Система для передачи переменного тока на сверхдальние расстояния
Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности подачи большой до нескольких МВт мощности переменного тока, на большие более 150 км расстояния. Система для эксплуатации подводных электрических нагрузок или нагрузок, получающих электропитание по подводному кросс-кабелю, в частности, подводных нагрузок высокой мощности, содержит подводный протяженный кабель переменного тока или подводный кросс-кабель, разделенный на по меньшей мере два участка, соединенные последовательно, причем каждый участок имеет длину в пределах максимальной длины для стабильного электропитания при эксплуатационных уровне мощности и частоте для этого участка. Соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, двигатель-генераторный блок размещен по меньшей мере в одном корпусе. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оборудованию, расположенному под водой на большом расстоянии от материка или надводных локаций, в частности, к оборудованию для подпора текучей среды, требующему большой электрической мощности переменного тока, а также к другому оборудованию различных типов.
Предпосылки создания изобретения и уровень техники
Эксплуатация электрических нагрузок под водой является проблематичной. Необходимо предотвращать попадание воды и справляться с очень высокими давлениями. Вдобавок к ожидаемым электрическим эффектам, таким как высокие потери и очень высокое емкостное сопротивление во вполне или почти электролитической среде морской воды, а также вследствие эффекта Ферранти и эффектов электрического резонанса, необходимо регулировать подскоки и пульсации, связанные с электронным управлением питанием.
Проблемы нарастают при увеличении уровня мощности, поэтому наиболее проблематичной является эксплуатация подводного оборудования, потребляющего большую мощность, такого как подводное оборудование для повышения давления, типа подводных компрессоров, подводных многофазных насосов и подводных насосов. Проблемы нарастают с увеличением длины подводного протяженного кабеля, с повышением напряжения, частоты и емкостного сопротивления.
В настоящее время достижимой является протяженность под водой длиной около 40 км для мощности около 20 МВт при передаваемой частоте 100-200 Гц и напряжении около 100 кВ, подходящих для работы компрессоров под водой без слишком высоких омических потерь или электрической нестабильности. Однако патентные заявки NO 20111233 и PCT/EP 2011/065797, обе на имя настоящего заявителя, обеспечивают технологию, которая может работать при дальности подводного протяжения до 150-200 км для подводных нагрузок большой мощности, таких как компрессоры и многофазные насосы. Это достигается благодаря относительно низкой передаточной частоте, около 50-60 Гц, и повышению фактической рабочей частоты рядом с подводным оборудованием.
Технология, раскрытая в NO 20111233 и PCT/EP 2011/065797, подразумевает, что установка подводного электронного управления питанием, подводный ПРС (VSD) (VSD), который является большим, дорогостоящим и ненадежным в эксплуатации, заменяется другим устройством. В зависимости от рабочих параметров и нагрузки максимальная достижимая длина подводной протяженности составляет около 150 км.
В NO 20111233 упоминается, а в WO 2009/015670 (Сименс) раскрывается вариант использования подводного ПРС (VSD)-привода с регулируемой скоростью (также называемый частотно-регулируемым приводом ЧРП (VFD) и другими определениями) на дальнем конце кабеля, однако этот вариант сложен, дорог и, как оказалось, ненадежен. Причиной отсутствия надежной работы подводного ПРС (VSD), несмотря на высокое качество каждого из его компонентов, считается сложность и большое количество компонентов, в результате очень малая вероятность отказа каждого из большого числа компонентов приводит к значительному риску отказа всей системы.
Ни одно из существующих решений, упомянутых выше, не считается способным передавать большую мощность, до нескольких МВт мощности переменного тока, например, 150 МВт, на расстояния более 150 км без вышеуказанных эффектов, ухудшающих электроснабжение. Длину ограничивают несколько эффектов и факторов, такие как размер трансформаторов и минимально достижимое напряжение и частота. Увеличение размеров оборудования может спровоцировать усиление проблем, например, увеличение площади поперечного сечения проводника может увеличить емкостное сопротивление и эффект Ферранти, что разрушает изоляцию и делает систему нестабильной.
