和法利

（魯能新能源（集團(tuán)）有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210000）

1 220kV海底電纜簡(jiǎn)介

江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電項(xiàng)目220kV送出線路采用3根1×500mm2銅導(dǎo)體單芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鉛護(hù)套金屬鎧裝海底光電復(fù)合纜，單根長(zhǎng)度34km，總長(zhǎng)102km，海纜外徑140mm，單根重約1300t，埋深2～3m，間距5～25m，截面大，單根海纜的長(zhǎng)度、重量等均創(chuàng)造了國內(nèi)新的記錄。

2 220kV海底電纜施工工序

施工工序總體包括：工程測(cè)量→電纜過駁、運(yùn)輸→試航→路由掃海（養(yǎng)殖、障礙清除）→主牽引鋼纜敷設(shè)→淺灘及登陸段施工→海纜埋設(shè)施工→電纜終端登陸→集控中心登陸施工→復(fù)合纜引接光纜敷設(shè)及熔接→電纜保護(hù)→終端制作→竣工耐壓試驗(yàn)→余纜處理。

2.1 工程測(cè)量

施工船抵達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)前，利用GPS測(cè)量系統(tǒng)對(duì)路由兩端登陸點(diǎn)以及工程的各主要控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量復(fù)核。在施工過程中的測(cè)量，利用海纜埋設(shè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)海纜的具體位置及埋設(shè)裝置進(jìn)行監(jiān)控。施工有關(guān)數(shù)據(jù)的采集主要通過埋設(shè)犁傾角傳感器、電子羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器、水深傳感器、計(jì)米器、水泵壓力傳感器、電纜張力傳感器、GPS導(dǎo)航定位等組成。其中傾角傳感器、姿態(tài)傳感器、水深傳感器在施工過程中能顯示當(dāng)前埋設(shè)犁在海底的姿態(tài)、當(dāng)前的水深以及海纜的埋深情況，電子羅經(jīng)、GPS定位系統(tǒng)則在施工的過程中直觀的反映當(dāng)前的船位和埋設(shè)軌跡及當(dāng)前埋設(shè)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都將為施工提供依據(jù)，并根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整施工方法，確保海纜的安全以及施工的質(zhì)量。

2.2 電纜過駁、運(yùn)輸

2.2.1 海纜盤設(shè)計(jì)

海纜盤設(shè)計(jì)既要滿足海纜容載的要求，又要考慮施工船只的選擇。針對(duì)220kV電纜截面大、長(zhǎng)度長(zhǎng)，以及對(duì)海纜盤容量及退扭要求高的特點(diǎn)，選用電動(dòng)電纜托盤船舶-建纜1號(hào)作為主施工船，采用平面退扭方式，大大減少電纜的殘余扭力，提高施工質(zhì)量。每根長(zhǎng)度34km，重量約1300t，故1次過駁1根。

2.2.2 散裝過纜

過纜地點(diǎn)為海纜生產(chǎn)廠家。海纜在過駁前，首先廠家須對(duì)海纜進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，對(duì)裝載上船的海纜進(jìn)行性能檢測(cè)，包括逐根進(jìn)行交流耐壓、絕緣電阻、電容等測(cè)試；待測(cè)試符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后方能進(jìn)行過駁。

首先施工船靠泊海纜廠碼頭，調(diào)整船位，將施工船的纜盤中心與海纜生產(chǎn)廠家的退扭架中心對(duì)齊，帶纜固定船位。過纜時(shí)，廠方將海纜沿棧橋輸送至海纜排線架頂，然后啟動(dòng)電動(dòng)電纜托盤與之同步，將電纜盤至纜盤內(nèi)。海纜在盤內(nèi)采用人工沿俯視順時(shí)針的方向盤繞。盤繞前，海纜頭部預(yù)留3m長(zhǎng)度在海纜盤圈內(nèi)，以方便海纜測(cè)試。過纜速度控制在平均500m/h左右。裝船完畢后重新對(duì)海纜性能檢查測(cè)試，確認(rèn)各項(xiàng)性能指標(biāo)（交流耐壓、絕緣電阻等）滿足工程設(shè)計(jì)要求。散裝過纜結(jié)束后，施工船舶將海纜運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。在此過程要妥善保護(hù)海纜，并嚴(yán)禁煙火。

