[go: up one dir, main page]

NO20131746A1 - Undersjøiske elektriske arkitekturer - Google Patents

Undersjøiske elektriske arkitekturer Download PDF

Info

Publication number
NO20131746A1
NO20131746A1 NO20131746A NO20131746A NO20131746A1 NO 20131746 A1 NO20131746 A1 NO 20131746A1 NO 20131746 A NO20131746 A NO 20131746A NO 20131746 A NO20131746 A NO 20131746A NO 20131746 A1 NO20131746 A1 NO 20131746A1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
subsea
electrical
vsd
transformer
power
Prior art date
Application number
NO20131746A
Other languages
English (en)
Other versions
NO346255B1 (no
Inventor
Edouard Thibaut
Henri Baerd
Original Assignee
Total Sa
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 Total Sa filed Critical Total Sa
Publication of NO20131746A1 publication Critical patent/NO20131746A1/no
Publication of NO346255B1 publication Critical patent/NO346255B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/36Arrangements for transfer of electric power between AC networks via a high-tension DC link
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/0355Control systems, e.g. hydraulic, pneumatic, electric, acoustic, for submerged well heads
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as AC or DC
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/10The network having a local or delimited stationary reach
    • H02J2310/12The local stationary network supplying a household or a building

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

Gjenstanden for den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrisk arkitektur (100, 200) for effektfordeling til undersjøisk utstyr (C, P), omfattende minst en variabel hastighetsdriv-modul, VSD-modul (110, 210), hvor nevnte minst ene VSD-modul (110, 210) omfatter i det minste en selvkommutert linjesideomformer (111, 211), inneholdende effekthalvleder (SC).

