走近海上風電｜海底電纜是怎樣敷設的

隨著（zhe）陸地優質風能資源的逐步開發，海上風電作為發展趨（qū）勢已是可以預見（jiàn）的將來，然而技術難度與開（kāi）發成本較高，仍是製約海上風電發展的（de）主要因素。

海上風電場建設（shè）成本構成中除海底基建外，中高壓海底電纜、海上變電站和輸電（diàn）通道等項目也是導致投資成本大大增加的重要因素。

海纜敷設技術及方案的（de）成熟與否對一個海上風電場項目來說，無論從投資的經濟性還是風電場的可靠性和穩定性（xìng）來看，都（dōu）具有（yǒu）巨大的影響。

那麽，為什麽（me）要做海纜敷設（shè）呢？

海上風電場發電之後向（xiàng）陸（lù）地輸送電力並升壓並網（wǎng），海底電纜可以（yǐ）有效傳輸海上風電機組發出的電能，作為海上風電場電能輸送通道，其安全可靠運行對海上風電場的安全運行（háng）至關重要。由於海纜被敷設在環境（jìng）極其惡劣的海底，在運行（háng）中除了受到潮汐（xī）、波（bō）浪（làng）、衝刷（shuā）及地震等（děng）自然條件的作用（yòng）外，還受到海底物質的摩擦、有（yǒu）害氣體侵蝕、人類海洋活動的影（yǐng）響（xiǎng）。

因此，海底電纜不僅對防水、耐腐蝕、及其他不可控外力碰撞等特殊性能要求（qiú）很高，還要有較高的電氣絕緣性能和安（ān）全可靠性 ，否則一旦出現故障，會對海上風（fēng）電機組發電量造成巨（jù）大的經濟損（sǔn）失。

海底電纜是怎樣進行線路布局的？海底電纜線路布局由集（jí）電線路聯絡及海纜敷設兩部分組成。

在海上風（fēng）電（diàn）場（chǎng）中，一般是遵循最大限度利用風能資源的原則來布（bù）置風電機組的，同時還要盡（jìn）量減小風力機之間的（de）尾流影響，因此在進行海纜線路布局時，要設計出合理有效的連接（jiē）方式。

目（mù）前，海上風（fēng）電場內部集電線路布局方式主要分為以下三種基本形（xíng）式：

放射（shè）形、環形、星形。

放射形（xíng）布局是大多數風電場普遍采用的內部鏈接方法，其特點是結構簡單，投資成本較（jiào）低；環形布局相比放射形布局（jú）需（xū）要（yào）較高的投資成本，但能夠實現（xiàn）一定程（chéng）度的冗餘，可靠性較高。環形布局又可（kě）具體分為以下（xià）幾種不同形式（shì）：單邊環形、雙邊環形、由二者結合衍生出的複合環形。

纜敷設時的保（bǎo）護方式主要有以下幾（jǐ）種： 

除了選擇合適的海纜路由對海纜進行保護之外，在海纜敷設過程中主要采（cǎi）取這三（sān）種海纜保護方式：

開溝埋設

覆蓋防護材料穩定

錨固

其中，覆蓋防護材料穩定需要較大的投資，而錨固保護僅適用於岩（yán）石海底的防環境因素破壞。

那麽，海纜常用的埋設方法都有哪些呢（ne）？

1、開挖（wā）法簡（jiǎn）介：

開挖法采（cǎi）用挖泥（ní）船（chuán）進行挖泥，挖（wā）泥的深（shēn）度由埋設深度（dù）所決定。開挖（wā）結束後，直接將海（hǎi）纜敷設下去，利用（yòng）潮流將（jiāng）泥土回填。此種施工方法要達到一定的深度開（kāi）挖的寬度和深（shēn）度就需要按一定的比例放坡（pō），否則（zé）就會發生塌方的（de）現象。若海纜的埋深為3m、放坡比例為1:3(深度與寬度之比)時（shí），開挖的寬度就要達到9m。

開挖法的溝槽（cáo）深度與（yǔ）寬度

采用（yòng）此方（fāng）法施工，如果有船舶遇（yù）到惡劣氣候或緊（jǐn）急情況在海纜路（lù）由上（shàng）拋（pāo）錨則很容易損壞海纜。

因為利用潮汐自然回（huí）填需要（yào）較長的一段時間才能將溝槽全部覆蓋（gài）嚴密，而這段時間溝槽裏的土（tǔ）質非（fēi）常稀鬆且溝槽的寬度很寬對海纜並無保護作用（yòng），所（suǒ）以船舶拋錨後仍能危害海纜的安全。