2.3 試航

施工船舶到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)前，將安排相應(yīng)的吃水船舶在設(shè)計(jì)施工路由區(qū)域內(nèi)進(jìn)行試航，以更加熟悉施工區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)路由的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)及潮水情況。對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)在路由圖上加以標(biāo)識(shí)，提前做好應(yīng)對(duì)措施。

2.4 路由掃海

該工作主要解決施工路由軸線上影響施工順利進(jìn)行的舊有廢棄纜線、插網(wǎng)、漁網(wǎng)等小型障礙物。采用錨艇尾系掃海工具（150kg海軍錨），沿每條設(shè)計(jì)路由往返掃海多次，直至施工路由上無影響埋設(shè)犁正常施工的障礙物為止，如發(fā)現(xiàn)障礙物則由潛水員水下清理；若遇到不能及時(shí)清理的大型障礙物，由潛水員水下探明情況，按現(xiàn)場(chǎng)探明的實(shí)際情況擬訂解決方案。

2.5 主牽引鋼纜敷設(shè)

由于施工船為無動(dòng)力駁船，需靠卷揚(yáng)機(jī)收絞主牽引鋼纜帶動(dòng)船舶沿設(shè)計(jì)路由埋設(shè)施工。采用以下施工方法敷設(shè)主牽引鋼纜：首先，施工船根據(jù)DGPS定位就位于始端登陸點(diǎn)附近的路由軸線上，由錨艇在海纜設(shè)計(jì)路由上拋設(shè)牽引錨，并與主牽引鋼纜連接后開始敷設(shè)主牽引鋼纜，直至將主牽引鋼纜和施工船上30t卷揚(yáng)機(jī)連接，施工時(shí)，由錨艇敷設(shè)主牽引錨。當(dāng)施工至終端登陸點(diǎn)附近時(shí)，將主牽引鋼纜與預(yù)先設(shè)置在終端登陸點(diǎn)側(cè)的錨鋼絲相連接。敷設(shè)時(shí)由DGPS定位，在轉(zhuǎn)向點(diǎn)處，沿海纜路由方向延伸180m處下錨，確保施工時(shí)施工船沿設(shè)計(jì)路由進(jìn)行海纜的埋設(shè)施工（轉(zhuǎn)角處圓弧平緩過渡）。牽引鋼纜敷設(shè)時(shí)采用DGPS定位系統(tǒng)，牽引鋼纜的敷設(shè)精度控制在±10m范圍內(nèi)。

2.6 淺灘及登陸段施工

（1）船舶在距離集控中心4．1km處就位：海纜敷設(shè)主施工船經(jīng)拖輪輔助，在滿足安全水深的條件下，在灘涂處的電纜設(shè)計(jì)路由上臨時(shí)錨泊，錨艇將牽引錨拋設(shè)在預(yù)設(shè)位置，等待潮水。漲潮時(shí)，利用牽引錨向岸邊移動(dòng)船位，受水深影響，在距離集控中心4．1km處就位。

（2）倒纜：因海纜敷設(shè)方向由海上升壓站向岸邊敷設(shè)，敷設(shè)至岸邊時(shí)，電纜頭在纜盤下方，需將電纜頭倒至上方，便于牽引登陸，利用停放在4．1公里處的浮動(dòng)碼頭進(jìn)行倒纜。

