走近海上風電｜海底電纜是怎樣敷（fū）設的

隨著（zhe）陸地（dì）優質風能資源的逐步開（kāi）發，海上風電作為發展趨勢已是可（kě）以預見的將來，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主要（yào）因素。

海上風電場建設成本構（gòu）成中除（chú）海底基建（jiàn）外，中（zhōng）高壓海底電纜、海上變（biàn）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（fǒu）對一（yī）個海上風電場項目來說，無論（lùn）從投資的經濟性還是（shì）風電場的可靠性和穩定性（xìng）來看，都具有巨大的影響。

那麽，為什（shí）麽要做海纜敷設呢？

海上風電場發電之後向陸地輸（shū）送電力並升壓（yā）並網，海（hǎi）底（dǐ）電纜可以有效傳輸海上（shàng）風電（diàn）機組發出的電能，作為海上風（fēng）電場電能輸送（sòng）通道，其安全可（kě）靠運行對海上風電場的安全運（yùn）行至關重要。由（yóu）於海（hǎi）纜被敷設在（zài）環境極其惡（è）劣的海底，在運行中除了受到潮汐、波浪、衝刷及地震等自然條件的作用外，還受到海底物質的摩擦、有害氣體侵蝕（shí）、人類海洋活動的影響。

因此，海底電纜不僅對防水、耐腐蝕、及（jí）其他不可控外力碰撞等特（tè）殊性能要求很高，還要有較高（gāo）的電氣絕緣性能和安（ān）全（quán）可（kě）靠性 ，否則一旦出現故障（zhàng），會對海上風電機組發電量造成巨大的經濟損失。

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

在海上風電場中，一（yī）般（bān）是遵循最大（dà）限度利用風能資源的原則來布置風電機組的，同時還要盡量（liàng）減小風（fēng）力機之間（jiān）的尾流影響，因此在進行（háng）海纜線路布局時（shí），要設計出合理有效的連接方式。

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

放射形、環形、星形。

放射形布局是（shì）大（dà）多數風（fēng）電場普（pǔ）遍采用的內部鏈接方法，其特點是結構（gòu）簡單（dān），投資成（chéng）本較低；環形布局（jú）相比放射形布（bù）局需要較高的投（tóu）資成本，但能夠（gòu）實現一定程度的冗餘，可靠性較高。環（huán）形布局又可具體（tǐ）分為以下幾種不同（tóng）形式：單邊環形、雙邊（biān）環形、由二者（zhě）結合衍生出的複合環形。

纜敷設時的保護方式主要（yào）有以下幾種： 

除了選擇合適的海纜路由對海纜進行保（bǎo）護之外，在（zài）海纜敷設過程中主要采取這三種海纜保護方式：

開溝埋設

覆蓋防護材料穩定

錨固

其中，覆蓋防護材（cái）料穩定需要較大的投資，而錨固保護僅適用於岩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？

1、開挖法簡介：

開挖法采用挖泥船進行挖（wā）泥，挖（wā）泥的深度由埋設深度所決定。開挖結束後，直接將海纜敷設（shè）下去，利用潮（cháo）流將（jiāng）泥土回填。此種施工方法要達到一定（dìng）的深（shēn）度開挖的寬（kuān）度和深度就需要按一定的比（bǐ）例放坡（pō），否（fǒu）則（zé）就會發生塌方的現象。若（ruò）海纜的埋深為3m、放坡比例為1:3(深度與寬度之比)時，開挖的寬度就（jiù）要達到9m。

開挖法的溝（gōu）槽（cáo）深度與寬度

采用此（cǐ）方法施工，如果有船舶遇到惡（è）劣（liè）氣（qì）候或緊急情況在海纜路由上（shàng）拋錨則很容易損壞海（hǎi）纜。

因（yīn）為利用潮汐（xī）自然回填需要較長的一段時間才（cái）能將溝槽（cáo）全（quán）部覆蓋嚴密，而這段時間溝槽裏（lǐ）的土質非常（cháng）稀鬆且溝（gōu）槽的寬度很（hěn）寬（kuān）對海纜並無保護（hù）作（zuò）用，所以船舶（bó）拋錨後仍能危害（hài）海纜的安全。

2、刀犁式埋設犁施工法（fǎ）簡介：

在作業時，海纜施工船在布（bù）纜的同時，依靠其強大的牽引力拖曳埋設（shè）犁，使安裝在（zài）埋（mái）設犁尾部的刀犁（lí）在海床上掘削出一條溝槽，然後將海纜埋入其中。其埋設深度由犁刀所決定，並（bìng）可以通過控製係統調節埋設深度。在埋設犁的主體上，配備有調節犁的（de）深（shēn）度和寬度用的液壓裝（zhuāng）置，監（jiān）視埋設（shè）犁姿態、障礙物和海纜導入等（děng）狀況的各種傳感器及電視（shì）攝像機，還有（yǒu）向電視攝像機和埋設犁主體各組成部分發送控製信號（hào），以及收集各種數據用的機上信號處理裝置。在埋設時（shí），由設於海纜施工（gōng）船上的監控室通過控製設備與供（gòng）電電纜對埋設犁進行控製和（hé）供給電（diàn）源。

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

3、衝埋式（shì）埋設（shè）犁施工法簡介：

進行（háng）海纜埋設作業時，依靠（kào）裝設在埋設犁掘削部的噴嘴（zuǐ）噴射（shè）出高壓水流使海底泥沙流動形成溝槽，再將海纜埋於溝底。

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（kě）埋設已鋪設在海底的海纜；對海（hǎi）纜施工船的（de）噸位大小和牽引（yǐn）力沒有（yǒu）高（gāo）要求，隻需提供噴（pēn）水所需動力；拖行（háng）張力比刀犁式（shì）埋設（shè）犁小，埋（mái）設深度大，最大埋深可以達到10m左右，如果衝埋設備結合空（kōng）氣提升裝置和機械切削裝置，將（jiāng）進一步提高埋設的深度。由於施工船吃水淺（qiǎn），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，通過輪流交替轉換牽引（yǐn）錨或依靠其他船隻牽（qiān）引。埋設犁上裝有埋深指示、姿態、張力及壓力等傳感器, 將數據傳（chuán）送到指揮（huī）中心，以控製施工質量。

施工的船速通常由埋設深度來決定（dìng），如（rú）果控（kòng）製（zhì）中心的計算機得到埋深達到要（yào）求的信（xìn）息，將指揮船舶（bó）移動，否則繼續衝埋直至符合要求。此方法的（de）埋設速度與海底土質、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（mái）施工法簡（jiǎn）介：

ROV是水下遙控運載器，俗稱水下機器人，每個ROV都能安裝兩套衝埋設備、電（diàn）纜切割機、能鉗起（qǐ）20t重物的夾鉗和25Hz音頻信號跟蹤器等設備各一套。

結語

本文簡要（yào）介（jiè）紹了現階段海上風電場集電電纜基本拓撲結構的類型。根據實際布機情況，綜合考慮電纜投資、施工（gōng）難度以（yǐ）及可（kě）靠性等方麵的因素，對集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，運用已提出的關鍵技術解決方案，對工程（chéng）海纜敷設工藝及方案（àn）進行綜合設（shè）計，以達到建設時間（jiān）短，安全等級高，建設成本優的目標。

來源：微信公眾號“風脈能源”