Некоторые существующие подводные нефтяные месторождения, а также многие еще неразведанные, располагаются на расстоянии, превышающем 150 км от материка или платформ. Существует потребность даже в более длинных подводных магистралях, что, в данном контексте, означает возможные расстояния, превышающие 150 км, например, 600 км, и целью настоящего изобретения является удовлетворение указанной потребности.
Сущность изобретения
Изобретение предусматривает систему для эксплуатации подводных электрических нагрузок или нагрузок, потребляющих энергию по подводному кросс-кабелю переменного тока, в частности, для подводных нагрузок большой мощности. Система отличается тем, что содержит подводный протяженный кабель переменного тока или подводный кросс-кабель, разделенный, по меньшей мере, на два участка подводного кабеля, соединенные последовательно, каждый участок имеет длину, допустимую для стабильной эксплуатации, соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, двигатель-генераторный блок размещен в по меньшей мере одном корпусе.
Признак «соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью», означает, что энергия генерируется генератором для каждого нового участка кабеля, соединенного последовательно, при этом электрические проблемы, рассмотренные ранее и подлежащие рассмотрению ниже, по существу, не передаются от одного участка протяженного кабеля к следующему. Участок протяженного кабеля, подходящий к концу на берегу или на поверхности воды - ближний конец или ближний участок протяженного кабеля, соединен с двигателем и приводит в действие двигатель двигатель-генераторного блока. Участок протяженного кабеля, отдаленный от ближнего конца на берегу или на поверхности воды -дальний конец или дальний участок протяженного кабеля, соединен с генератором и получает энергию, генерируемую двигатель-генераторным блоком между указанными участками. Ближний и дальний концы или участки кабеля не имеют электрического соединения, что означает, что эффект Ферранти - пики, резонансы и другие подскоки или электрические проблемы индуцированного напряжения не передаются от одного участка кабеля к следующему. По существу, между участками, соединенными последовательно, отсутствует электрическое соединение, можно сказать, что они электрически изолированы. Двигатель-генераторный блок не обязательно содержит какой-либо материал для электрической изоляции между двигателем и генератором, так как соединение между двигателем и генератором механическое, гидравлическое и/или магнитное. Двигатель-генераторный блок обеспечивает индуктивность системы, что является важным качеством, обеспечивающим стабильность системы. Подводный протяженный кабель или подводный кросс-кабель может быть разделен на два, три, четыре или более участка протяженного кабеля, соединенных последовательно. Понятие «подводный протяженный кабель» означает подводный кабель, подающий электрическую энергию к подводным нагрузкам, таким как подводные компрессоры и насосы. Понятие «подводный кросс-кабель» означает: кабель, ближний и дальний конец которого расположены над водой или на берегу, а сам кабель проходит под водой длинное расстояние, которое может превышать максимально возможное на сегодняшний день расстояние для передачи переменного тока, как объяснялось ранее. Подводный кросс-кабель может быть использован для пересечения океана или участка фьордов. Понятие «каждый участок имеет длину, допустимую для стабильной эксплуатации», означает в контексте изобретения стабильную эксплуатацию при преобладающих условиях работы или проектных условиях. Двигатель-генераторный блок является блоком предпочтительно роторного типа, выбранным среди прочего ввиду хорошей эффективности, однако альтернативно может быть другого типа, например, двигатель-генераторным блоком линейного типа. Подводный электрический протяженный кабель или подводный кросс-кабель должен быть поделен на участки такой длины, чтобы каждый участок мог работать стабильно, например, максимально 100, 150, 200 или 250 км для каждого участка для стандартного нагнетающего давление оборудования, работающего под водой, в зависимости от мощности и частоты, а также от других факторов, что раскрыто в настоящем документе. Для кросс-кабелей, соединяющих сети, напряжение и мощность могут быть намного выше, чем для подводных нагрузок, и максимальная длина для обеспечения стабильной эксплуатации может оказаться низкой, например, около 10 км, но обычно составляет 20, 50 или 100 км. Максимальная длина участка также зависит от требуемого резервирования, например, деление уровня мощности путем обеспечения двух или более параллельных кабелей для критически важных применений позволяет освоить более длинные участки. По меньшей мере, один корпус двигатель-генераторного блока изолирует двигатель и генератор от окружающей воды, этот корпус, предпочтительно, является корпусом под давлением, по меньшей мере, рассчитанным на внешнее давление, если он наполнен газом, и предпочтительно является рассчитанным на низкое давление корпусом, называемым «кожух», если он наполнен жидкостью, а давление компенсирует внешнее давление морской воды. Если в качестве жидкости используют нефть, то также обеспечивается электрическая изоляция, смазывание подшипников и охлаждение двигателя и генератора.
