[发明专利]用于海底容纳电气部件的装置及其制造

说明书

技术领域

本发明涉及电气部件的容纳，并且具体地涉及用于容纳电气部件的压力补偿海底装置。本文提出的实施方式还涉及这种装置的制造。

背景技术

油气工业正在不断地寻找海底和更远离海岸的更分散、更深和更小的油田。这导致了对能够实现成本有效的深海油/气开采和回收的海底技术的发展的强烈兴趣。当今，用于驱动大型压缩机和泵负载的功率电子设备在岸上或具有长线缆连接的平台上处于大气压力下。在过去几年中，针对海底技术已经广泛地讨论了压力补偿概念。在压力补偿系统中，电气部件(例如功率转换单元)和相关联的电子电路将在填充有介电液体介质的压力补偿容器中布置在接近或等于外部压力(其在3000米深度处例如高达300巴)的压力下。相同类型的压力补偿系统也用于诸如海底变压器之类的静电感应装置的海底设施。

这种压力补偿系统的发展在电气部件的设计和整个系统的冷却方面产生了独特的挑战。这种系统的关键部件之一是液体介质本身。这是因为在高压和低温下液体的介电击穿行为和热属性将决定功率转换单元的可靠性和压力补偿壳体的尺寸。文献提到绝缘液体的介电属性通常在高压条件下增强，例如参见M.Koch等人的“The breakdown voltage of insulation oil under the influence of humidity,acidity,particles and pressure(绝缘油在湿度、酸度、颗粒和压力的影响下的击穿电压)”，2007年APTADM国际会议，或R.Badent等人的“The effect of hydrostatic pressure on streamer inception and propagation in insulating oil(静水压力对绝缘油中的流形起始和传播的影响)”，1994年IEEE(电气和电子工程师协会)国际电绝缘研讨会的会议记录。然而，在压力补偿系统的设计期间，绝缘液体在高压下的热属性必须被适当地理解和解决。

众所周知，液体的黏度在低温下增大。这在图1的图表中示出，其示出了三种介电油(天然酯、合成酯和变压器矿物油)的动态黏度关于温度的变化。此外，还报道了黏度在高压下显著增大，例如参见D.L.Hogenboom等人的“Viscosity of several liquid hydrocarbons as a function of temperature，pressure and free volume(几种液体烃的黏度作为温度、压力和自由体积的函数)”，1967年的《化学物理期刊》的第46卷第7号第2586至2598页。结果，在高压和低温下液体的冷却性能是关注的原因。

通常，为了实现高可靠性，寻求基于自然对流的冷却方案。在这种情况下，冷却介质的高黏度降低了流率，因而降低了冷却性能。另一方面，如果选择泵送冷却，则冷却介质的高黏度增加了所需的泵送功率。液体的另一个关键的材料属性是热导率。对于旨在在高压下工作的海水冷却自然对流冷却系统，低油传热系数通常表示系统中的最高热阻。因此，高导热性对于冷却介质是显著的优点。

EP 2717401 A1涉及一种包括第一和第二海底电气装置的海底电功率系统以及提供海底电功率系统的方法。

US 2002/139962 A1涉及一种用于变压器的介电流体。特别地，其涉及介电异链烷烃(isoparaffinic)基变压器流体。

Petro-Canada(加拿大石油公司)的“Luminol Product from Petro-Canada for Subsea Oil Gas Application(加拿大石油公司的用于海底油气应用的发光氨产品)”非常简要地描述了“Luminol(发光氨)”或发光氨合成的异链烷烃流体。该文献涉及海底油气工业，但没有明确提及压力补偿海底装置。

因此，仍然存在对在海底功率系统中使用的高效介电液体的需要。

发明内容

本文的实施方式的目的是提供在海底功率系统中使用的高效介电液体。

根据第一方面，提供了一种用于容纳电气部件的压力补偿海底装置。该装置包括压力补偿壳体。压力补偿壳体填充有介电液体。该装置包括至少一个电气部件。所述至少一个电气部件设置在压力补偿壳体内。介电液体是包含异链烷烃的烃类介电液体。

有利地，这提供了在海底功率系统中使用的高效介电液体。

有利地，这提供了除了对于高压应用中具有优异的介电性能之外，在高压和低温下还具有显著增强的热特性的绝缘液体溶液。