie for tøffe termomekaniske påkjenninger To prøveproduksjoner på fullskala sjøkabler med design utviklet i dette prosjektet ble gjennomført tidlig i dette prosjektet, både for test på selve produksjonsprosesses og for produksjon av objekter for videre testing. Dette har gjort det mulig å gjennomføre aktiviteter for å oppfylle delmål. Aldringstester for etablering av levetidskriterier som studie av vanntrevekst ved ulik relativ fukt, måling av fukttransport i fullskala barrieredesign, elektrisk og mekanisk testing på produserte objekter er eksempler på utprøving som er gjennomført. Testutstyr og oppsett er spesiallaget for dette med gode resultater. Noen av disse testene er fortsatt pågående for at ytterligere data skal oppnås. Forsøk med vanninntrenging i konstruksjon med hensyn til vanntrevekst og elektrisk holdfasthet har gitt meget tilfredstillende resultater. En dynamisk konstruksjon basert på data fra dette prosjektet er levert oljeinstallasjon i Nordsjøen.

Den overordnede ideen med prosjektet er å teste og verifisere vannbarrierematerialer og design som nylig er utviklet for HVAC og HVDC polymere sjøkabler i fullskala. Det skal tas utgangspunkt i materialene og ulike design som er utviklet og patentert i pr osjektet "Utvikling og evaluering av ulike barrieresystem for statiske og dynamiske sjøkabler" (192900/S60) som blir avsluttet i 2012. Slike barrieresystem kan revolusjonere det tradisjonelle sjøkabeldesignet som er i bruk i dag, og gjøre for eksempel bru k av blykappe unødvendig. Hvorfor er det nødvendig med et barrieresystem for vann? Tradisjonelt er en metallisk ytterkappe brukt for å beskytte høyspentkabler mot fuktinntrengning til isolasjonssystemet. For landkabler er dette typisk et aluminiums lamina t som er 0,2 mm tykt. For sjøkabler blir det vanligvis benyttet et 3,5 mm tykt blylag. Fuktighet i masseimpregnerte eller olje-papir isolerte sjøkabler er spesielt kritisk da det kan gå kort tid (uker) fra vanninntrenging oppstår til kabelfeil. For polyme re kabelsystemer kan tiden fra skade på den metalliske vannbarrieren til kabelfeil ta flere år. Det derfor nødvendig med en vannbarriere eller et barrieresystem for å sikre en tilstrekkelig lang levetid. Det forventes en levetid på minst 40 år for sjøkabl er. Utfordringene ligger i å oppfylle alle ønskede egenskaper med konseptet under utvikling: - Mekanisk robust - Lav vekt - Svært gode vannbarriereegenskaper - Miljøvennlig - Lave kostnader Dynamisk mekanisk påkjenning kan føre til utmatting og skade på kabelsystemer med en tradisjonell metallisk ytterkappe (for eksempel en tykk blykappe). Dynamisk belastning under vanlig drift kan også påkjennes kabler for elektrifisering av oljeinstallasjoner på norsk sokkel. Det er et klart behov for alternative kappe løsninger og kappesystem som er mer robuste for for slike påkjenninger. Et lettere konstruksjon , uten bly, vil øke kapasitet ved transport og minske mekanisk belastning under utlegging på dypt vann.