海底220kV电缆施工工序分析

2018-02-01和法利

中国设备工程 2018年13期

和法利

（鲁能新能源（集团）有限公司江苏分公司，江苏南京 210000）

1 220kV海底电缆简介

江苏东台200MW海上风电项目220kV送出线路采用3根1×500mm2铜导体单芯交联聚乙烯绝缘铅护套金属铠装海底光电复合缆，单根长度34km，总长102km，海缆外径140mm，单根重约1300t，埋深2～3m，间距5～25m，截面大，单根海缆的长度、重量等均创造了国内新的记录。

2 220kV海底电缆施工工序

施工工序总体包括：工程测量→电缆过驳、运输→试航→路由扫海（养殖、障碍清除）→主牵引钢缆敷设→浅滩及登陆段施工→海缆埋设施工→电缆终端登陆→集控中心登陆施工→复合缆引接光缆敷设及熔接→电缆保护→终端制作→竣工耐压试验→余缆处理。

2.1 工程测量

施工船抵达施工现场前，利用GPS测量系统对路由两端登陆点以及工程的各主要控制点进行测量复核。在施工过程中的测量，利用海缆埋设监测系统对海缆的具体位置及埋设装置进行监控。施工有关数据的采集主要通过埋设犁倾角传感器、电子罗经、姿态传感器、水深传感器、计米器、水泵压力传感器、电缆张力传感器、GPS导航定位等组成。其中倾角传感器、姿态传感器、水深传感器在施工过程中能显示当前埋设犁在海底的姿态、当前的水深以及海缆的埋深情况，电子罗经、GPS定位系统则在施工的过程中直观的反映当前的船位和埋设轨迹及当前埋设的数据。这些数据都将为施工提供依据，并根据实际情况来调整施工方法，确保海缆的安全以及施工的质量。

2.2 电缆过驳、运输

2.2.1 海缆盘设计

海缆盘设计既要满足海缆容载的要求，又要考虑施工船只的选择。针对220kV电缆截面大、长度长，以及对海缆盘容量及退扭要求高的特点，选用电动电缆托盘船舶-建缆1号作为主施工船，采用平面退扭方式，大大减少电缆的残余扭力，提高施工质量。每根长度34km，重量约1300t，故1次过驳1根。

2.2.2 散装过缆

过缆地点为海缆生产厂家。海缆在过驳前，首先厂家须对海缆进行出厂检验，对装载上船的海缆进行性能检测，包括逐根进行交流耐压、绝缘电阻、电容等测试；待测试符合设计标准后方能进行过驳。

首先施工船靠泊海缆厂码头，调整船位，将施工船的缆盘中心与海缆生产厂家的退扭架中心对齐，带缆固定船位。过缆时，厂方将海缆沿栈桥输送至海缆排线架顶，然后启动电动电缆托盘与之同步，将电缆盘至缆盘内。海缆在盘内采用人工沿俯视顺时针的方向盘绕。盘绕前，海缆头部预留3m长度在海缆盘圈内，以方便海缆测试。过缆速度控制在平均500m/h左右。装船完毕后重新对海缆性能检查测试，确认各项性能指标（交流耐压、绝缘电阻等）满足工程设计要求。散装过缆结束后，施工船舶将海缆运输至施工现场。在此过程要妥善保护海缆，并严禁烟火。

2.3 试航

施工船舶到达施工现场前，将安排相应的吃水船舶在设计施工路由区域内进行试航，以更加熟悉施工区域内设计路由的各个关键点及潮水情况。对关键点在路由图上加以标识，提前做好应对措施。

2.4 路由扫海

该工作主要解决施工路由轴线上影响施工顺利进行的旧有废弃缆线、插网、渔网等小型障碍物。采用锚艇尾系扫海工具（150kg海军锚），沿每条设计路由往返扫海多次，直至施工路由上无影响埋设犁正常施工的障碍物为止，如发现障碍物则由潜水员水下清理；若遇到不能及时清理的大型障碍物，由潜水员水下探明情况，按现场探明的实际情况拟订解决方案。

2.5 主牵引钢缆敷设

由于施工船为无动力驳船，需靠卷扬机收绞主牵引钢缆带动船舶沿设计路由埋设施工。采用以下施工方法敷设主牵引钢缆：首先，施工船根据DGPS定位就位于始端登陆点附近的路由轴线上，由锚艇在海缆设计路由上抛设牵引锚，并与主牵引钢缆连接后开始敷设主牵引钢缆，直至将主牵引钢缆和施工船上30t卷扬机连接，施工时，由锚艇敷设主牵引锚。当施工至终端登陆点附近时，将主牵引钢缆与预先设置在终端登陆点侧的锚钢丝相连接。敷设时由DGPS定位，在转向点处，沿海缆路由方向延伸180m处下锚，确保施工时施工船沿设计路由进行海缆的埋设施工（转角处圆弧平缓过渡）。牵引钢缆敷设时采用DGPS定位系统，牵引钢缆的敷设精度控制在±10m范围内。

