走近海（hǎi）上風電｜海底電纜是怎樣敷設的

隨著（zhe）陸地優質風能（néng）資源的逐步（bù）開發，海上風電作為發展趨勢已（yǐ）是可以預見的將來，然而（ér）技術難度與（yǔ）開發成本較高，仍是製約海上風電發展的（de）主要因素。

海上風電場建設成（chéng）本構成（chéng）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（mù）也是導（dǎo）致投（tóu）資成本大大增加的重要因素。

海纜敷設（shè）技術及方案的成熟與否對一個海上風電場項目（mù）來說，無論從投資（zī）的經濟性還是風電場的可靠性和穩定性來看，都具有巨大的影響。

那麽，為（wéi）什麽要做海纜敷設呢？

海上風電場發電之（zhī）後（hòu）向陸地（dì）輸送電力並升壓並網，海底電纜可以有（yǒu）效傳輸海上風電機組（zǔ）發出的電能，作為海上風電場電能（néng）輸送（sòng）通道，其（qí）安全可靠（kào）運行對海（hǎi）上風電場的安（ān）全運行至關重要。由於海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的作用（yòng）外，還受到海底物質的摩擦、有害（hài）氣體侵蝕、人類海洋活動的影響。

因此，海底電纜不僅對防水、耐腐（fǔ）蝕、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（jué）緣性能和安全可靠（kào）性 ，否則一旦（dàn）出現故障，會對海上風電機組發電量造成巨大的經濟損失。

海底（dǐ）電纜是怎樣進行線路（lù）布（bù）局的？海底電纜線路布局由（yóu）集電線路聯絡及海（hǎi）纜敷設兩部分組成。

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

目前，海上風電場內部集電線路布局方式（shì）主要分為以下三種基本形式：

放射形、環形、星形。

放射形（xíng）布局是大多數風電場普遍采用的內部（bù）鏈接方法，其特點是（shì）結構簡單，投資成本較低；環形布局相比放射形布局需要較高的投資成本，但能夠實現一定程度的冗餘，可靠性較（jiào）高。環形布（bù）局又可具體分為以下（xià）幾種不同形式：單邊環形、雙邊環形、由二（èr）者結（jié）合（hé）衍生出的複合環形。

纜敷設時的保護方（fāng）式（shì）主要有以下幾種（zhǒng）： 

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

開溝（gōu）埋設

覆蓋防護材料穩（wěn）定

錨固

其中，覆蓋（gài）防（fáng）護材料穩定需要較大的投資，而錨固保護（hù）僅適用於岩石海底的防環境因素破壞（huài）。

那麽，海纜常用的埋設（shè）方法都有哪些呢？

1、開（kāi）挖（wā）法簡介：

開挖法采用挖泥船進行挖（wā）泥，挖泥的深度由埋設深度所決定。開挖結束後（hòu），直（zhí）接將海纜敷設（shè）下去，利用潮流將泥（ní）土回填。此種施工方法要達到一定的深度開挖的寬（kuān）度和深度就需要按一（yī）定的（de）比例放坡（pō），否則就（jiù）會發（fā）生塌方（fāng）的現（xiàn）象。若海纜的埋深為3m、放坡比例為1:3(深度與寬（kuān）度之比)時，開挖的寬度就要達到9m。

開挖法的溝槽深度與寬度

采用（yòng）此方法施工，如果（guǒ）有（yǒu）船舶遇到惡劣氣候或緊急（jí）情況（kuàng）在海（hǎi）纜路由上拋錨則（zé）很（hěn）容易損壞海（hǎi）纜。

因為利用潮（cháo）汐自然回填需要較長的一段時間才能（néng）將溝槽全部覆蓋嚴密（mì），而（ér）這段時間溝槽裏的土質非常稀鬆且溝（gōu）槽的寬度很寬對海纜並無（wú）保護作用，所以船舶拋錨後仍能危害海纜的安（ān）全。

