什么是水底电缆/海底电缆?水底电缆的结构和特点是怎么样的?_胜华电缆
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什么是水底电缆/海底电缆?水底电缆的结构和特点是怎么样的?_胜华电缆

什么是水底电缆/海底电缆?水底电缆的结构和特点是怎么样的

水底电力电缆是指过江、河、湖、海敷设在水底的电力电缆。主要使用在海岛与大陆或海岛与海岛之间的电网连接,横跨大河或港湾以连接陆上架空输电线路,陆地与海上石油平台以及海上石油平台之间的相互连接。由于水底的地质和水文情况的特殊性,使水底电力电缆的敷设和运行的条件与陆地上使用的电力电缆有较大差异,因此水底电力电缆在结构上具有不同于陆上电缆的特点。
一、水底电力电缆结构特点
水底电力电缆的绝缘结构与陆上电缆很相似,但是绝不能简单地把陆地上使用的电力电缆敷设在水下使用。水底电力电缆在敷设或回修时,由于水的深度、电缆的自重以及敷设机械的作用,电缆上会受到很大的机械应力(拉伸、扭转和张力下弯曲)。此外,水底电力电缆运行在复杂的水下环境中还会受到水底腐蚀性物质和水下生物的侵袭、腐蚀,又会受到船只抛锚、捕渔作业等外机械力的破坏。因此,水底电力电缆的基本特点是体现在它的机械性能上。
1.水底电缆的结构
为了使水底电缆能承受上述各种机械应力的作用,水底电缆一般采用特殊(加强)的护套结构一加强的金属护套、金属加强带和铠装钢丝。
图5-1所示为一种典型的水底电缆的结构。它的额定电压是直流士100kV,单根传输容量为50MV·A,已被使用在国内某海岛与大陆电网的连接。电缆路径全长10km,最大水深120m。它的结构特点如下:
(1)导体。标称截面为300mm2,由61根2.5mm退火铜线分层绞制后紧压而成。紧压系数为0.85,紧压后的导线既柔软又密实,降低了(在事故情况下)海水沿导线空隙渗透的可能性。
(2)绝缘。采用黏性油浸渍纸绝缘,绝缘厚度为7.5mm,与陆上电缆相同。
(3)金属护套和非金属护套。合金铅护套,厚
国产100kV直流海底电力电缆的结构

度为4mm。为了保证铅护套耐腐蚀性能和加强密封,在铅护套外加一层厚度为3.5mm的聚乙烯护套。聚乙烯护套与铅护套之间涂有热溶胶,使其成为一整体,防止聚乙烯护套损坏后海水沿夹层空隙渗透的可能性。这层聚乙烯护套还可以提高铅护套耐疲劳性能2~3倍,这对敷设在深海的电缆极为重要。
(4)金属加强带。为加强金属护套的抗应变强度,在聚乙烯护套外绕包二层耐腐蚀的金属加强带。金属加强带材料通常是合金铜、不锈钢(用于单芯交流电缆)或镀锌钢带(用于三芯交流电缆和直流电缆)。
(5)铠装钢丝。由于该电缆线路途径某些地质条件差的海域,所以全长10km的电缆中有3km采用双层6.0mm的粗钢丝铠装,以提高电缆在海底的耐磨性能。其余7km采用
$6.0mm钢丝单层铠装。单、双层钢丝交叉处设有过渡结构,以免刚度不同而造成局部应力集中。为提高铠装钢丝耐腐蚀性能,每根钢丝外加1mm厚的聚乙烯套。
为了不使电缆在敷设时中断作业,该工程要求海底电缆的单根连续长度大于10km。制造厂的单根电缆制造长度,由于受设备条件的限制,只能达到5km左右,所以中间用软接头连结。软接头的结构如图5-2所示,其导体用等直径焊接,绝缘采用与电缆绝缘相同规格的纸带绕包而成,外壳用铅合金管焊接在电缆铅护套上。软接头的径向尺寸与所连接的电缆相同或略大于电缆的直径。软接头通常是在工厂里制作好后再与电缆本体一起连续铠装。因此,软接头能与电缆一样承受拉伸、扭转和弯曲等各种机械应力的作用。

2.水底电缆的机械性能
由于敷设和使用的环境条件不同,与陆上电缆相比,水底电缆对机械性能有更严格的要求。水底电缆必须能承受在敷设及回修时的拉、扭等各种应力的作用并使电缆在使用时免受外力(如抛锚、拖网等)破坏。从敷设、安装和使用方面考虑,掌握水底电缆的机械特性是十分必要的。
要知道敷设和回收时电缆所受的拉力,必须计算在敷设和回收时电缆各组件(主要是导体和铠装)所承受的机械拉力的分布情况。
计算和试验的结果表明,使用一般单层钢丝作为皑装的电缆来说,几乎所有的机械拉力都是由电缆导体承受的。因此,对于深水电缆,有时候决定导体截面的因素是导体的机械拉力而不是导体的载流能力。
在特别深的水域,例如水深大于500m,必须使用特别设计的双层铠装,两层铠装的螺旋方向相反。这种铠装可以分担较大的机械拉力,从而减低导体的应力,防止在敷设时对绝缘层造成损坏。然而,使用反方向的双层铠装,会使电缆刚性增大,造成盘绕和弯曲困难,因此不能用一般的带固定式平台的敷设船进行敷设,必须使用带旋转平台的敷设船进行敷设。
为了抵抗外力损坏,海底电缆通常有单层或双层钢丝(或扁钢丝)制的铠装。不过,当遇到大型的锚或拖网时,这些保护装置仍显不足。最为完善可靠而又实际的保护方法,是在一定海域内把电缆埋设于海(河)床下。至于其埋置的水域范围,则需根据该水域的船舶交通频繁程度和渔业情况而定。


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