Description

TEKNISK FELT
Den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for levering av elektrisk effekt til undersjøiske anvendelser, slik som kompresjons- og pumpeanvendelser. Mer spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse et apparat for å tilveiebringe vekselstrøms- (AC-) og likestrøms- (DC-) elektrisk effekt til et undersjøisk miljø.
Mer spesielt foreslår oppfinnelsen nye elektriske arkitekturer for kompresjons- og pumpeanvendelser, inkludert levering av AC fra overflaten, via en svært lang sjøkabel, til undersjøiske produksjonsfelter som inkluderer undersjøiske prosesseringsenheter med pumpe- og kompressorutstyr.
TEKNISK BAKGRUNN
Idet dagens olje- og gassfelt hurtig blir uttømt, og siden funn av offshore olje- og gassressurser som er lett å produsere, blir stadig sjeldnere, er undersjøisk prosessutstyr fokus for en omfattende utviklingsvirksomhet. Undersjøisk prosessutstyr er et attraktivt alternativ for avsidesliggende felt, dypt vann og tøffe toppside-miljøer, slik som arktiske steder, Mexicogulfen eller Persiabukta, siden denne teknologien kan maksimere utvinningen av offshoreressurser og bidra til å opprettholde produksjonsplatå så lenge som mulig.
Som resultat er trenden i offshore olje-og gassindustri i økende grad å bevege seg bort fra plattformer eller flytende fartøy, og mot eksterne felt utviklet fra land. Dette skaper i sin tur behov for å utvikle svært pålitelige undersjøiske, elektriske effektoverførings-, distribusjons- og konverteringssystemer, for distribusjon over lange avstander og på dypt vann.
Imidlertid vil undersjøiske plasseringer presentere utfordringer, siden det elektriske utstyret ofte er utenfor rekkevidde for direkte menneskelig intervensjon, For eksempel installeres slikt utstyr ofte på havbunnen på dyp som kan nå 2500 eller 3000 meter. Derfor er det elektriske utstyret avhengig av Remote Operated Vehicles (ROV) og intervensjonsfartøy for vedlikeholdsoperasjoner.
Undersjøisk elektrisk utstyr må derfor ha høy pålitelighet, og følgelig er utstyret generelt utformet for en levetid på rundt tjue år og for serviceintervaller på rundt fem år.
For å oppnå så høy pålitelighet, anvendes vanligvis kompakte, modulære utforminger som har et minimum antall undersjøiske grensesnitt. Slike trekk både forbedrer påliteligheten og legger til rette for installasjon og gjenfinning, uten at det kreves tunge skip og kraner.
I motsetning til overførings-, distribusjons- og konverteringssystemer på land, som ofte er basert på et ringsystem som gjør feil lett å isolere, er undersjøiske overførings-, distribusjons- og konverteringssystemer normalt punkt-til-punkt-forbindelser med en enkelt overføringslink. Dette gjelder spesielt for lange offshore step-outs, hvor bruken av et ringsystem ville være ugjennomførbart, hovedsakelig på grunn av overdrevne kostnader for den nødvendige elektriske kabelen. Men bruk av en punkt-til-punkt-forbindelse øker ytterligere behovet for et system med høy pålitelighet og tilgjengelighet.
Det elektriske forbruket for undersjøisk distribusjon og deres effektbehov, har tendens til å variere mye. Forbruket kan innbefatte Subsea Control Module (SCM), elektrisk oppvarming, undersjøiske pumper og undersjøiske kompressorer, og den kombinerte belastningen kan variere fra noen få kW til mer enn 50 MW. Således må undersjøiske anvendelser ha hensiktsmessige elektriske overførings- og fordelingsarkitekturer som oppfyller de begrensninger som er nevnt ovenfor for å forsyne disse belastninger.
AC-overføring er det viktigste valget for elektrisk effektoverføring i subsea-industrien: den gir mulighet for lett å steppe spenning opp eller ned ved hjelp av en transformator. Den tillater også elektrisk effekt å bli transportert ved høy spenning, for derved å redusere tapene og å oppnå en mer effektiv overføring. Undersjøisk elektrisk overføring av AC er basert på utprøvde teknologier som er velkjente, standardiserte og modne. En ytterligere fordel er at den setter et delsystem med en feil i stand til å bli enkelt isolert ved hjelp av en strømbryter, uten å stoppe hele systemet.
Likevel har AC-overføring også en rekke ulemper som begrenser dens undersjøiske bruk for lange step-outs og effektkrevende undersjøiske anvendelser. Dens ulemper inkluderer høye spenningsvariasjoner mellom ingen-last- og full-last-modus, og risiko for resonans og reaktiv effektproduksjon ved den undersjøiske kabelen. AC-transmisjon er vanligvis begrenset til 120 kilometer for 70 MVA ved 50 Hz.
Omgåelses-løsninger kan tas i bruk for å dempe eller redusere noen av disse ulempene og utvide anvendelsen av undersjøiske AC-overføringslinjer til lange step- uts. Én er å bruke en frekvens på 16 2A Hz i en arkitektur som vanligvis er begrenset til 200 km påfor 70 MVA.
Undersjøisk effektdistribusjon oppnås ofte ved hjelp av komponenter inkludert bryterutstyr for å muliggjøre effekt-på-/effekt-av-funksjonalitet som skal leveres til lasten eller lastene, og også for tilveiebringelse av isolasjons- eller beskyttelsesfunksjonalitet.
Undersjøisk effektkonvertering oppnås vanligvis ved hjelp av hjelpe-effektforsyninger og ved bruk av Variable Speed Drives (VSD).
For en utvikling som innbefatter undersjøisk kompresjon og pumping, vil en dedikert VSD som driver kompressoren og pumpe, bli plassert enten topside eller undersjøisk, i avhengighet av tie-back-avstanden. En topside-VSD drar nytte av den bekvemmelighet at den i stor grad reduserer mengden av utstyr som må installeres undersjøisk.
Med en slik innretning blir imidlertid den maksimale kabellengde begrenset av tekniske grunner, for eksempel for kontroll av en motor via en lang kabel.
Derfor kan en topside-VSD kun brukes for små stasjoner nær land, og en omtrentlig tie-back-avstandsgrense er 125 kilometer for en 2,7 MW undersjøisk pumpe og 60 kilometer for en 10 MW undersjøisk kompressor. For lengre step-outs, må VSD-en 1 plasseres undersjøisk.