（3）連接和牽引電纜：?jiǎn)?dòng)施工船布纜機(jī)，將船上電纜通過退扭架、弧形槽、計(jì)米器等裝置輸送至船舷，然后將電纜頭與排架上預(yù)先設(shè)置好的牽引卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩、放捻器、鋼絲網(wǎng)套可靠連接。啟動(dòng)陸上牽引卷揚(yáng)機(jī)，將電纜牽引至水中。船上施工人員在電纜上綁扎浮球，間距約5m，使電纜漂浮在水中，以減少與海底摩擦?xí)r產(chǎn)生的阻力，用挖機(jī)加吊帶進(jìn)行輔助，為防止?jié)q潮時(shí)，受急流的影響造成海纜打扭，在海纜路由兩側(cè)打鋼管樁進(jìn)行保護(hù)。登陸至排架后，通過6臺(tái)布纜機(jī)+2臺(tái)絞磨機(jī)+1500個(gè)滑輪方式，經(jīng)過3．1km排架牽引至集控中心北側(cè)。

（4）電纜的保護(hù)：電纜登陸完成后，用水陸兩棲挖掘機(jī)開挖電纜溝，用挖機(jī)加吊帶將電纜從排架上吊下沉放電纜，并回填。

2.7 海纜埋設(shè)施工

2.7.1 埋設(shè)犁投放

海纜放入入水槽后，船頭海纜裝入埋設(shè)犁腹部，關(guān)上門板，采用40t巴桿吊機(jī)將埋設(shè)犁緩緩吊入水中，擱置在海床面上。

2.7.2 埋設(shè)調(diào)節(jié)與控制

埋設(shè)犁的埋設(shè)速度由卷揚(yáng)機(jī)的絞纜線速度來決定，并由連接于卷揚(yáng)機(jī)的變頻器來控制與調(diào)節(jié)；埋設(shè)速度一般控制在 3～10m/min。

2.7.3 埋設(shè)犁的回收

待施工船施工至海上升壓站附近時(shí)，需將埋設(shè)犁回收至施工船的甲板上，然后才能進(jìn)行終端登陸。拋設(shè)4只“八”字開錨以固定船位，然后進(jìn)行埋設(shè)犁的回收操作。

2.7.4 海纜截?cái)喾舛?/p>

在海纜終端登陸前，需完成終端登陸的施工準(zhǔn)備工作，具備登陸條件。利用測(cè)距儀、皮尺等測(cè)量器具測(cè)量計(jì)算所需登陸的距離，在施工船上截下余纜，并對(duì)截?cái)嗟暮＠|兩端進(jìn)行鉛包封堵工作，防止海纜截?cái)嗪笸饨绛h(huán)境對(duì)電纜造成電氣性能及絕緣的影響，確保海纜埋設(shè)及后續(xù)工作的質(zhì)量。

2.8 電纜終端登陸(平臺(tái)登陸施工）

海纜截?cái)喾舛陆Y(jié)束后，進(jìn)行終端平臺(tái)登陸施工，登陸采用雙頭登陸法。電纜自J管下口計(jì)算上平臺(tái)長(zhǎng)度60m，需在該處電纜綁一浮漂標(biāo)識(shí)，方便后續(xù)彎曲限制器和中心夾具的安裝。

工程電纜終端登陸采用J型管的方式固定和保護(hù)電纜，故電纜穿J型管登陸施工前，首先由潛水員利用水下吸泥裝置將埋于J型管處的淤泥清除，然后在J型管內(nèi)穿1根牽引鋼絲，并在J型管上口處安裝1個(gè)門架，并設(shè)置導(dǎo)向滑輪，確保在電纜穿管過程中電纜的彎曲半徑。復(fù)合纜穿過升壓站J型管下端口，并由牽引設(shè)備牽引導(dǎo)向至預(yù)定位置，然后通過電纜錨固裝置、夾具等將復(fù)合纜固定于升壓站甲板層的平臺(tái)上，在錨固裝置位置處剝鎧，并將電纜與光纜分離，安裝的電纜支撐及夾具，預(yù)留一定長(zhǎng)度后引至終端制作平臺(tái)位置。

