用于浸没式电缆干预的设备的制作方法

本发明涉及一种海底电缆干预栖息地和方法，其允许用户在电力和光纤应用中进行原位海底电缆干预活动，例如用于电缆修理的电缆接合和干式可配合电缆连接器的海底连接。

背景技术：

1、本发明涉及海底电缆干预。具体地，本发明涉及在400v至220kv海底电缆的电压范围内的干式可配合连接器的海底电缆接合和电缆连接，以及实现这种活动的设备。海底电缆通常用于在远程位置之间传输电力和/或数据。缆线通常沿着海床铺设，以避免对复杂的支撑件或缆线布线的需要。它们可以被埋在海床中和/或被覆盖。例如，它们可以被岩石或混凝土板覆盖。随着时间的推移，电缆可能会失效或损坏。如本领域技术人员已知的，对海底电缆的损坏通常将在电缆上的特定位置，而不是遍及电缆的整个长度。

2、在水中（海底）修理损坏或有故障的电缆或接合电缆的操作具有挑战性。诸如电缆接入、可见性、潮湿环境、高压环境等的限制增加了该过程的复杂性。因此，故障浸没式电缆的电缆干预或修理通常在专业修理船上进行，并且大致包括以下步骤：

3、1.精确定位故障位置，优选精确定位到精确位置；

4、2.移除在故障两侧放置在电缆上足够长度的任何埋藏或保护物品（例如混凝土面板），以允许修复；

5、3.通过使用适当装备的遥控车辆(rov)切割故障位置的两侧来移除一段电缆；4.依次将电缆的每一端回收到容器中；

6、5.在切割端之间添加一段新的电缆；以及

7、6.将修复后的部分返回海床。

8、由于故障两侧的电缆两端都被回收到位于海面上的船上，而电缆长度的其余部分位于海床上，因此必须将一大段电缆从海床上提起，以便进行修复。从海床提升的电缆段的长度大于电缆在该位置处的水柱深度。作为修复的一部分在两个电缆端部之间增加的新电缆段的长度由故障位置处的水柱深度（即从海底到海面的距离）决定。通常，所需的新电缆段的长度大约等于修复位置处水深的三倍，但通常可以多达1000m，因此需要一大段新缆线，以便于一旦修复完成就重新定位回到海床上。

9、为了确保电缆的故障部分已经被移除，修复方法还可以包括在将其返回海上之前检查和测试船上的电缆的第一回收切割端的步骤。修复后的第一端可以用浮标标记并返回海中，而第二切割端则被回收。这需要额外的步骤：将临时保护涂层施加到电缆的第一切割端部，以便一旦电缆返回水中就保护电缆，并且随后在完成修复时去除该保护涂层。

10、此外，如果第一端部返回到海床，则需要将其回收两次。每次恢复操作可能需要长达二十四小时才能完成，从而减慢了修复操作并增加了总成本。恢复操作通常使用抓钩来执行，这可能会对电缆造成应变或对电缆造成其他类型的损坏。此外，回收操作还可能直接对缆线造成损坏，因此存在缆线端部在从海床回收时可能获得进一步损坏的风险。

11、应当理解，电缆的修理通常包括插入一段新电缆。在初始切割位置不正确的情况下，这可能是有问题的，因为这意味着可能需要从电缆端部切割额外的电缆以在测试或检查之后消除故障，因此在用于修理的备用哲学中必须考虑相对较大的额外长度的备用电缆。

12、故障定位精度的提高减少了现有电缆的数量，当已经确定故障时，电缆通常必须被切断和丢弃。然而，对于现有的修复系统，特别是对于位于深水中的电缆，仍然需要大量的附加电缆来进行修复，特别是在深水区域。

13、该附加电缆必须存储并在船上运送到故障位置。电缆的偶然长度通常也被携带，以便确保有足够的电缆进行任何类型的修理，即使故障已经被错误地识别。多余电缆的附加环占据了船上的宝贵空间，并且在大多数情况下，这些附加环在修理期间不被使用，因此在修理完成后，附加电缆必须再次返回岸上。该附加电缆通常比项目可能需要的整卷电缆短，因此在不同应用中或此后在项目中使用的可能性受到限制，并且电缆可能经常被报废。对长长度的额外电缆的需要也增加了维修成本，并且电缆供应的问题可能导致维修延迟。对于在修复程序中使用的电缆，所安装的电缆的额外长度通常被铺设在海床上的修复环中，并且由于这些环通常垂直于电缆的线，它们也可能落在电缆的同意走廊（或同意覆盖区）之外，并且即使它们被同意，也可能在获得相关各方的必要同意时带来复杂性和时间问题。