Figur 1 illustrerer en klassisk elektrisk arkitektur for undersjøiske kompresjons- og pumpeanvendelser, kjent innen teknikken. Som illustrert er en slik arkitektur basert på bruk av følgende elektriske utstyr: En topside step-up-transformator 10 som valgfritt kan være forbundet med en Static Var Compensator (SVC) for å absorbere den reaktive effekten generert av den elektriske undersjøiske kabel. Topside-step-up-transformatoren 10 mottar elektrisk effekt fra en ekstern kilde (ikke vist), som for eksempel kan være en landbasert
elektrisk generator. Topside-step-up-transformatoren 10 er elektrisk forbundet til en kontrollkabel 11, som omfatter den elektriske undersjøiske kabelen. Umbilikalen 11 formidler elektrisk effekt fra topside-step-up-transformatoren 10 fra over sjø-nivå 9 til en step-down-overførings-transformator 12 som befinner seg under sjønivå 9. Step-down-transformatoren 12 mottar effekt fra umbilikalen 11 og konverterer den leverte spenning til en egnet spenning for distribusjon til undersjøisk elektrisk utstyr. Step-down-transformatoren 12 er trykk-kompensert og mater elektrisk effekt til en kretsbryter-modul 13 gjennom wet-mate- eller dry-mate-grensesnitt.
Kretsbrytermodulen 13 distribuerer elektrisk effekt til en undersjøisk last 15 via en undersjøisk VSD-modul 14 og en undersjøisk transformator 16. En kretsbryter er til stede for hver last 15. Hver kretsbryter beskytter kretsen nedstrøms i tilfelle av en defekt, og kan omfatte en pre-lade-krets for å utføre en pre-lading på VSD DC-bussen og VSD-transformatoren 16, for derved å redusere oppstartsstrøm.
Den undersjøiske VSD-modulen 14 bruker en passiv diode-front-end-likeretter 17 (DFE). VSD-modulen 14 huser effektelektronikken for den variable hastighetsfunksjonen. Forbindelser mellom VSD-modul 14 og lasten 15 er via dry-og wet-mate-grensesnitt. Transformatoren 16 for VSD-modulen 14 leverer effekt på ønsket nivå (spenning og faseskift med multi-vikling-transformatorer) til de konvensjonelle frekvens omforme re med DFE-likeretter. I det viste eksempelet er lasten 15 en undersjøisk kompressor og en pumpe. Ikke vist i figur 1, kan en slik arkitektur også omfatte: En lavspennings- (LV-) hjelpe-strømforsyning og eventuelt en avbruddsfri effektforsyning (UPS). Et wet-mate danner grensesnitt-interforbindelse mellom kretsbryter-modul, VSD-transformatorer, LV-hjelpeanordning og UPS-en.
Den ovenfor beskrevne elektriske arkitektur presenterer mange ulemper, og er ikke fullstendig egnet for undersjøiske anvendelser.
For eksempel er mange av de forskjellige komponenter ikke lett tilgjengelige for mennesker (som de ville være i luft), og også noe av de elektriske utstyret vil være utsatt for høye omgivende trykkforhold.
Den undersjøiske bruk av en "klassisk" VSD med en DFE-likeretter kan også resultere i harmonisk injeksjon i det oppstrøms elektriske nettet. Disse harmoniske kan i sin tur føre til en overdreven temperaturøkning, ustabiliteter, overspenning og vibrasjoner i elektrisk utstyr. For å motvirke disse effektene, kan harmonisk filtrering brukes. Imidlertid vil gjennomføringen av en slik filtrering ha en tendens til å resultere i en økning i volum og/eller vekt av det undersjøiske fartøy som benyttes i utstyret.
Multi-viklings-transformatorkonfigurasjonen pålegger også bruken av flere forbindelser mellom VSD og dens transformator. Dette er problematisk for subsea-anvendelser, siden påliteligheten generelt i høy grad er avhengig av antallet elektriske forbindelser. Videre, på grunn av bruken av en DFE-likeretter, har eventuelle undersjøiske bus-bar-spenningsvariasjoner direkte innvirkning på den undersjøiske VSD DC-buss-spenningen, og derfor på den spenning som er tilgjengelig for å drive motoren, og på spenningen til transmisjons- og fordelingskomponentene.
Bruken av separate kretsbrytermoduler øker antallet undersjøisk fartøy, og også antall penetratorer og konnektorer.
Videre vil bruk av separate VSD-transformatormoduler, som for det meste er nødvendig for flere puls likerettere, også øke antallet av undersjøisk fartøy, og også antallet av penetratorer og konnektorer.
Derfor er den elektriske arkitektur som er beskrevet ovenfor, ikke godt egnet for undersjøiske anvendelser, og det er en hensikt ved den foreliggende oppfinnelse å eliminere eller redusere i det minste noen av de ovenfor beskrevne problemer.
SAMMENFATNING
I et første aspekt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en elektrisk arkitektur for effektdistribusjon til undersjøisk utstyr, for eksempel kompressorer og/eller pumper. I henhold til det første aspekt omfatter den elektriske arkitekturen i det minste en variabel hastighetsdrivmodul som omfatter minst en selvkommutert linjesideomformer.
Den minst ene selvkommuterte linjesideomformer er en omformer hvori minst en halvleder benytter selvkommutering. Formålet med selvkommutert linjesideomformer er å likerette fra AC til DC.
Fortrinnsvis er minst en selvkommutert linjesideomformer en Active Front End-(AFE-) likeretterarkitektur. Fortrinnsvis omfatter den i det minste seks effekthalvledere.
Ved å eliminere den undersjøiske VSD-diodelikeretteren og dens assosierte undersjøiske transformator, og ved å erstatte den med en AFE-likeretterarkitektur, kan både antallet kontakter/penetratorer og antallet undersjøiske moduler bli redusert.
I utførelser benytter den selvkommuterte linjesideomformeren effekthalvledere, som er direkte forbundet til samleskinnen gjennom en kretsbryter. Dermed reduserer dette spesifikke arrangementet antall undersjøiske moduler og assosierte forbindelser.
I noen utførelsesformer omfatter den selvkommuterte linjesideomformeren minst seks effekthalvledere slik som transistorer eller tyristorer.
Således tillater denne arkitekturen med fordel absorpsjon av den reaktive effekt som resulterer fra bruken av en lang oppstrøms elektrisk kabel. Evnen til å kontrollere spenningsnivået ved et undersjøisk tilknytningspunkt kan oppnås.