Предпочтительно двигатель-генераторный блок содержит общий вал. В данном контексте понятие «общий вал» также включает в себя любые связанные или собранные валы, содержащие части или секции, соединенные или объединенные жестким, гибким или другим соединением, так что индивидуальные валы двигателя и генератора вращаются с одинаковой скоростью. Двигатель-генераторный блок с общим валом может быть удобно расположен в одном корпусе под давлением, с меньшим количеством подшипников и соединений. Отношение частот двигателя и генератора может быть 1:1 или с повышением, или понижением частот путем выбора числа полюсов соответственно. По меньшей мере, один корпус под давлением может содержать компенсатор давления. Двигатель-генераторный блок может содержать механическую передачу, однако это не является предпочтительным вследствие высокого трения, более низкой надежности и увеличивающихся требований к эффективности системы. Двигатель-генераторный блок может содержать гидравлическое соединение двигателя и генератора или соединение через передачу. В принципе могут быть использованы любые соединительные средства двигателя и генератора без передачи электрических аномалий от одного участка кабеля к следующему. Двигатель-генераторный блок может быть размещен в общем корпусе под давлением или в отдельных корпусах под давлением. Более подробную информацию по роторным двигатель-генераторам можно найти в NO 20111233, а содержание NO 20111233 включено в настоящий документ по ссылке. Согласно NO 20111233 двигатель-генераторный блок используют только на дальнем конце подводного протяженного кабеля, согласно настоящему изобретению его применяют между последовательно соединенными участками подводного протяженного кабеля с целью увеличения максимальной длины подводного протяженного кабеля для подводных нагрузок, потребляющих переменный ток.
Предпочтительно каждый из двигателя и генератора содержит более 2 полюсов, например, 4, 6, 8, 12 или 24 полюса, с целью сокращения скорости вращения и, тем самым, потерь от трения. Трение также можно уменьшить за счет увеличения зазора между ротором и статором. Однако возможное количество полюсов и возможные зазоры будут зависеть от многих факторов, таких как размер, коэффициент мощности, длина участков кабеля, уровень мощности и другие факторы, для каждого конкретного случая и каждого двигатель-генераторного блока. Нахождение наилучшего решения в каждом конкретном случае - это вопрос оптимизации.
В предпочтительном варианте осуществления двигатель-генераторный блок в системе согласно изобретению содержит электрический двигатель высокого напряжения, например, «Моторформер» (ЭйБиБи) (Motorformer (ABB)), и/или генератор высокого напряжения, например, «Поверформер» (Альстом) (Powerformer (Alstom)), оба номинально могут иметь диапазон напряжений 30-150 кВ и диапазон мощности 40-200 МВт. Это может исключить трансформаторы и, кроме того, сократить электрические потери. В двигателях и генераторах высокого напряжения кабели высокого напряжения, такие как кабели высокого напряжения, используемые для передачи мощности, применяют вместо традиционных брусков статора или катушек статора, что позволяет получать высокую мощность, в частности, высоковольтную мощность, непосредственно через витки. Однако необходимо значительно развивать работу для того, чтобы адаптировать двигатели и генераторы высокого напряжения к морским условиям.
В одном из вариантов осуществления система содержит двигатель-генераторные блоки с бесконтактными магнитными подшипниками. Магнитные подшипники позволяют сократить потери на трение также потому, что может быть использован газонаполненный корпус под давлением. Более подробно это раскрыто в патентной заявке NO 20110396, на имя настоящего заявителя, а содержание указанной публикации включено в настоящий документ по ссылке.
