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海底电缆:漂洋过海 追寻光明

北极星输配电网  来源:亮报  作者:潘宏娟  2018/6/27 17:18:54  我要投稿  

北极星输配电网讯:海底电缆技术被世界各国公认为是一项困难、复杂的大型技术工程,如今,此项技术已成为发展跨海输电、促进海洋经济的重要内容。随着中国海洋工程发展战略和清洁能源发展战略的实施,海底电缆将在沿海新能源开发、多岛互联供电中得到更多应用。

与众不同:

技术要求高

海底电缆是敷设于江河、湖泊、海域水底的电力电缆,作为跨海输电的重要设备,海底电缆在不同发展阶段有不同的应用。早期海底电力电缆用于向孤立的近海设备供电,如灯塔、医疗船等,随后向近岸的海岛供电成为海底电力电缆的主要应用。现在,海底电缆已应用在近海风电场、海上石油平台供电、跨越江河海峡的输电工程,使用海缆输电往往比用小而孤立的发电站作地区性电源更加经济。

海底电缆是电缆中综合电气性能和机械性能要求最高的产品,也是制造最困难、技术要求最高的输电设备。其主要技术特点为:1.长度长。海底电缆常制造成大长度的整根电缆,运输时需盘成圈状。海缆多应用于海岛电力供应及海洋风电场的电力输送,其长度比陆地电缆线路更长,可达几十千米。2.运行环境特殊。海缆敷设于海底,将承受海水的长期腐蚀作用,此外地震、滑坡、洋流变化、海洋生物、船只抛锚等因素均会对海缆安全运行产生威胁。3.接地方式特殊。海缆无法在线路中段进行与陆地电缆类似的换位布置及接地,通常只能在海缆系统两端将护套和铠装互联接地。4.损耗较大。高压交流海缆多采用单芯导体结构,环流损耗大,导致载流量下降,海缆登陆区段载流量下降情况更为突出。

日新月异:

交联聚乙烯绝缘海缆

随着海底电缆技术的发展,海缆电压等级逐步升高,直流海缆电压等级从±100千伏升高至±200千伏,目前已有±320千伏海缆投运;交流海缆电压等级从138千伏升高至220千伏,目前已有500千伏充油海缆在运。

海缆的绝缘结构也在不断变化,先后出现自容式充油电缆、黏性浸渍纸绝缘电缆、交联聚乙烯电缆3种绝缘结构海缆。最早的高压海底电缆以自容式充油电缆和黏性浸渍纸绝缘电缆为主,自20世纪90年代起,交联聚乙烯海底电缆开始广泛应用。交联聚乙烯绝缘(XLPE)海缆是今后超高压海缆的技术趋势。XLPE海缆具有绝缘性能好、耐热性能好、机械性能好、辅助设备少等优点,XLPE是固体绝缘,无需复杂的充油系统,安装和维护方便。

乘风破浪:

五端柔直工程海缆施工

2014年4月,世界首个五端柔性直流输电工程——舟山多端柔性直流输电示范工程最后一条直流海缆缓缓登陆泗礁本岛,这标志着直流海缆敷设工作全面完成。此项柔直工程共需在定海至岱山、岱山至衢山、岱山至洋山、洋山至泗礁敷设8条直流海缆,最后一条海缆从沈家湾入海,穿越洋山、金山、马迹山三个航道,全长29千米。2月20日,直流海缆敷设施工正式启动;2月28日,首条国产单根最长、电压等级最高、截面最大的直流海缆敷设完成;3月起, 4段路由先后完成敷设任务。

在敷设施工中,直流海缆交越了输水管道、油气管道、军用光缆等管线,穿越渔业养殖区与国际航道、施工海域毗邻锚地,部分海域水深流急,还遭遇大风大雾大浪等恶劣天气。为保证过航道时不受过往船只影响,浙江舟山供电公司增加了警戒船只与警戒力量,全天候注视海图与监控,实时掌控周围船舶的动向。为确保施工安全质量,在施工过程中周密部署,结合气候条件和敷设环境,及时启动相应应急预案,有效处置各类突发事件。工程建成后,形成舟山北部主要岛屿之间的直流输电网络,加强各岛的电气联系,增强网架结构,提高供电可靠性。

不懈探索:

500千伏交联聚乙烯海缆工程

2018年4月13日,我国自主研发的500千伏交联聚乙烯海缆通过出厂试验,并将率先在浙江舟山500千伏联网输变电工程中敷设。该条海缆是目前世界上500千伏海缆中第一根以交联聚乙烯作为绝缘材料的电缆,完全由中国自主研发制造。海缆横截面积为1800平方毫米,全长18.15千米,是目前为止世界截面最大的交联聚乙烯绝缘海底电缆。

舟山500千伏海缆工程起于500千伏镇海终端站(镇海区隶属宁波),止于500千伏舟山终端站。路由海域处于现代长江水下三角洲的南缘,穿越三个主要的海底地貌单元,分别是杭州湾口浅滩、堆积冲刷平原、潮流冲刷槽。大鹏山西侧发育潮流冲刷槽,最深处可达50米,给海缆的敷设和后续运行带来较大挑战。海底电缆采用交流500千伏单芯交联聚乙烯复合光纤,导体材料为铜,外层保护采用铅合金护套及铜铠装。电缆接头部分考虑软接头,部分使用刚性接头,三相海缆中有两相采用软接头,一相采用刚性接头。

500千伏海缆工程是浙江舟山与大陆500千伏联网输变电工程的一部分,是世界上第一条交流500千伏交联聚乙烯绝缘海缆工程。工程是目前在建500千伏电压等级中投资规模最大、技术难度最高的输变电工程。

海缆工程的建设、运维没有先例可循,在工程建设之前尚无通过型式试验的交流500千伏交联聚乙烯绝缘海缆产品,因此采用依托工程提前开展研发、试验和生产的方式。由于500千伏交联聚乙烯绝缘海缆为世界首次采用,海缆的设计、制造、试验等环节均有许多需要进行科技攻关问题,如海缆的载流量、接头技术、绝缘配合等,同时本工程与舟山岛上架空线路工程形成500千伏等级的交联聚乙烯海缆和架空线混合线路,为设计、运维增加了难度。

【链接】

中国重要海底电缆输电工程包括:中国海南交流500千伏,2009年投运;南澳直流±160千伏,2013年投运;舟山直流±200千伏,2014年投运;厦门直流±320千伏,2015年投运;在建工程为舟山—宁波交流500千伏。

【延伸阅读】

技术展望

500千伏交联聚乙烯绝缘海缆可应用于我国国内的沿海省份近海海岛进行海上输电、通信等,可大规模大容量输送电能、减少建设火电厂的成本及污染,也可为海上风电场的清洁能源的外送提供电力通道。500千伏交联聚乙烯绝缘海缆可满足海上能源互联需求,为海洋产业开发提供能源支撑,填补国际海缆产业空白。

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