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Spezialkabel: Was Offshore-Kabel heute leisten müssen

Autor / Redakteur: Alfred F. Hradil und Dede Bülbül * / Kristin Rinortner

Kabel für Offshore-Anlagen unterscheiden sich von herkömmlichen Kabeln: Schlammresistenz und Zonenverschleppung von Gasen sind Beispiele. Welche Normen müssen Sie hierbei beachten?

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Spezialkabel: 
Unter allen Kabeltypen unterliegen Offshore-Kabel den härtesten Beanspruchungen.
Spezialkabel: 
Unter allen Kabeltypen unterliegen Offshore-Kabel den härtesten Beanspruchungen.
(Bild: Hradil)

Öl- und Gasfelder werden immer weiter von der Küste entfernt, in tieferen Gewässern (bis 3000 m) und bei schwierigeren Wetterlagen ausgebeutet. Offshore-Einrichtungen müssen daher extremen Wetterlagen stand halten (Stürme, extrem kalte Temperaturen etc.). Aus diesem Grund sind die Regeln und Normen für die Sicherheit auf Bohrplattformen sehr streng, es muss die Explosions-, Brand- und Leckagegefahr auf ein Minimum reduziert werden.

Anforderungen an Offshore-Kabel

Damit einhergehend werden auch an die Offshore-Kabel höchste Anforderungen gestellt. Sie müssen auf der einen Seite resistent gegen Öl, Salzwasser, Verschleiß, Hitze und Kälte sein. Andererseits müssen sie flamm- und brandhemmend sowie Schlamm- und Chemikalien-resistent ausgelegt sein. Diese Vorgaben sind im Wesentlichen durch die Normen BS 6883, BS 7917, NEK 606 und IEEE 1580 geregelt.

Hradil hat ein Offshore-Leistungskabel auf den Markt gebracht, das sich für den Betrieb von elektrischen Anlagen in rauen maritimen Umgebungen mit explosionsfähigen Atmosphären, beispielsweise auf Ölplattformen sowie Erdöl- und erdgastransportierenden Schiffen eignet. Typische Anwendungen sind Kräne und Hebetechnik. Das Leistungskabel ist Öl- und Benzin-beständig sowie Ozon- und UV-beständig und ist widerstandsfähig gegen Kühlflüssigkeiten, Schmiermittel und Kaltreiniger.

Das Kabel erfüllt zum einen die anspruchsvolle Norm NEK 606 (SHF2) hinsichtlich Schlammresistenz, Flexibilität und hoher Brandsicherheit und zum anderen die IEC 60079-14 hinsichtlich einer effektiven Unterbindung der Zonenverschleppung von Gasen und Rauch innerhalb des Kabels.

NEK 606: Die Schlammresistenz

Kabel für Offshore-Anlagen unterscheiden sich von herkömmlichen Kabeln insbesondere durch die Schlammresistenz. Sogenannter Bohrschlamm – auch als Bohrspülung bezeichnet – wird beim Bohren nach Erdöl dazu verwendet, um Gesteinsmaterial an die Oberfläche zu spülen und den Bohrer zu schmieren und zu kühlen. Die Bohrspülung ist eine zähe Flüssigkeit, die darüber hinaus das Zusammenfallen des Bohrlochs verhindert und damit auch das Eindringen von Wasser.

Die NEK TS 606 ist eine international gültige Spezifikation, des „Norwegian Electrotechnical Committee“ für die See- und Offshore-Industrie, die die Anforderungen für halogenfreie und schlammresistente Kabel definiert. Die Norm stellt deutlich höhere Anforderungen als die IEC 60092-360: 2014. Sie definiert darüber hinaus Regeln für den Test, Zertifizierung und Akkreditierung von Offshore-Kabeln und hat Schnittstellen mit den Vorschriften BS6883 und der IEEE 1580.

Zu den Besonderheiten des Hradil-Kabels zählt die schlammresistente Ausführung (Mud Resistance) gemäß NEK-Standard TS 606. Der Außenmantel wird aus einem flammfesten, halogenfreien Spezial-Compound auf FRNC-Basis (Flame Retardant Non Chlorid) gefertigt, der den negativen Auswirkungen des aggressiven Bohrschlamms auf einer Bohrinsel standhält.