Система содержит одну или более из нагрузок: подводный компрессор, подводный многофазный насос, подводный насос, систему управления, систему обогрева теплоспутником, привод клапана, пункт обработки продукции, источник бесперебойного питания, выпрямитель, береговую или надводную точку сети или нагрузку на дальнем конце кабеля и другие нагрузки. Система согласно настоящему изобретению может обеспечивать основной источник питания или аварийный источник питания для всех без исключения объектов из указанного оборудования и систем, в различных количествах, упрощая общую систему. Например, используя электрическую энергию, генерируемую генераторами системы для работы системы обогрева теплоспутником, расположенной вдоль подводной линии трубопровода, можно исключить метанольные или гликольные системы, используемые для ингибирования процесса гидратации, что очень благоприятно при разработке отдаленных подводных участков, для которых протяженный кабель и трубопроводы могут быть расположены более или менее параллельно, с мощностью, отбираемой от генераторов вдоль трубопровода.
Изобретение также предусматривает способ компоновки системы для эксплуатации подводных электрических нагрузок или других нагрузок, потребляющих энергию через подводный кросс-кабель переменного тока, в частности, подводных нагрузок высокой мощности, отличающийся тем, что производят разделение подводного протяженного электрического кабеля или подводного кросс-кабеля, по меньшей мере, на два участка, соединенных последовательно, причем каждый участок имеет длину, подходящую для стабильной эксплуатации, путем расположения двигатель-генераторного блока между участками таким образом, что двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, а двигатель-генераторный блок размещен по меньшей мере в одном корпусе.
Подводный электрический протяженный или кросс-кабель должен быть разделен на участки такой длины, чтобы каждый участок мог стабильно эксплуатироваться, например, максимально 10, 20, 50, 100, 150 или 250 км для каждого участка, в зависимости от мощности и частоты, а также от других факторов, как объясняется или упоминается в настоящем документе.
Также изобретение предусматривает применение способного работать под водой электрического двигатель-генераторного блока для разделения подводного электрического протяженного кабеля переменного тока или подводного кросс-кабеля переменного тока на участки такой длины, чтобы каждый мог стабильно эксплуатироваться.
Изобретение также обеспечивает подводный протяженный или подводный кросс-кабель для переменного тока, отличающийся тем, что данный кабель разделен, по меньшей мере, на два участка, соединенных последовательно, каждый участок имеет длину, допустимую для стабильной эксплуатации, соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, а двигатель-генераторный блок размещен, по меньшей мере, в одном корпусе. Каждый участок максимально может быть 10, 20, 50, 100, 150, 200 или 250 км, в зависимости от мощности и частоты и других факторов, объясненных или упомянутых в настоящем документе.
Кроме того, изобретение обеспечивает систему для эксплуатации подводных электрических нагрузок или нагрузок, получающих электропитание по подводному кросс-кабелю, в частности, для подводных нагрузок высокой мощности, а также для обеспечения бесперебойного режима потока для транспортировки углеводородов или другой текучей среды по подводному трубопроводу. Данная система отличается тем, что содержит:
подводный протяженный кабель или подводный кросс-кабель, состоящий из одного участка или разделенный на два или более участка, соединенных последовательно, причем каждый участок имеет длину, допустимую для стабильной эксплуатации;
двигатель-генераторный блок, расположенный так, чтобы соединять участки кабеля и на дальнем конце кабеля, причем двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, а двигатель-генераторный блок размещен в по меньшей мере одном корпусе, или статическое повышающее частоту устройство или привод с регулируемой скоростью на дальнем конце кабеля и, опционально, для соединения участков кабеля, и
оборудование для электрического нагрева, функционально расположенное от указанного подводного кабеля до трубопровода, для обогрева трубопровода.