14、wo 2017/036503公开了一种用于修复海底电缆的潜水栖息地室，其适用于低压电缆。所述腔室包括两个半壳体，所述两个半壳体组装以形成单个容器环境。穿过至少一个半壳的接入端口允许使用者从腔室外部进入所容纳的环境，并且腔室的侧壁中的窗口允许使用者看到腔室内部。然而，这种潜水器栖息地室仅限于低电压应用，并且腔室尺寸不能扩展、按比例放大或模块化以用于更长或更复杂的修理。

15、现有技术系统被设计用于中低电压海底电缆修理，并且不适合于高电压海底电缆修理或接合。由于与高压电缆相关联的几何形状、尺寸、重量和电应力，诸如现有技术的单腔室设计不能在腔室内部提供足够的空间以进行高压电缆的修理或接合，在单腔室的侧面中的单电缆通路也不适合于高压电缆，因为高压电缆必须分裂成它们的组成芯以便进行修理。此外，在用于低压或中压电缆的电缆修理准备的某些方面可以在接合过程之前在潮湿环境中进行的情况下，接合高压电缆的整个过程必须在干燥环境中进行，因此再次需要腔室内部更多的空间。需要在干燥环境中准备用于高压电缆修理的电缆部分的总长度，加上在保持干燥环境的同时将新的电缆部件和新的电缆部分引入腔室的需要，使得单个腔室的选择不可行，并且没有关于扩展现有技术的单个腔室的可用窗口的教导。因此，有必要发明一种更通用的腔室系统，其功能将克服现有技术的问题，并因此能够修理高压电缆。

16、如本文所用，将理解的是，术语“海”被理解为涵盖宽范围的潮湿环境。术语“海”不应被解释为在地理或典型条件方面的限制。应当理解，本文提出的本发明的进步主要适用于诸如接合或连接的海底电缆干预，然而，它们同样可以有用地应用于诸如接合或连接的淡水电缆干预。同样，术语“电缆”不应被给出纯粹的字面意思，而是应被广义地解释为涵盖可以通过其传送不同资源的管道，包括电力和数据。

17、类似地，由于现有技术的单个腔室的有限功能，现有技术完全不适合用于执行可干配合的电缆连接，该单个腔室不能连接到另一个腔室或在不损失腔室内部干燥环境的完整性的情况下在海底打开。

18、如背景技术部分所述，传统上，为了修复电缆中的故障，从海底取回电缆并将其带到水面以上，以便可以在干燥的环境中执行电缆修复。用于海底电缆修复的海底栖息地的发明代表了海底电缆干预方法的一个重大变化，因为这意味着电缆修复可以在水下进行，而不需要将电缆带到水位以上，然而，包括其有限的适用性的概念的限制，这限制了其对低电压应用的使用，以及缺乏灵活的几何形状意味着在该领域中需要更多的发展，以便提供具有更广泛的能力和功能范围的改进的、更有效的设备。

19、现有技术被设计用于低压或中压海底电缆修理，并且不提供高压海底电缆修理i接合所需的功能。在本文件通篇的电压上下文中，以下术语超高电压、高电压、中电压和低电压将被理解为包括以下指定范围内的电压。

20、-超高压-≥220 kv的电压范围(um=245 kv)。

21、-高压-30 kv(um=36 kv)

22、中压-6kv≤mv≤30 kv（um=36 kv）的电压范围。

23、低压-lv≤6 kv的电压范围。

24、由于与高压电缆相关联的几何形状、尺寸、重量和电应力，诸如现有技术的单室设计不适于高压电缆干预，诸如接合或干式可配合连接。此外，尽管用于低压或中压电缆的电缆干预准备的某些方面可以在接合或连接过程之前在潮湿环境中进行，但是接合高压电缆和连接干式可配合连接器的整个过程必须在干燥环境中进行。对于电缆更换-需要在干燥环境内准备用于高压电缆修理的电缆段的总长度，加上在保持干燥环境的同时将新的电缆部件和新的电缆段引入腔室的需要，使得单一腔室选项不可操作。因此，为了进行高压电缆修理或接合或两者兼而有之，以及为了进行干式可配合的电缆连接，根据本发明的可连接的模块化室装置被开发出来以解决现有技术的问题。