Som et resultat er det færre forstyrrelser på de drevne laster, siden VSD DC bus-spenningen kan opprettholdes på en konstant verdi og ikke utsettes for spenningsvariasjon fra oppstrøms-effektforsyningen. Den permanente kontroll av effektfaktoren tillater også å optimere transmisjonslinjen (elektrisk kabel). Det gjør det mulig å redusere størrelsen, vekten og kostnadene for elektrisk kabel, siden en del av kabel-ladestrømmen nå forbrukes undersjøisk av AFE-likeretteren.
I utførelsesformer omfatter hver selvkommutert linjesideomformer i det minste en transistorlikeretter. Fordelaktig er effekthalvledere isolert-gate-bipolar transistor, også kalt IGBT.
I alternative utførelser omfatter hver selvkommutert linjesideomformer i det minste en tyristorlikeretter. Fordelaktig er effekthalvledere integrert-gate-kontrollert tyristor, også kalt IGCT.
Fordelaktig har hver selvkommutert linjesideomformer en merkespenning som er lik eller større enn 230 V, fortrinnsvis større enn 3 kV.
Fordelaktig kan den i det minste ene VSD-modulen omfatte en pre-ladekrets for å redusere oppstartsstrøm, og lade DC-bussen til VSD-modulen.
I utførelsesformer kan den elektriske arkitektur omfatte en samleskinne (eng.: bus bar) og en transformator.
Fortrinnsvis, i slike utførelsesformer, er hver selvkommutert linjesideomformer forbundet direkte til samleskinnen gjennom en kretsbryter, og uten noen undersjøisk transformator mellom transformatoren og VSD-modulen.
Fortrinnsvis omfatter den i det minste ene VSD-modulen minst en innebygget kretsbryter, og uten noen undersjøisk transformator mellom transformatoren og VSD-modulen.
KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE
Fig. 1 illustrerer en elektrisk effektfordelingsarkitektur kjent i faget; Fig. 2 illustrerer en elektrisk arkitektur ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse; Fig. 3 viser en elektrisk arkitektur ifølge en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse;
DETALJERT BESKRIVELSE
To foretrukne utførelsesformer er beskrevet i det følgende i detalj med henvisning til de vedlagte figurer 2 og 3.
Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å levere elektrisk AC- eller DC-effekt til undersjøiske anvendelser. Derfor foreslår den foreliggende oppfinnelse nye elektriske arkitekturer 100 og 200 for kompresjons- og pumpeanvendelser, inklusive tilførselen av AC fra overflaten, gjennom en meget lang sjøkabel, til undersjøiske produksjonsfelt som innbefatter undersjøiske prosesseringsenheter med pumpe- og kompressorutstyr.
Fig. 2 illustrerer en elektrisk arkitektur 100 i henhold til en første utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Den elektriske arkitekturen 100 er konfigurert til å levere effekt til undersjøisk utstyr, og som illustrert i figuren, er utstyret en kompressor C og en pumpe P. Fagfolk vil innse at dette kun er eksempler på undersjøisk elektrisk utstyr som den foreliggende oppfinnelse kan bli konfigurert til å levere elektrisk effekt til, og skal ikke oppfattes som begrensende. Videre, selv om to enheter av undersjøisk utstyr er illustrert, vil fagmannen forstå at den foreliggende oppfinnelse likeledes kan konfigureres til å levere elektrisk effekt til et større eller mindre antall utstyrsenheter.
Som illustrert i figur 2, blir elektrisk effekt mottatt fra en ekstern kilde som ligger over sjøoverflaten (topside) via en umbilikal 11. Denne umbilikalen 11 kan være en elektrisk kabel for undersjøisk elektrisk forsyning kjent fra teknikken. Elektrisk effekt fra umbilikalen 11 blir matet til en transformator 12.
Elektrisk effekt fra transformatoren 12 tilføres til en samleskinne BB for optimal fordeling til lastene C, P. Samleskinnen BB omfatter elektriske ledere som er forbundet til hver last C, P via en kretsbryter CB. Således kan elektrisk effekt bli overført fra transformatoren 12 til hver av lastene C, P hvis den respektive kretsbryter CB er i lukket stilling. Hvis en kretsbryter CB er i åpen stilling, så er den respektive last elektrisk isolert fra den elektriske effektkilde.
Også to hjelpe anordninger (eng.: auxiliaries) LV er forbundet til samleskinnen BB. Hver hjelpeanordning LV er forbundet til samleskinnen BB via en kretsbryter. Således, hvis effekt er nødvendig fra en LV hjelpeanordning, kan den respektive effektbryter kan bli lukket, for derved å overføre elektrisk energi til samleskinnen BB. Den fagkyndige vil innse at de hjelpeanordningen LV er ikke avgjørende for funksjonen av den beskrevne utførelsesform. Dessuten, selv om to hjelpeanordninger er illustrert, kan arkitekturen fungere likt med et større eller mindre antall hjelpeanordninger LV. Hjelpeanordninger LV er forbundet til samleskinnen BB ved hjelp av en transformator.
Hver hjelpeanordning LV ligger innenfor et vann-motstandsdyktig hus 130.
Samleskinnen BB er også inneholdt i et vann-motstandsdyktig hus 120 som enten kan være trykkompensert eller ikke trykkompensert.
Effekt fra samleskinnen BB mates til hver last C, P via en VSD-modul 110.
Som illustrert i figur 2, innbefatter hver VSD-modul 110 en pre-ladekrets PC. Fagmannen vil innse funksjonen for og sammensetningen av denne krets, slik at en komplett beskrivelse vil bli utelatt her. Det er tilstrekkelig å bemerke at kretsen som anvendes på denne måten, kan bevirke å redusere oppstartsstrøm.
Huset for VDS-modulene kan enten være trykkompenserte eller ikke-trykkompenserte.
Den aktive selvkommuterte linjesideomformer plassert i 111 innbefatter et antall effekthalvledere SC.
Således, ved å anvende den arkitektur som er beskrevet ovenfor, er antallet kontakter/penetratorer og antall undersjøiske moduler redusert i forhold til arkitekturer som er kjent fra teknikkens stand. Dette er oppnådd siden VSD-transformatoren har blitt eliminert ved å bruke Active Front End- (AFE-) likeretterarkitektur. Generelt blir påliteligheten til systemet forbedret ved å redusere antallet av undersjøiske moduler og kontakter/penetratorer.
