科普:关于海底电缆,你想知道的都在这里了

科普:关于海底电缆,你想知道的都在这里了

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全球海缆连接示意图

生命起源于海洋,人类繁衍于陆地,人类对海洋有天生的亲近感,但海洋的神秘莫测并不逊色于浩瀚的宇宙。海洋环境的复杂性对海缆工程提出了很高的要求,海缆工程是世界公认的难题,施工难度大,维护成本高,世界上只有少数企业有能力进行海底高压电缆的敷设与调试,海缆市场的发展受到了很大的限制。不过,随着技术的发展,需求的快速增长,越来越多的企业开始投入到海缆输电整体解决方案中。

对于深度小于200米的浅海区,通常采用埋设,对于深度大于200米的深海区,通常采用敷设,主要涉及三个阶段:勘察清理,海缆敷设和冲埋保护。首先,敷设船从海缆制造厂装载着成盘的海缆来到岸边,在海缆上每隔一段距离绑一个“救生圈”,将海缆浮起,陆地上的牵引机将海缆牵引上岸,电缆上岸后拆除“救生圈”,电缆就下沉至海底,敷设船沿设计线路“边走边放”,同时利用水下监控设备反馈工况,控制敷设船的前进速度、方向和敷设速度,绕开凹凸地面和岩石等不良工况,避免损伤电缆。海缆敷设示意如下图所示。

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海缆的敷设

海缆的绝缘结构和陆地电缆基本一致,但是由于海缆的应用环境比陆地复杂很多,因此设计者们给它多穿了一套“软猬甲”,保护海缆免受损伤。典型的海缆结构如下图所示。

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典型的海缆结构

最外层是PP绳和沥青,用来抵御海水腐蚀、下一层是钢丝铠装,用来加强海缆的机械强度,防止外力破坏、铅护套用来抵御海水腐蚀和强大的水压、阻水层可以阻止当铅护套损坏时,海水渗入铅护套并沿轴向扩散、海缆绝缘层和陆缆绝缘层没有区别,用来传送能量、内外屏蔽层用来均匀电场分布,提高绝缘寿命、基于阻水考虑,采用紧压导体引导能量传输。正是这些独特的机械和电气设计,海缆才可以“安心”地躺在海底工作。

尽管如此,海缆应用仍然面临着很多的技术难点。如何有效地连接两根大长度超高压海缆?如何减少海缆接头,生产尽可能长的海缆和安全敷设?对于深度大于200 m,甚至500 m的敷设条件,如何保护海缆免受超大自重和不良地形的伤害?如何提高海缆的载流量和使用寿命?如何有效地对故障海缆进行打捞抢修?不限于此,这些问题都对海缆,特别是超高压海缆的制造、生产、敷设和运行维护提出了更高的要求。

问题多,但解决问题的办法更多,不正是由于人类天生拥有坚韧的精神,才实现了伟大的进步吗?未来,海缆的应用空间会越来越广阔,它是“地球村”概念的重要基础设备,是人类实现将自身活动区域有效扩展的重要技术支撑。它将清洁海洋能源输送到大陆,缓解了大陆资源的紧张,也将大陆能源输送到海洋,为海洋经济发展做贡献。

可以说,海底电缆一直在您身边,它的大规模应用将给我们带来碧水蓝天。

来源:中国电力科学研究院返回搜狐,查看更多

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