Оборудование для электрического нагревания предназначено для непосредственного нагрева электрическим током, нагрева теплоспутником или для другого электрического нагрева, отдельно или в комбинации, и подключено от генератора на конце подводного протяженного кабеля и, опционально, к дополнительным генераторам вдоль подводного кабеля или подключено от статического повышающего частоту устройства или приводов с регулируемой скоростью для нагревания трубопровода в случае перекрытия потока через трубопровод.
Предпочтительно нагрузки включают в себя подводные насосы или компрессоры или и то, и другое, выполненные с возможностью повышать давление текучей среды для транспортировки углеводородных текучих сред по подводному трубопроводу, потребляющие энергию по подводному протяженному кабелю, состоящему из одного или нескольких участков, а в случае перекрытия подводного трубопровода подводный кабель используют для электрического нагревания подводного трубопровода, чтобы предотвратить образование гидратов.
В частности, подводный протяженный кабель является одним из следующего:
подводный протяженный кабель переменного тока, состоящий из одного или более участков, причем каждый участок имеет длину, допустимую для эксплуатации функционально соединенных нагрузок, работающих с такими частотой и уровнем мощности, как в кабеле, при этом двигатель-генераторный блок расположен на конце и между участками кабеля, двигатель-генераторный блок, расположенный на дальнем конце кабеля, представляет собой повышающее частоту устройство или выпрямитель, оборудование для электрического нагревания трубопровода потребляет энергию от по меньшей мере одного из генераторов,
подводный протяженный кабель переменного тока, состоящий из одного или более участков, при этом каждый участок имеет длину, допустимую для эксплуатации функционально соединенных нагрузок, работающих с такими же частотой и уровнем мощности, как в кабеле, статическое повышающее частоту устройство или привод с регулируемой скоростью расположено (расположен) на дальнем конце кабеля и, опционально, так, чтобы соединять участки кабеля, при этом оборудование для электрического нагревания трубопровода получает энергию от по меньшей мере одного из повышающего частоту устройств или приводов с регулируемой скоростью, или
подводный протяженный кабель постоянного тока, состоящий из одного или более участков, при этом каждый участок имеет длину, допустимую для эксплуатации функционально соединенных нагрузок, работающих с таким же уровнем напряжения и электрического тока, как в кабеле, инвертер расположен на дальнем конце кабеля и, опционально, так, чтобы соединять участки кабеля, причем каждый инвертер представляет собой одно из следующего: двигатель-генераторный блок или статический инвертер, при этом оборудование для электрического нагревания трубопровода получает энергию, по меньшей мере, от одного из инвертеров.
Специалистам в данной области техники хорошо известно, что в случае перекрытия трубопровода содержимое охлаждается, при этом могут образоваться гидраты. Однако в случае перекрытия трубопровода насосы и компрессоры неактивны, и подводный кабель может быть использован для электрического нагревания трубопровода напрямую или через выпрямители, или другое необходимое оборудование. Оборудование для прямого электрического нагревания или обогрева теплоспутником доступно в продаже, и оборудование для расположения между генераторами и оборудованием для электрического нагревания, если необходимо, коммерчески доступно или может быть специально выполнено для этой цели с использованием известных из уровня техники технологий и опыта подводных инженерно-технических работ.
Чертежи
Изобретение проиллюстрировано на двух чертежах, а именно:
на фиг. 1 проиллюстрирован двигатель-генераторный блок для использования в системе согласно настоящему изобретению, и
на фиг. 2 проиллюстрирован вариант осуществления системы согласно настоящему изобретению.