Ved å benytte en aktiv Front End VSD er det også mulig å absorbere den reaktive effekten som resulterer fra bruken av en lang oppstrøms elektrisk kabel. Følgelig kan spenningsnivået på det undersjøiske forbindelsessted også kontrolleres. Som et resultat av dette, tilveiebringer utførelsen en arkitektur der færre forstyrrelser vil være til stede på de drevne laster, siden VSD DC-buss-spenningen nå kan bli opprettholdt ved en konstant spenning, i stedet for å være utsatt for spenningsvariasjon fra oppstrøms-effektforsyningen.
Den permanente kontroll av effektfaktoren gir også et middel for å optimalisere overføringslinjen (elektrisk kabel). Den tillater videre å redusere størrelse, vekt og kostnad for elektrisk kabel, siden en del av kabelladestrømmen nå er forbrukt undersjøisk av AFE-likeretteren.
For arkitekturer som er kjent fra teknikkens stand, går ladestrømmen som skal forbrukes, derimot langs hele kabelen på land. Således krever tidligere kjente arkitekturer en forholdsvis større strøm, noe som nødvendiggjør en økning i størrelsen, vekten og kostnaden for den elektriske kabelen i forhold til den foreliggende, beskrevne arkitektur.
Den foreliggende, beskrevne arkitektur tillater også en forenkling av kretsbrytermodulen CB, som ikke trenger å inkludere et pre-lade-system, siden dette er nå en del av VSD-modulen. Følgelig, ved å benytte en AFE-likeretter, blir også harmonisk strømforurensning fra den undersjøiske VSD redusert i forhold til en VSD med en DFE-likeretter.
Fig. 3 illustrerer en andre utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, hvor det er vist en alternativ elektrisk arkitektur 200 for effektfordeling til undersjøisk utstyr, for eksempel en kompressor C eller en pumpe P.
Som illustrert i figur 3, blir elektrisk effekt mottatt fra en ekstern kilde som ligger over overflaten av sjøen (topside) via en umbilikal 11. Denne umbilikalen 11 kan være en elektrisk kabel for undersjøisk strømforsyning, kjent fra teknikken. Elektrisk effekt fra umbilikalen 11 blir matet til en transformator 12.
Elektrisk effekt fra transformatoren 12 blir matet til lastene C, P via en VSD-modul 210. Hver last C, P har en dedikert VSD-modul 210. VSD-modulene 210 er av tilsvarende konstruksjon som de som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 2. Imidlertid omfatter VSD-moduler 210 i denne utførelsen i tillegg en kretsbryter
BICB.
Således kan elektrisk effekt bli overført fra transformatoren 12 til hver av lastene C, P hvis den respektive strømbryter CB er i lukket stilling. Hvis en strømbryter CB er i åpen stilling, så er den respektive last elektrisk isolert fra den elektriske effektkilde.
Hjelpeanordninger (eng.: auxiliaries) LV er også forbundet til transformatoren 12. Hjelpeanordninger LV er av tilsvarende konstruksjon som de som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figur 2. Imidlertid omfatter hver av disse i tillegg en kretsbryter BICB. Således, hvis effekt er nødvendig fra en hjelpeanordning LV, kan respektive bryter BICB lukkes for derved å overføre elektrisk effekt til transformatoren 12. Som bemerket ovenfor i forbindelse med figur 2, vil fagmannen innse at hjelpeanordninger LV er ikke vesentlig for funksjon av den beskrevne utførelsesform. Videre, selv om to hjelpeanordninger LV er illustrert, kan arkitekturen fungere likt med et større eller mindre antall hjelpeanordninger LV.
Hver hjelpeanordning LV ligger innenfor et vann-motstandsdyktig hus 130 som diskutert ovenfor i forbindelse med figur 2.
Som diskutert ovenfor i forbindelse med figur 2, innbefatter VSD-modulen 210 en pre-ladekrets PC. Arten og funksjonen til denne kretsen er hovedsakelig den samme som nevnt ovenfor i forbindelse med figur 2. Igjen er VSD-modulene plassert i vann-motstandsdyktige hus.
Siden arkitekturen til den andre utførelsesform eliminerer behovet for samleskinnen BB, er arkitekturen ytterligere forenklet fra den som er beskrevet i den første utførelsesform. Siden det er færre undersjøiske moduler i denne andre utførelsesform i forhold til den første utførelsesform, vil påliteligheten av systemet generelt være forbedret.
Selv om det har blitt vist og beskrevet hva som for tiden anses å være de foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse, vil det forstås av fagfolk på området at forskjellige andre modifikasjoner kan gjøres, og at ekvivalenter kan erstattes uten å avvike fra den sanne rekkevidde av den foreliggende oppfinnelse. I tillegg kan mange modifikasjoner gjøres for å tilpasse en spesiell situasjon til læren ifølge den foreliggende oppfinnelse, uten å avvike fra det sentrale oppfinneriske konsept som er beskrevet her. Videre behøver en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse ikke omfatte alle de trekkene som er beskrevet ovenfor. Derfor er det ment at foreliggende oppfinnelse ikke være begrenset til de spesielle utførelsesformer som er beskrevet, men at oppfinnelsen omfatter alle utførelsesformer som faller innenfor oppfinnelsens ramme slik den er bredt definert ovenfor. Spesielt kan utførelsesformene beskrevet ovenfor kombineres.
Uttrykk som "omfatter", "innbefatter", "inkorporerer", "inneholder", "er" og "har" skal tolkes på en ikke-eksklusiv måte når man tolker beskrivelsen og tilhørende krav, de skal nemlig tolkes for å tillate at andre elementer eller komponenter som ikke er eksplisitt definert, også kan være til stede. Referanse til entall skal også tolkes å være en henvisning til flertall, og vice versa.
Fagfolk vil lett forstå at ulike parametere som er beskrevet i beskrivelsen, kan modifiseres, og at ulike utførelsesformer som er beskrevet kan kombineres uten å avvike fra rammen av oppfinnelsen.
Det fastslås at henvisningstall i patentkravene ikke begrenser omfanget av patentkravene, men bare er satt inn for å forbedre lesbarheten av patentkravene.

