走（zǒu）近海上風電｜海底電纜是怎樣敷設的

隨著陸地優質風（fēng）能資源的（de）逐步（bù）開發，海上風電作為發展趨勢已（yǐ）是（shì）可以預見的（de）將來，然而技術難度與開發（fā）成（chéng）本較高，仍是製約海上風電發展的主要（yào）因素。

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

海纜敷設技術及方案的成熟與否對一個海上風（fēng）電場項目來說，無論從投資的經濟性（xìng）還（hái）是（shì）風電場的可靠性和穩定性來看，都具有巨大的影響。

那麽（me），為什麽要做海纜敷設呢？

海上風電場發電之後向陸地輸送電力並（bìng）升壓並（bìng）網，海底電纜可以有效傳（chuán）輸海上風電機（jī）組發出的電能，作為海上風電場電能輸（shū）送通道（dào），其安全可靠（kào）運行對海上風電場的安全運行至關重要。由於海纜（lǎn）被敷設在環境（jìng）極其惡劣的海底（dǐ），在運行中除了受到潮（cháo）汐、波浪、衝刷及地（dì）震等自然（rán）條件的作用外（wài），還（hái）受到海底物質的摩擦、有害（hài）氣體侵蝕、人（rén）類海洋活動的（de）影響（xiǎng）。

因此，海底電纜不僅對防水（shuǐ）、耐腐蝕、及其他不可控外力碰撞等特殊性能（néng）要求很高（gāo），還要有較高的電氣絕緣性能和安全可靠性 ，否則（zé）一旦出現（xiàn）故障，會對海上風電（diàn）機組發電量造成（chéng）巨大的經（jīng）濟（jì）損失。

海底電纜是怎樣進行線路布局的？海底電纜（lǎn）線路布局由（yóu）集（jí）電線路（lù）聯絡（luò）及（jí）海纜敷設兩部分組成。

在海上風電場中，一般是遵循最大限度利用風能資源的原則來布置風（fēng）電機（jī）組的，同時還要盡量（liàng）減小風力機之間的尾流（liú）影響，因此在（zài）進行海纜線路布局時，要設計（jì）出合理有效的連接方式。

目前，海上（shàng）風電場內部集電線路布局方式主要（yào）分為以下（xià）三種基本形式：

放射形、環（huán）形、星形。

放射形布局是大多數風（fēng）電場普遍采用的內部鏈接方法，其特點是結構簡單，投資成本較低；環形布局（jú）相比放射形布局需要較高的投資成本，但能夠實現一（yī）定程度（dù）的（de）冗餘，可靠性較高。環形布局又可（kě）具體分為（wéi）以下幾種（zhǒng）不（bú）同形式：單邊環形、雙邊環形、由二者結（jié）合衍生出的複合環形。

纜敷設（shè）時的保護方式主要有以下幾種： 

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（guò）程中主要采取這三種海纜保護方式：

開溝埋設

覆（fù）蓋防護（hù）材料穩定

錨固

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

那麽，海纜常用的埋設方法（fǎ）都有哪（nǎ）些（xiē）呢？

1、開挖法簡介：

開挖法采用挖泥船（chuán）進行挖泥，挖泥的深度由埋設（shè）深度所決定。開挖結（jié）束後，直接將（jiāng）海纜敷設下去，利用潮流將泥（ní）土回填。此種施工方（fāng）法要達到一定的深度開挖（wā）的寬（kuān）度和深度就需要按一定的比例放坡，否則就會發生塌方的現象。若海纜的埋深為3m、放坡比例為1:3(深度與（yǔ）寬度之比)時，開挖的寬度就要達到9m。

開挖法的溝槽深度（dù）與寬度

采用（yòng）此方法施工，如果有船舶遇到惡劣氣候或緊急（jí）情況（kuàng）在海纜路由上拋錨則很容易損壞海纜。

因為利用潮汐自然（rán）回填需要較長的一段（duàn）時間才能將溝槽全部覆蓋嚴密，而（ér）這段時間（jiān）溝槽裏的土質非常稀鬆且溝（gōu）槽的寬度很寬對海纜並無保（bǎo）護作用，所以船舶拋錨後仍能危害海纜的（de）安全。