Подробное раскрытие изобретения
Обратимся к фиг. 1, иллюстрирующей в прилагаемых материалах двигатель-генераторный блок, в котором давление скомпенсировано до внешнего давления морской воды. В частности, на фиг. 1 показан двигатель-генераторный блок 2, используемый в системе согласно настоящему изобретению. Двигатель-генераторный блок 2 содержит двигательную часть 3 и генераторную часть 4, соединенные вместе общим валом 5. Показаны пенетраторы 6 для подвода мощности и пенетраторы 7 для вывода мощности, пенетраторы - это электрические соединения, проходящие сквозь корпус 9 двигатель-генераторного блока 2. Корпус согласно настоящему изобретению не должен быть под давлением, в представленном варианте осуществления он может иметь довольно тонкостенную оболочку, так как заполнен нефтью или другой жидкостью, с компенсатором давления для компенсации давления до давления окружающей среды. В частности, показано выравнивающее давление устройство 8, также называемое компенсатор давления, и нефтяной охладитель 10. Однако корпуса, заполненные газом, должны быть корпусами под давлением. Пенетраторы 6 для подвода мощности соединены с двигателем и подводным протяженным кабелем ближе к надводным или береговым сооружениям. Пенетраторы 7 для вывода мощности соединены с генератором сегментом подводного протяженного кабеля вдали от береговых или надводных сооружений, ближе к подводным нагрузкам. По существу, между вводом и выводом мощности двигатель-генераторного блока нет соединения или электрической связи, пенетраторы 6 для подвода мощности, можно сказать, электрически изолированы от пенетраторов 7 для вывода мощности.
Двигатель-генераторный блок, функционирующий как передаточный стабилизатор в подводном протяженном кабеле или кросс-кабеле, как раскрыто в настоящем изобретением, обычно имеет эквивалентное количество полюсов в двигателе и генераторе: изображенный двигатель-генераторный блок имеет 6-полюсный двигатель и 6-полюсный генератор. В результате частота входной мощности 25 Гц дает частоту выходной мощности 25 Гц, то есть частоты на входе и выходе одинаковы. В этом примере скорость вращения составляет всего 500 об/мин, что благоприятно с точки зрения потерь на трение.
На фиг. 2 проиллюстрирована система 1 согласно настоящему изобретению. Система содержит подводный протяженный кабель 11, разделенный на 3 участка 11s, участки соединены последовательно двигатель-генераторными блоками 2. Изображенный подводный протяженный кабель имеет ближний конец 11n на платформе над водой или на берегу. Привод с регулируемой скоростью 12 (ПРС (VSD)) находится на ближнем конце кабеля, чтобы регулировать подачу мощности и частоты на ближний конец кабеля и подачу напряжения на трансформатор, расположенный дальше ПРС (VSD) по ходу кабеля. В проиллюстрированном варианте осуществления нагрузки представляют собой компрессоры. В других вариантах осуществления подводный протяженный кабель может быть соединен непосредственно с сетью 15 и, таким образом, иметь постоянную передаточную частоту 50-60 Гц, или он может быть подсоединен к другим источникам энергии или другим, отличающимся от ПРС (VSD), средствам для регулирования частоты и мощности, например, к дизельному двигателю. В проиллюстрированном варианте осуществления подводный протяженный кабель имеет длину 600 км, так как содержит три участка 11s подводного протяженного кабеля длиной 200 км, соединенные последовательно. На ближнем конце кабель получает с поверхности мощность 150 МВт, мощность может быть подана на две подводные компрессорные нагрузки 13, расположенные на расстоянии 600 км, рабочая передаваемая частота в кабеле составляет, например, 25 Гц. При указанном уровне мощности максимальная стабильная дальность участка кабеля оценивается приблизительно в 200 км. При более высоких нагрузках или более высоких частотах максимальная дальность участка сокращается. Снижение нагрузки и частоты увеличивает максимальную дальность, однако, как обсуждалось ранее, существенное влияние оказывает множество факторов, по этой причине обобщать выбор максимальной дальности не рекомендуется, так как в каждом конкретном случае она должна рассматриваться отдельно. С каждой стороны двигатель-генераторных узлов между участками кабеля и между кабелем и одной из нагрузок, а также с обеих сторон поверхностного ПРС (VSD) расположены трансформаторы для преобразования мощностных характеристик в параметры, допустимые для работы двигатель-генераторных блоков, ПРС (VSD) и подключенных нагрузок. Нагрузки представлены компрессорами 13 с высокой скоростью двигателя, поэтому двигатель-генераторные блоки, соединенные с компрессорами, являются повышающими устройствами 14. Указанные повышающие передачи или устройства имеют число полюсов генератора большее, чем число полюсов двигателя, соотношения числа полюсов соответствуют частоте или повышающим отношениям скорости вращения. В данном примере подразумевается, что длины участков 11s кабеля, частота и напряжение одинаковы на ближнем конце и в трансформаторе на дальнем конце. Это наиболее благоприятное решение, однако следует отметить, что эти три параметра можно выбрать иначе, если установлено, что это целесообразно по техническим или экономическим причинам.