Claims (7)

1. Elektrisk arkitektur (100, 200) for effektfordeling til undersjøisk utstyr (C, P), omfattende minst en variabel hastighetsdriv-modul, VSD-modul (110, 210), hvor i det minste en VSD-modul (110,210) omfatter minst en selvkommutert linjesideomformer (111,211).
2. Elektrisk arkitektur (100,200) ifølge krav 1, hvor hver selvkommuterte linjesideomformer (111,211) omfatter i det minste seks effekthalvledere (SC).
3. Elektrisk arkitektur (100,200) i henhold til krav 1 eller 2, hvor hver effekthalvleder (SC) er en transistor eller tyristor.
4. Elektrisk arkitektur (100,200) i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, hvor hver selvkommuterte linjesideomformer (111,211) har en merkespenning som er lik, eller større enn, 230 V.
5. Elektrisk arkitektur (100, 200) i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, hvor i det minste en VSD-modul (110, 210) videre omfatter en pre-ladekrets (PC) for å redusere oppstartsstrøm.
6. Elektrisk arkitektur (100) i henhold til et hvilket som helst av de foregående krav, videre omfattende en samleskinne (BB) og en transformator (12), hvor hver selvkommuterte linjesideomformer (111,211) er direkte forbundet med samleskinnen (BB) via en kretsbryter (MS) og uten noen undersjøisk transformator mellom transformatoren (12) og VSD-modulen (110, 210).
7. Elektrisk arkitektur (200) som angitt i hvilket som helst av kravene 1-4, videre omfattende en transformator (12), hvor i det minste en VSD-modul (110, 210) videre omfatter minst en innebygget kretsbryter (BICB) og uten noen undersjøisk transformator mellom transformatoren (12) og VSD-modulen (110, 210).
NO20131746A 2011-06-01 2012-05-31 Undersjøisk installasjon for effektfordeling til undersjøisk utstyr NO346255B1 (no)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161492280P 2011-06-01 2011-06-01
US201161492285P 2011-06-01 2011-06-01
PCT/EP2012/060267 WO2012164029A2 (en) 2011-06-01 2012-05-31 Subsea electrical architectures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20131746A1 true NO20131746A1 (no) 2014-03-03
NO346255B1 NO346255B1 (no) 2022-05-16