2、刀犁式埋（mái）設犁施工法簡介：

在（zài）作業時，海纜施工船（chuán）在（zài）布纜的同（tóng）時，依靠其（qí）強大的牽引力（lì）拖曳（yè）埋設犁，使安（ān）裝在埋設犁尾部的刀犁（lí）在海床上掘削出一條（tiáo）溝槽，然後將海纜埋入其（qí）中。其埋設深度由犁刀所決定（dìng），並可以通過控製係統調節埋設深（shēn）度。在埋設犁（lí）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（shè）犁（lí）姿態、障礙物（wù）和海纜導（dǎo）入等（děng）狀況的各種傳感器及電視攝像機（jī），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（yǐ）及（jí）收集各種數（shù）據用的機上信號處理裝置。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（diàn）電纜對（duì）埋設（shè）犁（lí）進行控製和供給電源。

此施工方法需要有（yǒu）較大牽引力的大型海纜施工船，在除了岩石以外的其他海底底（dǐ）質都可以進行海纜埋設。通常情況下較易在泥質地施工，而（ér）砂質地（dì）施工（gōng）的強度相對較高。

3、衝埋式（shì）埋設犁施（shī）工法簡介（jiè）：

進行海纜埋（mái）設作業時，依靠（kào）裝設在埋設犁掘削部的噴嘴噴射出高壓水流使海底泥沙流（liú）動形成溝槽，再將海纜埋（mái）於溝（gōu）底（dǐ）。

這種施工方（fāng）法的主要特（tè）點是：可在布纜的同時埋設海（hǎi）纜，也可埋設（shè）已鋪（pù）設（shè）在（zài）海底（dǐ）的海（hǎi）纜；對海纜施工船的噸位大小和牽引力沒有高要求，隻需提供噴水所需動力（lì）；拖行張力比刀犁式埋設犁小，埋設深度大，最（zuì）大埋深可以達到10m左（zuǒ）右，如果衝（chōng）埋（mái）設備（bèi）結合空氣提升裝置和機械切削裝置，將進一步提高埋設的深度。由於施（shī）工船吃水淺，工作水深可（kě）以是1.5m～150m的任何水深（shēn）。

衝埋式（shì）施工船本（běn）身並（bìng）無動力，通過輪流交（jiāo）替轉換牽引錨或依（yī）靠其他船隻牽引。埋設犁（lí）上裝有埋深指示、姿態、張（zhāng）力及（jí）壓力等傳（chuán）感器, 將數據（jù）傳送到指揮中心，以控製施（shī）工質量。

施工的船（chuán）速通常由埋設深度來決定，如果控製中心的計算機得到埋（mái）深達到要求的信息，將指揮船舶移動，否則繼續衝埋直至符合要求。此方法的埋設速度（dù）與海底土質、埋（mái）設深度（dù）有關，一般為（wéi）1m/min～10m/min左右，衝埋寬度為0.2m～0.4m。

4、ROV衝（chōng）埋（mái）施工法簡（jiǎn）介（jiè）：

ROV是水下遙控運載器，俗稱水下機器人，每個ROV都（dōu）能安（ān）裝兩套衝埋設備、電纜切割機、能鉗起20t重物的夾鉗和25Hz音頻信號跟蹤器等（děng）設備各一（yī）套。

結語

本文簡（jiǎn）要介紹了現階段海上（shàng）風電場（chǎng）集（jí）電（diàn）電纜基本拓撲結構的類型。根據實際布機情況，綜合考慮電（diàn）纜投資、施工難度（dù）以及可靠性等方麵的因素，對集（jí）電線路（lù）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（chéng）熟的技術，運用已提出的關鍵技術解決方案，對工程海纜敷設工藝及方案進行綜合設計，以達到建設時（shí）間短，安全（quán）等級高，建設（shè）成本優的目標。

來源：微信公眾號“風脈（mò）能源”