2、刀犁式埋設犁施工（gōng）法簡介：

在作（zuò）業時，海纜施工船在布纜的同時，依靠其強大的牽（qiān）引力拖曳埋設犁，使安裝在埋設犁尾部的刀犁在海床上（shàng）掘削出一條溝槽，然後將海纜埋入其中。其埋（mái）設深度由犁刀（dāo）所決定，並可以通（tōng）過控製係統調節埋設深度。在埋設犁的主體上，配備有調（diào）節（jiē）犁的深度和寬度用的液壓裝置，監視（shì）埋設犁（lí）姿（zī）態、障礙物和海纜（lǎn）導入（rù）等狀況的各種（zhǒng）傳感器及電視攝像機，還有（yǒu）向電視攝像機和埋設犁主體（tǐ）各組成（chéng）部分發送控製信號（hào），以及（jí）收集各種數據用的機上信號處理裝置。在埋設時，由設於（yú）海纜施工船上的監（jiān）控室通過控製設備與供電電纜對埋設（shè）犁進行控製和供給電（diàn）源。

此施（shī）工方法需要有較大牽引力的大型海纜施工船，在除了岩石以外的其他海底底質都可（kě）以進行海纜埋設。通常情況下（xià）較易在泥質地施工，而砂質地施工的強度相對較高。

3、衝埋式埋設犁施工法簡介：

進（jìn）行海纜埋設作業時，依靠裝設在埋設犁掘削部的（de）噴嘴噴射出高壓水流使海底（dǐ）泥沙流動形成溝（gōu）槽，再（zài）將海纜埋（mái）於溝底。

這種施工方法的主要特點是：可在布纜的同時埋設海纜，也可埋設（shè）已鋪（pù）設在海底的海纜；對（duì）海纜施工船的噸位大小和牽引力沒有高要求，隻需提供噴水所需（xū）動（dòng）力；拖行張力比刀犁式埋設犁小，埋（mái）設深度大，最（zuì）大埋深（shēn）可以達（dá）到10m左右，如果衝埋設備結合空氣提升裝置（zhì）和機械切削（xuē）裝置，將進一步提高埋設的深度（dù）。由於施工船吃水淺，工作水（shuǐ）深可以是1.5m～150m的任何水深。

衝埋式施工船本身並無動力（lì），通過輪流交替（tì）轉換（huàn）牽引（yǐn）錨或依靠其他船隻牽引。埋設（shè）犁（lí）上裝有埋深指示、姿態（tài）、張力及壓力等傳感器, 將數據傳送（sòng）到指揮中心，以控製施工質量。

施工的船速通常由埋設深度來決定，如果控製中心（xīn）的計算機得到埋深達到要求的信（xìn）息（xī），將指揮（huī）船（chuán）舶移動，否（fǒu）則繼（jì）續衝埋直至符合（hé）要求。此方法的埋（mái）設速度與海底土質、埋設深度有關，一般為1m/min～10m/min左右，衝埋寬度為0.2m～0.4m。

4、ROV衝埋施工法簡介（jiè）：

ROV是（shì）水下遙（yáo）控運載器，俗稱水（shuǐ）下機器人（rén），每個ROV都（dōu）能安裝兩套衝埋設備（bèi）、電纜切割機、能（néng）鉗（qián）起20t重物的夾鉗和25Hz音頻信（xìn）號跟蹤器等設備各一套。

結語（yǔ）

本文（wén）簡（jiǎn）要介紹了現階段海上風電場集（jí）電電纜（lǎn）基本拓撲結構的（de）類型。根據實際布機情況（kuàng），綜（zōng）合考慮電（diàn）纜投（tóu）資、施工難度以及（jí）可靠性（xìng）等方麵的（de）因素，對（duì）集電線路的聯絡進行優化設計。

根（gēn）據海況測（cè）量及（jí）地（dì）質（zhì）調查結果，參考成（chéng）熟的技（jì）術，運用已提出的關鍵技術解決方案，對工程海纜敷（fū）設工藝及方案進行綜合設計，以達到建設時間短，安（ān）全等級高，建設成本優的目標。

來源：微信公（gōng）眾號“風脈能（néng）源”