Family

ID=46229463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20131746A NO346255B1 (no) 2011-06-01 2012-05-31 Undersjøisk installasjon for effektfordeling til undersjøisk utstyr

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9859805B2 (no)
AP (1) AP2013007328A0 (no)
AR (1) AR086645A1 (no)
BR (1) BR112013030665B1 (no)
GB (1) GB2508991B (no)
MY (1) MY184605A (no)
NO (1) NO346255B1 (no)
WO (1) WO2012164029A2 (no)
ZA (1) ZA201308825B (no)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2830171A1 (en) 2013-07-25 2015-01-28 Siemens Aktiengesellschaft Subsea switchgear
WO2015090502A1 (en) 2013-12-16 2015-06-25 Abb Technology Ag A modular subsea power distribution system
EP2921642A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Power switching device
ES2706420T3 (es) 2014-04-10 2019-03-28 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Sistema de distribución de energía
AU2015256736B2 (en) 2014-05-07 2018-11-01 Aker Solutions As Power supply assembly and associated method
NO337678B1 (no) * 2014-05-26 2016-06-06 Fmc Kongsberg Subsea As Undersjøisk effektdistribusjonsinnretning og - system.
US9742163B2 (en) 2014-06-27 2017-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Subsea switchgear
EP2961021A1 (en) 2014-06-27 2015-12-30 Siemens Aktiengesellschaft Subsea power distribution system and method
US9945909B2 (en) 2015-02-25 2018-04-17 Onesubsea Ip Uk Limited Monitoring multiple subsea electric motors
US10065714B2 (en) 2015-02-25 2018-09-04 Onesubsea Ip Uk Limited In-situ testing of subsea power components
US20160248364A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Onesubsea Ip Uk Limited Variable speed drive with topside control and subsea switching
US20160247618A1 (en) * 2015-02-25 2016-08-25 Onesubsea Ip Uk Limited Subsea transformer with integrated high resistance ground
US10026537B2 (en) 2015-02-25 2018-07-17 Onesubsea Ip Uk Limited Fault tolerant subsea transformer
US20160380560A1 (en) * 2015-06-29 2016-12-29 General Electric Company Fluid extraction system having power control sub-system and related methods
US10931140B2 (en) * 2016-05-05 2021-02-23 Onesubsea Ip Uk Limited Supply of auxiliary power to remote installations
NO349222B1 (en) * 2019-06-26 2025-11-10 Fsubsea As System for subsea pressure booster power supply and distribution
US11491935B2 (en) * 2019-10-25 2022-11-08 Sea Clear Power Inc. Systems and methods for distribution of power in a marine vessel, ATVS, and vehicles
JP7160791B2 (ja) * 2019-12-27 2022-10-25 矢崎総業株式会社 電線
EP3986098A1 (en) * 2020-10-14 2022-04-20 ABB Schweiz AG Subsea drive with integrated breaker
EP4087076A1 (en) * 2021-05-04 2022-11-09 Robert Bosch GmbH Autonomous method to prevent brownout of subsea electronic modules