Несколько из проиллюстрированных признаков могут изменяться. Тип и конструкция двигатель-генераторного блока легко может быть свободно изменена, поскольку электрические проблемы, описанные выше, не передаются от одного участка кабеля к следующему участку кабеля при их последовательном соединении. В качестве компонентов двигатель-генераторного блока можно использовать двигатели высокого напряжения и генераторы высокого напряжения, исключая трансформаторы или сокращая мощность трансформаторов. Системы согласно настоящему изобретению могут содержать любые признаки, описанные или проиллюстрированные в данном документе, в любой функциональной комбинации, каждая такая комбинация является вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ согласно настоящему изобретению может содержать любые признаки или шаги, раскрытые или проиллюстрированные в настоящем документе, в любой функциональной комбинации, каждая такая комбинация является вариантом осуществления настоящего изобретения. Подводный протяженный кабель или подводный кросс-кабель согласно настоящему изобретению может содержать любые признаки, раскрытые или проиллюстрированные в настоящем документе в любой функциональной комбинации, каждая такая комбинация является вариантом осуществления настоящего изобретения.
1. Система электропитания подводных электрических нагрузок или нагрузок, получающих электропитание по подводному кросс-кабелю переменного тока, в частности, подводных нагрузок высокой мощности, отличающаяся тем, что данная система содержит подводный протяженный кабель переменного тока или подводный кросс-кабель, разделенный на по меньшей мере два участка, соединенные последовательно, причем каждый участок имеет длину в пределах максимальной длины для стабильного электропитания при эксплуатационных уровне мощности и частоте для этого участка, при этом соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, данный двигатель-генераторный блок размещен в по меньшей мере одном корпусе.
2. Система по п. 1, в которой двигатель-генераторный блок содержит общий вал.
3. Система по п. 1 или 2, в которой каждый из двигателя и генератора содержит более 2 полюсов, например, 4, 6, 8, 12, 24 или большее число полюсов.
4. Система по п. 1 или 2, в которой двигатель-генераторный блок содержит магнитные подшипники.
5. Система по п. 1 или 2, в которой нагрузки включают в себя одно или более из следующего: подводный компрессор, подводный многофазный насос, подводный насос, система управления, система обогрева теплоспутником, привод клапана, пункт обработки продукции, источник бесперебойного питания, выпрямитель, береговая или надводная точка сети или нагрузка на дальнем конце кабеля и другие нагрузки.
6. Система по п. 1 или 2, в которой данная система содержит более двух участков подводного протяженного кабеля, соединенных последовательно, например, три или четыре участка.
7. Способ компоновки системы электропитания подводных электрических нагрузок или других нагрузок, получающих электропитание по подводному кросс-кабелю переменного тока, в частности, подводных нагрузок высокой мощности, отличающийся тем, что делят подводный протяженный электрический кабель или подводный кросс-кабель по меньшей мере на два соединенных последовательно участка, каждый из которых имеет длину в пределах максимальной длины для стабильного электропитания при эксплуатационных уровне мощности и частоте для этого участка, путем размещения двигатель-генераторного блока между участками таким образом, что двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, при этом двигатель-генераторный блок размещают в по меньшей мере одном корпусе.
8. Применение способного работать под водой электрического двигатель-генераторного блока для разделения подводного электрического протяженного кабеля переменного тока или подводного кросс-кабеля переменного тока на участки с такой длиной, что эксплуатация каждого участка будет стабильной.
9. Подводный протяженный или подводный кросс-кабель для переменного тока, отличающийся тем, что разделен на по меньшей мере два участка, соединенных последовательно, причем каждый участок имеет длину в пределах максимальной длины для стабильного электропитания при эксплуатационных уровне мощности и частоте для этого участка, соединение между участками содержит двигатель-генераторный блок, в котором двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, а двигатель-генераторный блок размещен в по меньшей мере одном корпусе.