NEK 606: Die Außenummantelung

Bild 1: Querschnitt durch das Offshore-Leistungskabel für Ex-Umgebungen.
Bild 1: Querschnitt durch das Offshore-Leistungskabel für Ex-Umgebungen.
(Bild: Hradil)

Die NEK TS 606 stellt darüber hinaus besondere Anforderungen an den Außenmantel eines Kabels und unterscheidet hier zwei Arten von Außenmänteln nach SHF1 und SHF2. Die SHF1 definiert einen thermoplastischen Außenmantel, der halogenfrei ist und im Brandfall nur minimalen Rauch erzeugt. Die SHF2 fordert darüber hinaus einen vernetzten und thermostabilen Außenmantel. Der wesentliche Unterschied ist hierbei, dass der SHF1-Außenmantel härter ist, ein SHF2-Außenmantel dagegen flexibler.

Zudem werden bei der Spezialkabelentwicklung oftmals Eigenschaften von einem Kabel gefordert, die sich bei der Konstruktion, in der Produktion oder in den Materialeigenschaften widersprechen. Entsprechend kann das Kabel aus dem Hause Hradil mit einem guten Biegeverhalten und einem guten Biegeradius von 7 x D bei fester Verlegung aufwarten. Der Einsatztemperaturbereich liegt bei –60° C bis 85° C und ist damit auch für den Einsatz auf Bohrinseln in arktischen oder tropischen Regionen geeignet.

IEC 60079-14: Zonenverschleppung von Gasen

Die Forderung der IEC 60079-14: 2014 Annex E.1 eine „Pumping Action“, also eine Verschleppung von brennbaren Gasen durch ein Kabel hindurch zu unterbinden, wird bis dato von wenigen Kabeln vollständig erfüllt.

Hintergrund hierfür ist die Tatsache, dass Kabel in ihrem konstruktiven Aufbau nicht völlig kompakt sind. Zwischen den Adern und Füllern können Leerräume entstehen, in die brennbare Gase einströmen und unter Umständen weitergeleitet werden. Angesichts dieser kapillaren Wirkung lässt sich eine Verschleppung nicht ausschließen. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn in der Leitung poröse Füllmaterialien wie Fließstoffe und faserige Materialien verbaut werden, die hygroskopisch sind.

Das für den Brandschutz und den Funktionserhalt von Kabeln in aller Regel verwendete Mica Tape (Muscovite Mica or Phlogopite Mica) als Isolationsmaterial vermag zwar vor hohen Temperaturen wirksam zu schützen, kann jedoch aus obigen Gründen nicht die Verschleppung unterbinden.

Spezial-Verbundwerkstoff für Explosionsschutz

Statt des Mica Tapes setzt der Anbieter aus Schwaben auf ein Spezial-Verbundwerkstoff. Das flammwidrige, halogen- und nicht-hygroskopische Spezial-Compound wird mittels Druck-Extrusion in das Kabelinnere eingebracht. Alle Adern und Schirmungen werden vollständig eingebettet, so dass alle Kapillarräume innerhalb des Kabels verfüllt sind. Brennbare Gase können somit unabhängig von Kabellänge, Art und Druck des Gases nicht mehr in das Kabelinnere einströmen oder gar weitergeleitet werden.

Das Kabel eignet sich somit für Anwendungen mit extrem hohen Explosionsschutzanforderungen wie in der petrochemischen Industrie, für maritime Anwendungen insbesondere im Offshore-Bereich. Zulieferer und Hersteller können mit dem Offshore-Leistungskabel den vollständigen Nachweis der IEC 60079-14 gewährleisten.

Neben der NEK TS 606 (SHF2) und der IEC 60079-14: 2014 Annex E.1 erfüllt das Offshore-Leistungskabel auch folgende Spezifikationen: IEC 60332-3-22, IEC 60332-1, IEC 60331-21, IEC 60079-14, IEC 61034-1,2, IEC 60754-1,2 und FE180>180 min.

* Alfred F. Hradil und Dede Bülbül sind Geschäftsführer bei Hradil Spezialkabel in Bietigheim-Bissingen.

(ID:46316194)