接近升壓站海纜應(yīng)采用大“S”形敷設(shè)，彎曲半徑不小于海纜直徑20倍，并按照設(shè)計(jì)要求預(yù)留一定長(zhǎng)度，電纜預(yù)留至足夠長(zhǎng)度后，立即將海面上的電纜沉放至海床。利用懸掛裝置（錨固裝置）、支架等將電纜固定安裝，減少電纜對(duì)終端的拉力；分離后的光纜需預(yù)留長(zhǎng)度，環(huán)繞于光纜接續(xù)盒內(nèi)，以便于光纜的接續(xù)。

2.9 集控中心登陸施工

海纜沿排架登陸至集控中心北側(cè)后，測(cè)量電纜登陸所需長(zhǎng)度約150m，將電纜切割，在集控中心220kV配電裝置樓放置絞磨機(jī)，電纜溝道內(nèi)放置滑輪并固定，通過絞磨機(jī)鋼絲與牽引網(wǎng)套連接，通過滑輪登陸至集控中心。

2.10 復(fù)合纜引接光纜敷設(shè)及熔接

（1）海底光電復(fù)合纜引上升壓站預(yù)埋J型管出口后，通過1套錨固裝置固定，并將光纜與電纜分離，在每個(gè)錨固裝置后設(shè)置1個(gè)光纜接續(xù)盒，從復(fù)合纜內(nèi)剝離的光纜引入光纜接續(xù)盒，在光纜接續(xù)盒內(nèi)轉(zhuǎn)接成無金屬光纜，穿管敷設(shè)，統(tǒng)一接入繼保室內(nèi)的ODF架，并完成光纜至ODF架的所有熔接工作。陸上部分海底光電復(fù)合纜在光纜接續(xù)盒熔接后，轉(zhuǎn)接成無金屬光纜，下引而后穿管直埋至陸上集控中心通訊機(jī)房ODF架，并完成光纜至ODF架的所有熔接工作。

（2）光纜施工應(yīng)滿足相關(guān)的規(guī)范要求，光纜動(dòng)態(tài)彎曲半徑不應(yīng)小于20D，靜態(tài)彎曲半徑不應(yīng)小于10D（D為光纜外徑），保護(hù)管的兩端應(yīng)做好密封，防止進(jìn)水。

2.11 電纜保護(hù)

灘涂段及登陸段電纜敷設(shè)完成后，水陸兩棲挖機(jī)開挖纜溝，深度2m，沉放電纜并回填；中間段電纜，采用邊敷設(shè)邊埋深的工藝，水力噴射埋設(shè)機(jī)埋深，深度約3m；“J”型管附近電纜，電纜登陸完成后，潛水員水下沖埋，深度約1．5m。

2.12 終端制作

待電纜全部敷設(shè)完畢后，進(jìn)行各側(cè)終端電纜頭的制作安裝。首先將電纜吊至終端平臺(tái)上進(jìn)行固定，搭建好施工用的腳手架，然后按照終端制作工藝要求，制作終端電纜頭。待電纜終端頭制作完畢后進(jìn)行絕緣測(cè)試和相位核對(duì)工作。

2.13 竣工耐壓試驗(yàn)

在做竣工耐壓試驗(yàn)前，制定交流耐壓試驗(yàn)方案。確保試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)合格，試驗(yàn)接線正確，試驗(yàn)程序和電壓符合規(guī)程與試驗(yàn)方案。

2.14 余纜處理

按照要求，完成余纜及剩余附件到存儲(chǔ)場(chǎng)地的轉(zhuǎn)移和安全存儲(chǔ)，并注意電纜的防火保護(hù)。

3 結(jié)語

本文以江蘇東臺(tái)200MW海上風(fēng)電項(xiàng)目為例，研究了該項(xiàng)目220kV海底電纜施工工序。該施工工序比較全面，能夠?yàn)楹Ｉ巷L(fēng)電行業(yè)從業(yè)人員在海纜施工方面提供參考。隨著我國海上風(fēng)電項(xiàng)目的推進(jìn)，海纜施工經(jīng)驗(yàn)會(huì)愈加豐富，未來國內(nèi)的海纜敷設(shè)能力將會(huì)越來越高。