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO312080B1 (no) * 2000-04-28 2002-03-11 Aker Eng As Distribusjonssystem for elektrisk kraft
US20040102109A1 (en) * 2002-09-18 2004-05-27 Cratty William E. DC power system for marine vessels
NO325437B1 (no) * 2005-11-11 2008-05-05 Norsk Hydro Produksjon As Arrangement for ekstern dodstart av undersjoisk kraftsystem
NO326936B1 (no) * 2005-11-11 2009-03-16 Norsk Hydro Produksjon As Undervann avbruddsikkert stromforsyningssystem
CN101536304A (zh) * 2006-11-06 2009-09-16 西门子公司 用于水下应用的可变速驱动器
EP2118995A1 (en) * 2007-03-14 2009-11-18 ABB Technology AG Method and system to start multiple ac motors supplied by a power converter via a common ac bus
EP2071694B1 (en) * 2007-12-11 2019-02-20 General Electric Company MVDC power transmission system for sub-sea loads
WO2010010952A1 (ja) * 2008-07-24 2010-01-28 太陽化学株式会社 脂肪酸アルキルエステル用曇り点降下剤
RU2539046C2 (ru) * 2009-03-27 2015-01-10 УанСабси ЛЛС Подводный инвертор с питанием на постоянном токе
EP2293407A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-09 Converteam Technology Ltd Power transmission and distribution systems
US9214816B2 (en) * 2010-04-08 2015-12-15 Framo Engineering As System and method for subsea power distribution network
US8456116B2 (en) 2010-06-15 2013-06-04 Cameron International Corporation Power supply system and method with remote variable frequency drive (VFD)
BR112013005951B1 (pt) 2010-09-13 2020-03-24 Aker Solutions As Sistema de elevação de pressão submarino, transformador elevador de frequência elétrica passivo e método para operar um sistema de elevação de pressão submarino

Also Published As

Publication number Publication date
GB2508991B (en) 2016-06-29
MY184605A (en) 2021-04-07
BR112013030665A2 (pt) 2016-12-06
ZA201308825B (en) 2015-02-25
US20140097678A1 (en) 2014-04-10
US9859805B2 (en) 2018-01-02
GB201320887D0 (en) 2014-01-08
BR112013030665B1 (pt) 2021-01-19
AR086645A1 (es) 2014-01-15
AP2013007328A0 (en) 2013-12-31
NO346255B1 (no) 2022-05-16
WO2012164029A2 (en) 2012-12-06
GB2508991A (en) 2014-06-18
WO2012164029A3 (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO20131746A1 (no) Undersjøiske elektriske arkitekturer
US12173594B2 (en) Fracturing system
EP2723635B1 (en) Ship propulsion
US8723360B2 (en) Distributed electrical generation system
US9334749B2 (en) Auxiliary power system for turbine-based energy generation system
US20190023369A1 (en) Vessel energy management system
KR20140091497A (ko) 가변 주파수 드라이브를 위한 상시 대기 전원
NO326936B1 (no) Undervann avbruddsikkert stromforsyningssystem
BR112013005951B1 (pt) Sistema de elevação de pressão submarino, transformador elevador de frequência elétrica passivo e método para operar um sistema de elevação de pressão submarino
KR20200127153A (ko) 해상 풍력 기지 및 서브스테이션
NO20111235A1 (no) Undervannsinnretning for likestromslaster
CN104037799A (zh) 一种船舶轴带发电系统及其控制方法
DK2926003T3 (en) Process for operating an energy plant and an energy system with such energy plants
CN108923450B (zh) 电流源型高压直流输电系统的控制及运行方法
EP2867972B1 (en) Energizing system and method
BRPI0511697B1 (pt) sistema de propulsão de baixa perda
CN203522550U (zh) 一种适用于波浪能发电机组的变电输送系统
CN106786725B (zh) 一种提高直流输电系统逆变站暂态电压的控制方法
CN104852596A (zh) 一种岸电电源系统
CN115042149B (zh) 一种基于全电驱的海底履带作业机器人动力及控制系统
KR20140064260A (ko) 선박용 쇼어 파워 시스템
OA16664A (en) Subsea electrical architectures.
US12074438B2 (en) High voltage AC transmission systems and methods
NO20111448A1 (no) Utstyr for drift av fjerntliggende undervannslaster eller laster som krever lang AC undervannskryssing
Huang et al. AC Ring distribution: architecture for subsea power distribution