10. Подводный кабель по п. 9, отличающийся тем, что двигатель-генераторный блок содержит магнитные подшипники.
11. Система электропитания подводных электрических нагрузок или нагрузок, получающих электропитание по подводному кросс-кабелю, в частности, подводных нагрузок высокой мощности, и для обеспечения потока для транспортировки углеводородов или другой текучей среды по подводному трубопроводу, отличающаяся тем, что данная система содержит:
подводный протяженный кабель или подводный кросс-кабель, состоящий из одного участка или разделенный на два или более участков подводного кабеля, соединенных последовательно, причем каждый участок имеет длину в пределах максимальной длины для стабильного электропитания при эксплуатационных уровне мощности и частоте для этого участка;
двигатель-генераторный блок, расположенный так, чтобы соединять участки кабеля, и на дальнем конце кабеля, причем двигательная часть не имеет электрического соединения с генераторной частью, при этом данный двигатель-генераторный блок размещен в по меньшей мере одном корпусе; или статическое повышающее частоту устройство или привод с регулируемой скоростью, расположенные на дальнем конце кабеля и, опционально, так, чтобы соединять участки кабеля, и
оборудование для электрического нагревания, функционально расположенное от указанного подводного кабеля до трубопровода, для того, чтобы обогревать трубопровод.
12. Система по п. 11, в которой оборудование для электрического нагревания предназначено для непосредственного нагревания электрическим током, нагревания теплоспутником или другого электрического нагревания, отдельно или в комбинации, и подключено от генератора на конце подводного протяженного кабеля и, опционально, также к другим генераторам вдоль подводного кабеля или подключено от статических повышающих частоту устройств или приводов с регулируемой скоростью для нагревания трубопровода в случае перекрытия потока в трубопроводе.
13. Система по п. 11 или 12, в которой нагрузки включают в себя подводные насосы или компрессоры или и то, и другое, расположенные таким образом, чтобы повышать давление текучей среды для транспортировки углеводородных текучих сред по подводному трубопроводу, получающих электропитание по подводному протяженному кабелю, состоящему из одного или нескольких участков, а в случае перекрытия подводного трубопровода подводный кабель предназначен для электрического нагревания подводного трубопровода, чтобы предотвратить образование гидратов.
14. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что подводный протяженный кабель представляет собой одно из следующего:
подводный протяженный кабель переменного тока, состоящий из одного или более участков, причем каждый участок имеет длину, допускающую эксплуатацию функционально соединенных нагрузок с такими же частотой и уровнем мощности, как в кабеле, при этом на конце и между участками кабеля расположен двигатель-генераторный блок; двигатель-генераторный блок на дальнем конце кабеля представляет собой статическое повышающее частоту устройство или выпрямитель, причем от по меньшей мере одного из генераторов получает электропитание оборудование для электрического нагревания трубопровода,
подводный протяженный кабель переменного тока, состоящий из одного или более участков, причем каждый участок имеет длину, допускающую эксплуатацию функционально соединенных нагрузок с такими же частотой и уровнем мощности, как в кабеле, при этом статическое повышающее частоту устройство или привод с регулируемой скоростью расположено (расположен) на дальнем конце кабеля и, опционально, так, чтобы соединять участки кабеля, причем от по меньшей мере одного из повышающих частоту устройств или приводов с регулируемой скоростью получает электропитание оборудование для электрического нагревания трубопровода, или
подводный протяженный кабель постоянного тока, состоящий из одного или более участков, причем каждый участок имеет длину, допускающую эксплуатацию функционально соединенных нагрузок с такими же напряжением и уровнем электрического тока, как в кабеле; при этом инвертер расположен на дальнем конце кабеля и, опционально, так, чтобы соединять участки кабеля, при этом каждый инвертер представляет собой одно из следующего: двигатель-генераторный блок или статический инвертер, причем от по меньшей мере одного из инвертеров получает электропитание оборудование для электрического нагревания трубопровода.