2、刀犁式埋設犁施工法簡介：

在作業時，海纜施工船在（zài）布纜的同時，依靠其強大的牽引（yǐn）力拖曳埋（mái）設犁，使安裝在埋設犁尾部的刀犁在海床（chuáng）上掘削出一條溝槽，然後將海纜埋入其中。其埋（mái）設深度由犁刀所決（jué）定，並可以通（tōng）過控製係統（tǒng）調節埋設深度。在埋設（shè）犁的主體上，配備（bèi）有調節犁的深（shēn）度和寬度用的液壓裝置，監視埋設犁姿態、障礙物和海纜導入等狀況的各種傳感器及電視攝像機，還有（yǒu）向電視（shì）攝像機和埋設（shè）犁主體各組成部分發送控製信號，以及收集（jí）各種數據用的機上信號處理裝置。在埋設（shè）時，由設（shè）於海纜施工船（chuán）上（shàng）的監控室通過控（kòng）製設備與供電電纜（lǎn）對（duì）埋設犁進行控製和供給電源。

此（cǐ）施工方法（fǎ）需要有較大牽引力的大型海（hǎi）纜施（shī）工船，在除了岩石以外（wài）的其他海底底質都可（kě）以進行海纜埋設。通常（cháng）情況下較易在泥質地施工，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：

進行（háng）海纜埋設作業時，依靠裝設在埋設犁掘（jué）削部的噴嘴噴（pēn）射出高（gāo）壓水（shuǐ）流使海底泥沙流動形成溝槽（cáo），再將海纜埋於溝底。

這種施工方（fāng）法的主要特點是：可在布纜的同時埋設海纜，也可埋（mái）設已鋪設在海底的海纜（lǎn）；對海纜施工船的（de）噸位大小和牽引力沒有高要（yào）求，隻需提供噴水所需動力；拖（tuō）行張力比刀犁式埋設犁小，埋設深度大，最大埋深可以（yǐ）達到10m左（zuǒ）右，如果衝埋（mái）設備結合空氣提升裝置和機械（xiè）切削裝置，將進一步提高埋設的深度。由於施工船（chuán）吃水淺，工作水深可以是1.5m～150m的（de）任（rèn）何水深。

衝埋式施工船本身並無（wú）動（dòng）力，通過輪流交替轉換牽引（yǐn）錨或依靠其他船隻牽引。埋設犁上裝有埋深指示、姿態、張力及壓（yā）力等傳感器, 將數據傳送到指揮中心，以控製施工質量。

施工的船速通常由埋設深度來決定，如果控製中心的計算機得到埋深達到要求的信息，將指（zhǐ）揮船舶移動，否則繼續衝埋（mái）直至符合要（yào）求。此（cǐ）方法的埋設速度與海底土質（zhì）、埋設（shè）深度有關，一般為1m/min～10m/min左（zuǒ）右，衝埋寬度（dù）為（wéi）0.2m～0.4m。

4、ROV衝埋施（shī）工法簡介：

ROV是（shì）水（shuǐ）下遙控運載器，俗稱水下機器人，每個ROV都能安裝兩套（tào）衝埋設（shè）備、電纜切割機、能鉗（qián）起20t重物的夾鉗（qián）和25Hz音頻信（xìn）號跟蹤器（qì）等設備各一套。

結語

本文簡要介紹了現階段海上（shàng）風電場集電電纜基本拓撲（pū）結（jié）構的（de）類型。根據實際布機情況，綜（zōng）合考慮電纜投資、施工難度以及可靠性等方麵的因素，對集（jí）電線路的聯絡進行優化設計。

根據海況測量及地質調查結果，參考成熟的技術（shù），運用已提出的關鍵（jiàn）技術解決方案，對工程海（hǎi）纜敷（fū）設工藝（yì）及方案進行綜合設計，以（yǐ）達到建設時間短，安全等級（jí）高，建（jiàn）設成本優（yōu）的目標。

來源：微信公眾號“風脈能源”