走近海（hǎi）上風電｜海底電纜是怎（zěn）樣敷設的

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

海上（shàng）風電場建設成本構（gòu）成中除海底基（jī）建外，中高壓海（hǎi）底電纜、海上變電站和輸電通道等（děng）項目也是導（dǎo）致投資成（chéng）本大大增加的重要因素。

海纜敷（fū）設技（jì）術（shù）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（tóu）資的經濟性還是風電場的可靠性和穩定（dìng）性來看，都具有巨大的影（yǐng）響。

那麽，為（wéi）什麽要做海纜敷設呢？

海上風電場發電之後向陸地（dì）輸送電力並升壓並網，海底電纜可以有效傳（chuán）輸海上風電機組發出的電能，作為海上風電（diàn）場電能（néng）輸送通道，其安全可靠運（yùn）行對海上風電場的安全運行至關重要。由於海纜（lǎn）被敷設在環境極其惡劣的海底，在（zài）運行中（zhōng）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（zhì）的摩擦、有害氣體侵蝕、人類海洋活動的影響。

因（yīn）此，海底電纜不僅對防水、耐腐蝕、及其他不（bú）可控外力碰撞（zhuàng）等特殊性能要求很高（gāo），還要有較高的電氣絕（jué）緣性能和安全可靠性 ，否則一旦出現故障，會對海上風電機組發電（diàn）量造成巨大的經濟（jì）損失。

海底電纜（lǎn）是怎樣進行線路布局的？海底電纜線路布局由集電線路聯（lián）絡及海纜敷設兩（liǎng）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（lái）布置風電機組（zǔ）的，同時還要盡量（liàng）減小風力機之間的尾流影響，因此（cǐ）在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（chǎng）內部集電線路布局方式主要（yào）分為以下三種基本（běn）形式：

放射形、環形、星（xīng）形。

放射（shè）形（xíng）布局是大（dà）多數風電場普遍采用的內部鏈接方法，其特點是結構簡單，投資成本較低；環形布局相比放射形（xíng）布局需要較高的投資成本，但能夠實現一定程度的冗餘，可（kě）靠（kào）性較（jiào）高。環形布局（jú）又（yòu）可具（jù）體分為以下幾種不同形式：單邊環形、雙邊（biān）環形、由二（èr）者結合衍生出的複合環形。

纜敷設時的保護方式主要有以下幾種： 

除（chú）了選擇合適的海纜路由對海纜進行保護（hù）之外，在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（hù）材料穩定需（xū）要較（jiào）大（dà）的投資，而錨固保護僅適用（yòng）於岩石（shí）海底（dǐ）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（wā）法采用挖泥船進（jìn）行挖（wā）泥，挖（wā）泥的深（shēn）度由埋設深度所（suǒ）決定。開挖結束後，直接將（jiāng）海纜敷設下（xià）去（qù），利用潮流將泥土回填。此種施工方（fāng）法（fǎ）要達到一定（dìng）的深（shēn）度開挖（wā）的寬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（shēn）為（wéi）3m、放坡（pō）比例為1:3(深度與寬度（dù）之比)時，開挖的寬度就要達到9m。

開挖法的（de）溝槽深度與寬度

采用此方法施工，如果有船舶（bó）遇到惡劣氣候或緊急情況在海纜路由（yóu）上（shàng）拋錨則（zé）很容易損壞海纜。

因為利用潮汐自然回填需要較長的一段時間才（cái）能（néng）將溝槽全部覆蓋嚴（yán）密，而這段時（shí）間溝槽裏（lǐ）的土質非常（cháng）稀（xī）鬆且（qiě）溝槽（cáo）的寬度很寬對海纜並無保護作用，所以船舶拋（pāo）錨後（hòu）仍能危害海纜（lǎn）的安全。

2、刀犁式埋設（shè）犁施工法（fǎ）簡介：

在（zài）作（zuò）業時，海纜施工（gōng）船在布纜的同時，依靠其強大的牽引力（lì）拖曳埋設犁，使安裝在埋設犁尾部的刀犁在海床上掘削出一條溝槽，然後將海纜埋（mái）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（tǐ）上，配備有調節犁的深度和寬度用的（de）液壓（yā）裝置，監視（shì）埋（mái）設犁（lí）姿態、障礙物和海纜導入等狀況的各種傳感（gǎn）器及電視攝像機，還有向電視攝像機（jī）和埋設犁主體（tǐ）各組成部分發送（sòng）控（kòng）製信號，以及收集各種數據用的機上信號處（chù）理裝置。在埋設時，由設於海纜施工船上的監控室通過控製設備與供電電（diàn）纜對埋設犁（lí）進行控製和供給（gěi）電源。

此施工方法需要有較大牽引力的大型海（hǎi）纜施工船，在除了岩石（shí）以外（wài）的其他海底底（dǐ）質都可以（yǐ）進行海纜埋設（shè）。通常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：

進行海纜埋設作業（yè）時，依靠裝設在埋設犁掘削部（bù）的（de）噴（pēn）嘴（zuǐ）噴射出高壓水流（liú）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（yě）可埋設已（yǐ）鋪設在海底的海纜；對海纜（lǎn）施工船的（de）噸位大小（xiǎo）和（hé）牽引力沒有高要求，隻需提供噴（pēn）水所需動力；拖行張力比刀犁式埋設（shè）犁（lí）小，埋設深度大，最大埋深可以達到10m左（zuǒ）右，如果衝埋設備結合空氣提升裝（zhuāng）置和機械切削裝置，將進一步提高埋設的深度。由於（yú）施工船吃水淺（qiǎn），工作水深可（kě）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（jiāo）替轉換牽引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（chuán）送到指揮（huī）中心，以控製施工質量。

施工（gōng）的船速通常由埋設深度來決定（dìng），如果控（kòng）製（zhì）中心的計算機得到埋深達到要（yào）求的信息，將指揮船舶移動，否則繼續衝埋直至符（fú）合要求（qiú）。此方法的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（dù）為（wéi）0.2m～0.4m。

4、ROV衝埋施工（gōng）法簡介：

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

結語

本文簡要介紹了（le）現階段海上風電場集電電纜基本拓撲結構的（de）類型。根（gēn）據實際布機情況，綜合考（kǎo）慮電纜投資、施工難度以及可靠（kào）性等方麵的因素，對（duì）集電線路的聯絡進行優化設計。

根據（jù）海況測量及地質調查（chá）結果（guǒ），參考成熟的技術，運用已提出的關鍵（jiàn）技術解決方案，對工程海纜敷設工藝及方案進行綜合設計，以達到建設時間短（duǎn），安全等級高，建設成本（běn）優的目標。

來源：微信公眾號“風脈能源（yuán）”