走近海上風電｜海底電纜（lǎn）是怎樣敷設的

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的（de）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（yīn）素。

海上（shàng）風電場建設成本構（gòu）成中除海底基建外，中（zhōng）高壓（yā）海底電纜、海上（shàng）變電站和輸電通道等項目也是導致投（tóu）資成本（běn）大（dà）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（shàng）風電場項目來說，無論從投資的經濟性還是（shì）風電場的可（kě）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（lǎn）敷設呢（ne）？

海上風（fēng）電場發（fā）電之後向陸地輸送電力並升壓並網，海底電纜可以有效（xiào）傳輸海（hǎi）上風電機組發出的電（diàn）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至關重要。由於海纜被敷設（shè）在環境極其惡（è）劣的海底，在運行中除了受到潮汐、波（bō）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、人類海（hǎi）洋活動的影響。

因此，海底電纜（lǎn）不（bú）僅對防水、耐腐蝕（shí）、及其他不可控（kòng）外力碰撞等特殊（shū）性能要求很高（gāo），還要有較高（gāo）的電氣絕緣性能（néng）和安全可靠性 ，否則一旦出現（xiàn）故障，會對海上（shàng）風（fēng）電機（jī）組發電量造成巨大的經濟（jì）損失。

海底電纜是怎樣進（jìn）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，一般是（shì）遵循最大限（xiàn）度利用風能資源的原則來布置風電機組的，同時（shí）還要盡量減（jiǎn）小風力（lì）機之間的尾流影響，因此在進行海纜線路（lù）布局時，要設計出合（hé）理有效的（de）連接方（fāng）式。

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

放射形、環形、星形。

放射形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，投資成本較低；環形布局相（xiàng）比放（fàng）射形布局需（xū）要較高的投（tóu）資成（chéng）本，但能（néng）夠實（shí）現一定程度的冗餘，可靠性較高。環形布局又可具體分為以下幾種不同形式：單邊環形、雙邊環形（xíng）、由二者結合衍生出的複合（hé）環形。

纜敷設時的（de）保護方式主要有以下幾種： 

除了選擇合適的海纜路（lù）由對海纜進行保護之外，在海纜敷設過程（chéng）中主要（yào）采取這三種海纜保護方式：

開溝（gōu）埋設

覆蓋防護材料穩定

錨固

其中，覆蓋防護材料穩定（dìng）需要較大的投資，而錨固保護僅適用於（yú）岩石海底（dǐ）的防環境（jìng）因素破壞（huài）。

那麽，海纜常（cháng）用的埋設方法（fǎ）都有哪些呢？

1、開挖法簡（jiǎn）介：

開挖（wā）法采用挖泥船進行（háng）挖（wā）泥，挖泥的深度由埋（mái）設深度所決定。開挖結束後，直接（jiē）將海纜（lǎn）敷設下去，利用潮流將泥土回填。此種施工方法要達到一定的深度開挖的寬度和深度就需要按（àn）一定的比例放坡，否則（zé）就會發生塌方的現象。若海纜的（de）埋深為3m、放坡比例為1:3(深（shēn）度與寬度之比)時，開挖的寬度就（jiù）要（yào）達到9m。

開挖法的溝槽深度與寬（kuān）度

采用此方法施工，如果有船舶遇到惡劣氣候（hòu）或緊（jǐn）急情況在海纜路由上拋錨則（zé）很容易損（sǔn）壞海（hǎi）纜。

因為（wéi）利（lì）用潮（cháo）汐自然回填需要較長的一段時間才能將溝（gōu）槽全部覆（fù）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（duì）海（hǎi）纜並無保護作用，所以船舶拋錨後仍能危害海纜的安全。

2、刀犁式埋設（shè）犁施工（gōng）法簡介（jiè）：

在作業時，海（hǎi）纜施工（gōng）船在布纜的同時，依靠其強大的牽引力拖曳埋設犁，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（hòu）將海纜（lǎn）埋入其中。其埋設深度由犁刀（dāo）所決定，並可（kě）以通過控製係統調節埋（mái）設（shè）深度。在埋設犁的主體上，配備（bèi）有調節犁的深度和寬度用的液壓裝置，監視埋（mái）設犁姿態、障礙物和海纜導入（rù）等狀況的各種傳感器及電視攝像機，還有向電視攝像機和埋設犁主體（tǐ）各組成部分發送（sòng）控製信號，以及收集各種數據用的機上信號處理（lǐ）裝置。在埋設時，由設於（yú）海（hǎi）纜施工船上的監控室通過控製設（shè）備與供電電纜對埋（mái）設犁進行控製和供（gòng）給電源。

此施工（gōng）方法（fǎ）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（tā）海（hǎi）底底質都可以（yǐ）進行海纜埋設。通常情況下較易（yì）在泥質地施工，而砂（shā）質地施工的強度相對較高。

3、衝埋式埋設犁施工法簡介：

進行海纜埋設作業時，依（yī）靠裝設在埋設犁掘（jué）削部的噴嘴噴射出高壓水流（liú）使海底泥沙流（liú）動形成溝槽，再將海（hǎi）纜埋於溝底。

這種施工方法的主要特點是：可在（zài）布纜的同時埋設海纜，也可埋設已鋪設在海底的海纜；對海纜施工船的（de）噸位大小和牽引力沒有高要求，隻需提供噴水所需動力；拖行張力比刀犁式埋設犁小，埋設深度大，最大埋深可以達到10m左右，如果衝埋設備結合空氣提升裝置和機械切削裝置，將進一（yī）步提高埋設的深度。由於施工船（chuán）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，通過輪流交替轉換牽引錨或（huò）依靠其他（tā）船隻（zhī）牽引。埋設犁上（shàng）裝有埋深指示（shì）、姿態、張力及壓（yā）力等傳（chuán）感（gǎn）器, 將數據（jù）傳送到（dào）指揮中心，以控製施工質量。

施工的船速通（tōng）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（jiāng）指揮船舶移動，否則繼（jì）續衝埋直至符合要求。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（mái）寬（kuān）度為0.2m～0.4m。

4、ROV衝埋施工法簡介：

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

結語

本文簡要介紹了（le）現階段海上風電場（chǎng）集電電纜基本拓撲結構的類（lèi）型。根據實際布機情況，綜合考慮電纜投資、施（shī）工難度以及可靠性等方麵的因素，對集電線路的（de）聯絡進行優化設計。

根據海況測量（liàng）及（jí）地質調查結果（guǒ），參考成熟的技術，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（jìn）行綜合設計，以達到建設時間短，安全等級高，建設成本優的目（mù）標。

來（lái）源：微信公眾（zhòng）號“風脈能源（yuán）”