25、现有技术在手套设计和栖息地内的可见性方面也受到限制。由于高压电缆的更复杂的性质（特别是具有更大直径的多个芯，因此具有更大的弯曲半径），为了执行高压电缆的光纤拼接，增加的灵活性是必要的。戴手套的潜水员无法达到所需的灵巧程度，因为需要通过允许手套内部的部分填充来将手套在整个操作过程中保持在一定压力下，这使得手套变得笨重并且功能性降低。

26、本发明在形式上是模块化的，并且被设计成在水下连接在一起和分离，同时保持至少一个干燥的环境，从而使得可以从三个不同的方面对电缆进行工作。基于弯曲门的创新和复杂几何特征，这种分离和再附接功能是对现有技术的显著且创造性的改进，其允许潜水员在模块化修理室内高效且舒适地执行高压或低压电缆修理。

技术实现思路

1、根据本发明的第一方面，提供了一种用于高电压和低电压浸没式电缆干预的模块化设备，包括至少两个单元，每个单元包括：

2、底壳、顶壳和至少两个侧板，所述底壳、所述顶壳和所述至少两个侧板组合以形成密封的内部空间；

3、其中，位于所述单元的远端处的所述侧板允许电缆穿过所述单元的外部进入所述内部空间；并且在所述单元的近端上的侧板是可移动的弯曲门，当所述弯曲门处于打开位置时，所述弯曲门位于与所述基壳的纵向轴线成一直线，并且当所述弯曲门处于关闭位置时，所述弯曲门可移动到侧面取向，从而密封所述近端，

4、使得，初始缆线干预能够在每个单元的密封内部空间中进行，然后两个单元能够在近端密封到近端的情况下被放在一起，以使两个弯曲门能够打开，从而形成两个弯曲门的外边缘之间具有最小距离的组合的内部空间。

5、优选地，所述设备包括在所述内部空间内的部分底板，其中，当所述弯曲门处于所述打开位置时，每个弯曲门位于与所述基壳的纵向轴线成一直线并且位于所述部分底板的下方，并且当所述弯曲门处于所述关闭位置时，每个弯曲门可从所述部分底板的下方移动到侧方位。

6、优选地，所述设备包括托架，所述至少两个单元的底壳和顶壳定位在所述托架上，使得所述底壳和所述顶壳能够在所述托架内移动，以便于所述单元的接合或分离。

7、优选地，内部空间包括相对于设备外部的压力差。

8、优选地，该设备包括用于差压控制构件的气体供应源或气体罐。

9、优选地，对于电缆干预活动，压差在0mbar-100m bar的范围内。

10、优选地，对于吹扫活动，压差在5mbar至1bar的范围内。

11、优选地，该设备包括至少一个观察口。

12、优选地，该设备包括至少一个接入端口。

13、优选地，所述设备包括用于与所述至少一个接入端口结合使用的手套和护套密封件。

14、优选地，每个弯曲门可借助于齿条和小齿轮装置移动，其中齿条沿着弯曲门的边缘设置，并且小齿轮可由手动手柄或电动电机操作。

15、优选地，设置有接入板以选择性地覆盖接入端口。

16、优选地，所述侧板包括电缆密封件。

17、优选地，侧板包括装配式垫片以容纳电缆密封件。

18、还提供了一种在海底环境中执行电缆干预的方法，包括以下步骤：

19、在海床上提供根据任一前述权利要求所述的用于高电压和低电压浸没式电缆干预的至少第一模块化设备；

20、将电缆端部插入所述模块化设备内并抽空所述内部空间；

21、准备电缆端头，用于电缆干预，如接头、增加连接件等；

22、在船上的第二密封模块化设备内提供用于电缆干预的物品，例如新的电缆端部、新的电缆段、感应组等；

23、将所述第二密封模块化设备部署到海床上，并将其定位成与所述第一模块化设备相邻，使得所述第一和第二模块化设备彼此连接；

24、打开所述第一模块化设备和所述第二模块化设备的弯曲门，以形成延伸的内部空间，在所述延伸的内部空间中，能够在干燥的环境中进行电缆干预；以及

25、在基本不存在潮湿环境的情况下执行所述电缆干预。