走近海上風電｜海底電纜是怎樣敷設的（de）

隨著陸地優質風能資源的逐步開發，海上風電作為發展（zhǎn）趨勢已是可（kě）以預見的將來，然而技術難度與開發成本較高，仍是製約（yuē）海上風電（diàn）發展的主要因素。

海上風電（diàn）場建（jiàn）設成本構（gòu）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（mù）也是導致投資成本大大增加的重要因素。

海纜敷設技（jì）術及方案的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（kào）性和穩定性來看，都（dōu）具有巨大的影響。

那（nà）麽，為什麽要做海纜敷（fū）設呢？

海上風電場發電之（zhī）後向陸（lù）地輸（shū）送（sòng）電力並升壓並網，海底（dǐ）電纜可以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（tōng）道（dào），其安全可靠運行對海上風電場的安全運行至關重要（yào）。由於海（hǎi）纜被敷設在環境極其惡劣的海（hǎi）底，在運行中除了受到潮汐、波浪、衝刷及地震等自然條件（jiàn）的作用外，還受到海底物質的（de）摩擦、有害氣（qì）體侵蝕、人類海洋活動的影響。

因此，海底電纜不僅對防水、耐腐蝕（shí）、及其他不可控外力碰撞等特殊性能要求很高，還要有較高的電氣絕緣性能和安全可靠性 ，否則一旦出現故（gù）障，會對海（hǎi）上風電機組發電量造成（chéng）巨大的（de）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電線路聯絡及海纜敷（fū）設兩部分組成。

在海上風電場中，一般是遵（zūn）循最（zuì）大限度利用風能（néng）資源的原則來布置風電機組的，同時（shí）還要盡量減小（xiǎo）風力機之間的尾流（liú）影響，因此在（zài）進行海纜線路布局時，要設計出合理有效的連接方式。

目前，海上風電場內部集電線路（lù）布局方式主要分為以下三種基本形式：

放射形、環（huán）形、星形。

放（fàng）射形布局是大多（duō）數風電場普遍采用的內部鏈接方法，其特點是結構簡單，投（tóu）資（zī）成本較低；環形布局相（xiàng）比放射形布局需要較高的投資成本，但（dàn）能夠實現一（yī）定程（chéng）度的冗餘，可靠性較高。環形布（bù）局又可具體分為以下幾種不同形式：單（dān）邊（biān）環形、雙邊環形、由二者結合衍生出的複合環形。

纜敷（fū）設時的（de）保護方式主要有以下幾種（zhǒng）： 

除了選擇合適的海纜（lǎn）路由對海纜（lǎn）進行保護之外（wài），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（zhōng），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石海底的防環境因素（sù）破壞。

那麽，海纜常用的埋設（shè）方法都有哪些呢？

1、開挖法簡介：

開挖法采用挖泥船進行挖泥，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（lì）用潮流將泥土回（huí）填。此種施工方法要達到一定的深度開挖的寬度和深（shēn）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（hǎi）纜的埋深為3m、放坡比例為1:3(深度與寬度之比)時，開挖的寬度就要達到9m。

開挖法的（de）溝槽深（shēn）度與寬度

采用此方法施工，如果有船舶遇到惡劣（liè）氣候或（huò）緊急情況（kuàng）在海纜路（lù）由上拋錨則很容易損壞海纜。

因為利用潮汐自（zì）然回填需（xū）要較（jiào）長的一（yī）段時間才能將溝槽全部覆蓋嚴密，而這段時間溝槽裏的土質非常稀鬆且溝槽的寬度很寬對海纜並無保護作用，所以船舶拋錨後仍能危害（hài）海纜的安全。

2、刀犁式埋設犁施工法簡介（jiè）：

在作業時，海纜施工船在布纜的（de）同時，依靠其強大（dà）的牽引力拖曳埋設犁，使安裝在埋設犁尾部的刀犁在海床（chuáng）上掘削出一條溝槽（cáo），然後將海纜埋入其中。其埋設深度由犁刀（dāo）所決定，並可以通（tōng）過控製係（xì）統調節埋設深（shēn）度。在埋設（shè）犁的主體上，配備有調節（jiē）犁的深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（zhuàng）況的各種（zhǒng）傳感器及（jí）電視攝（shè）像機，還有向電視攝（shè）像機和埋設犁主體各組成部分發送控製信號，以及收集各種數據用的機（jī）上信號處理裝置。在埋設時（shí），由設於海纜施工船上的監控室通過控製設備（bèi）與供電電纜對埋設犁進行（háng）控製和供給（gěi）電源（yuán）。

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

3、衝埋（mái）式埋設犁施工法（fǎ）簡介：

進行海纜埋設作業時，依靠裝設在（zài）埋設犁掘削（xuē）部的噴嘴噴射出高壓（yā）水流使海底泥沙（shā）流動形成溝槽，再將海纜埋於溝底。

這種施工方法（fǎ）的主要特點是：可（kě）在（zài）布纜的同時埋（mái）設（shè）海纜，也可埋（mái）設（shè）已鋪設在海底的海纜（lǎn）；對海纜施工船的噸位大小和牽引力沒有高要求，隻需提供（gòng）噴水所需動力；拖（tuō）行（háng）張力比（bǐ）刀犁式埋設犁小，埋（mái）設深度大，最大埋深可以（yǐ）達到（dào）10m左右（yòu），如果衝（chōng）埋（mái）設備結合空氣提升裝置和（hé）機械切削裝置，將進一步提高埋設的深度。由（yóu）於施工船（chuán）吃水淺，工（gōng）作水深可（kě）以是1.5m～150m的任何水深。

衝（chōng）埋式施工船本身並無動力，通過（guò）輪流交替轉換牽（qiān）引錨（máo）或依靠其他船隻牽引（yǐn）。埋設犁上裝有（yǒu）埋深指示、姿態、張（zhāng）力及壓力等傳感器（qì）, 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（dào）要求的信息（xī），將指揮（huī）船舶移動，否則繼續衝埋直至符合要求（qiú）。此方（fāng）法的（de）埋設速度與海底（dǐ）土質、埋設（shè）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（xià）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、電纜切割機（jī）、能鉗起20t重物的夾鉗和25Hz音頻（pín）信（xìn）號跟蹤器等設（shè）備各一（yī）套。

結語

本（běn）文簡要（yào）介紹了現階段海上（shàng）風電場集電（diàn）電纜基本拓撲結（jié）構（gòu）的類型。根據實際布（bù）機情況，綜合考慮電（diàn）纜投資、施工（gōng）難度以及可靠性等方麵的因素，對集電線路的聯絡（luò）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（guān）鍵技術解決方案，對工程海纜敷設工藝及方案（àn）進（jìn）行綜合設計，以達到建設時間短，安全（quán）等級高，建設成本優的目標。

來源：微信公（gōng）眾號“風脈能源”