2.6 浅滩及登陆段施工

（1）船舶在距离集控中心4．1km处就位：海缆敷设主施工船经拖轮辅助，在满足安全水深的条件下，在滩涂处的电缆设计路由上临时锚泊，锚艇将牵引锚抛设在预设位置，等待潮水。涨潮时，利用牵引锚向岸边移动船位，受水深影响，在距离集控中心4．1km处就位。

（2）倒缆：因海缆敷设方向由海上升压站向岸边敷设，敷设至岸边时，电缆头在缆盘下方，需将电缆头倒至上方，便于牵引登陆，利用停放在4．1公里处的浮动码头进行倒缆。

（3）连接和牵引电缆：启动施工船布缆机，将船上电缆通过退扭架、弧形槽、计米器等装置输送至船舷，然后将电缆头与排架上预先设置好的牵引卷扬机的钢丝绳、放捻器、钢丝网套可靠连接。启动陆上牵引卷扬机，将电缆牵引至水中。船上施工人员在电缆上绑扎浮球，间距约5m，使电缆漂浮在水中，以减少与海底摩擦时产生的阻力，用挖机加吊带进行辅助，为防止涨潮时，受急流的影响造成海缆打扭，在海缆路由两侧打钢管桩进行保护。登陆至排架后，通过6台布缆机+2台绞磨机+1500个滑轮方式，经过3．1km排架牵引至集控中心北侧。

（4）电缆的保护：电缆登陆完成后，用水陆两栖挖掘机开挖电缆沟，用挖机加吊带将电缆从排架上吊下沉放电缆，并回填。

2.7 海缆埋设施工

2.7.1 埋设犁投放

海缆放入入水槽后，船头海缆装入埋设犁腹部，关上门板，采用40t巴杆吊机将埋设犁缓缓吊入水中，搁置在海床面上。

2.7.2 埋设调节与控制

埋设犁的埋设速度由卷扬机的绞缆线速度来决定，并由连接于卷扬机的变频器来控制与调节；埋设速度一般控制在 3～10m/min。

2.7.3 埋设犁的回收

待施工船施工至海上升压站附近时，需将埋设犁回收至施工船的甲板上，然后才能进行终端登陆。抛设4只“八”字开锚以固定船位，然后进行埋设犁的回收操作。

2.7.4 海缆截断封堵

在海缆终端登陆前，需完成终端登陆的施工准备工作，具备登陆条件。利用测距仪、皮尺等测量器具测量计算所需登陆的距离，在施工船上截下余缆，并对截断的海缆两端进行铅包封堵工作，防止海缆截断后外界环境对电缆造成电气性能及绝缘的影响，确保海缆埋设及后续工作的质量。

2.8 电缆终端登陆(平台登陆施工）

海缆截断封堵结束后，进行终端平台登陆施工，登陆采用双头登陆法。电缆自J管下口计算上平台长度60m，需在该处电缆绑一浮漂标识，方便后续弯曲限制器和中心夹具的安装。

工程电缆终端登陆采用J型管的方式固定和保护电缆，故电缆穿J型管登陆施工前，首先由潜水员利用水下吸泥装置将埋于J型管处的淤泥清除，然后在J型管内穿1根牵引钢丝，并在J型管上口处安装1个门架，并设置导向滑轮，确保在电缆穿管过程中电缆的弯曲半径。复合缆穿过升压站J型管下端口，并由牵引设备牵引导向至预定位置，然后通过电缆锚固装置、夹具等将复合缆固定于升压站甲板层的平台上，在锚固装置位置处剥铠，并将电缆与光缆分离，安装的电缆支撑及夹具，预留一定长度后引至终端制作平台位置。

接近升压站海缆应采用大“S”形敷设，弯曲半径不小于海缆直径20倍，并按照设计要求预留一定长度，电缆预留至足够长度后，立即将海面上的电缆沉放至海床。利用悬挂装置（锚固装置）、支架等将电缆固定安装，减少电缆对终端的拉力；分离后的光缆需预留长度，环绕于光缆接续盒内，以便于光缆的接续。

2.9 集控中心登陆施工

海缆沿排架登陆至集控中心北侧后，测量电缆登陆所需长度约150m，将电缆切割，在集控中心220kV配电装置楼放置绞磨机，电缆沟道内放置滑轮并固定，通过绞磨机钢丝与牵引网套连接，通过滑轮登陆至集控中心。

2.10 复合缆引接光缆敷设及熔接

（1）海底光电复合缆引上升压站预埋J型管出口后，通过1套锚固装置固定，并将光缆与电缆分离，在每个锚固装置后设置1个光缆接续盒，从复合缆内剥离的光缆引入光缆接续盒，在光缆接续盒内转接成无金属光缆，穿管敷设，统一接入继保室内的ODF架，并完成光缆至ODF架的所有熔接工作。陆上部分海底光电复合缆在光缆接续盒熔接后，转接成无金属光缆，下引而后穿管直埋至陆上集控中心通讯机房ODF架，并完成光缆至ODF架的所有熔接工作。

（2）光缆施工应满足相关的规范要求，光缆动态弯曲半径不应小于20D，静态弯曲半径不应小于10D（D为光缆外径），保护管的两端应做好密封，防止进水。