海上风电项目海缆保护与施工的思考

蔡卫兵

【摘 要】风力发电是我国新能源发电的一种方式，风能作为一种新能源，被广泛应用于我国电力事业，海上风电项目更是我国电力事业重要的研究保护项目。新能源最大的优势就是环保绿色，作为可再生能源，对风能的继续开发与研究是全世界人们研究的重点内容。海缆作为海上风电项目的重要组成部分，海缆的安全运营与可靠性将直接关系到海上风电事业的发展，因此，要重视海缆的施工与保护工作，确保海缆的正常运行。在实际运行中，海电项目建设还是存在很多问题，电缆保护管的存在一定程度上影响了海底涡旋的速度和流向，进而影响风能发电。海缆在设计与建设之初就应当考虑后期维护与毁损的可能性，海上不确定性因素太多，在使用与运行过程中因为多种因素的影响造成海缆的损毁，对海上风电项目的正常运行来说都会产生很大的影响。因此，海上 风电项目在建设之初就必须做好海缆的加固措施，以应对海上突发情况的发生。本文针对海上风电项目中海缆的保护与施工进行探究，仅供参考。

【关键词】海上风力发电;海缆;保护管

一、海上风电海缆的敷设方式

海上风电项目海缆的敷设有多种方式，第一种是水下段敷设，我国海域面积分布广阔，海域中主要的构造是淤泥或者是由淤泥其他物质形成的砂石，将电缆直接敷设于海底，在工程建设期间采用一定的加固手段，在登陆段海域采用不同的电缆敷设方法，登陆岩基段敷设电缆采用海缆穿管保护方式进行施工，而中间段比较广阔的海域则可以采取传统的海缆抛敷于海底的方式进行施工，在敷设期间注意采用高强度抗老化性能比较强的机器来进行敷设，或者是采用海底电缆专用的铸铁关节套管进行敷设。第二种是陆地段海缆敷设，与第一种方式不同，该种敷设方式是在海上电缆最终端杆电缆支架处，进一步将海缆铠装及时断开并采用较为特殊的锚固装置夹紧，在一定程度上可以达到防止在敷设过程中因热机械拉力而影响海缆的敷设进程，同时还应在海缆终端杆处上安装相应的电缆支架，在剥除铠装之后应及时用电缆夹具将海缆固定。

二、海底电缆的保护

2.1概述

很多时候海底电缆的损害率达到了80%以上，大多数情况下都是因为机械拉力导致海底电缆出现了损害，比如，船只的锚害、近海或者浅海滩养殖等造成的电缆破坏，还有一个重要原因在于海缆的敷设工程中没有加强对海缆的保护工作，忽视了海底中存在的各种潜在因素影响了海缆的正常运行，因此，必须重视对海缆的保护工作，除了有效的管理措施以外，还有加强海底电缆设施的加固与稳定工作，这也是提升海底电缆质量有效的保证措施。

2.2警告标志牌

为了保护海底电缆区域，不受船只抛锚、养殖产业等的影响，海域地区应当在其周围设置警告标志牌，在海底电缆周围50m-200m周围设置一个非常醒目的禁止抛锚的警示牌，可以起到警示过往船只的作用。在登陆岩基段敷设的电缆也应当设置警告标志牌。同时当地海域管理单位禁止渔民在附近进行水产养殖与捕捞。

三、冲刷情况分析

对海底电缆管道产生一定影响的首先考虑到海底局部冲刷的深度，冲刷的深度将直接决定保护管的性能如何。因此，在敷设海底电缆管道时要对其管道进行加固处理，所选用的管道材质也是具有一定强度和抗老化性能较强的。冲刷深度要套用基本公式来计算，依据冲刷深度来分析加固手段和加固材料。在实施加固措施时，可以先派遣潜水员下水进行初探，沿着海缆保护管轴线方向进行测量和计算，根据检测到的结果进行计算，从而得出海缆的冲刷深度处于什么范围内，对此采取一定的加固措施。

冲刷计算公式为F/D=1.3【1-E】，其中，F为冲刷深度，D为柱径，E为波浪周期。

四、造成保护管伤害分析

4.1海浪

对海缆保护管造成很大损害的因素有很多种，首先是海浪，海上风电项目中海浪对海缆保护管的影响应当考虑在方案内，在特定的季节及气候环境下，海浪过高的波度会影响到海缆保护管，进而破坏海缆。

4.2泥沙

海底中大部分物质都是泥沙，泥沙的类型和大小多种多样，直径大小过大的泥沙会影响到海缆保护管，在大部分开阔地区海域的海底泥沙都是细沙，细沙对保护管的伤害程度较小。而在登陆段海域海底的泥沙直径较大，对保护管的伤害程度较大，应注意登陆段海域海底的保护管加固措施。

4.3海洋自然灾害

海洋自然灾害是影响海域最严重的灾害性天气系统之一，也是施工过程中十分重视的天气因素之一。海上台风、海啸的发生都会给海缆保护管造成很大的影响。根据某些特定资料显示，海洋中每年都会发生台风灾害，大台风都会对海底电缆保护管产生很大的冲击。

4.4沉积物腐蚀环境

海洋海底中存在大量的沉积物，这些沉积物呈现酸性、碱性，都会对电缆产生一定程度的腐蚀性。尤其是在一些污染程度比较强的海域，其海底沉积物处于中弱还原环境，会对海底电缆产生较强的腐蚀性。因此，沉积物的酸碱性也是造成海缆保护管危害的一大影响因素。

五、保护管设计的优化方案

海上风电项目建设过程中应当设置专门的海缆保护方案，加入到海缆的建设工程中，在海缆保护方案中加入一定的干预措施，优化保护管设计保护方案。可以采用钢管桩基支撑法，在海缆一侧添加直径为300mm的钢管，用海缆专用支架加强对保护管的支撑作用，给保护管最大程度的保护。尤其是在海底淤泥较深处建议适当增加钢支架的长度，钢支架的长度可以进行延长，延长到110mm，以减少淤泥和漩涡对冲造成的影响力对保护管造成较大的伤害。除此以外还可以增加打桩口，以避免船只抛锚对保护管产生的影响。海底电缆螺栓口的原设计大都为圆形孔，为了保证水下作业的安全性和可操作性，可以調整螺栓口的形状为椭圆孔，这样可以减少在安装时的时间，也可以规避一些在安装过程中产生的风险。

小结：

目前，我国海上风电项目众多，海缆施工技术也逐渐完善，对于海缆保护方案也逐渐成熟和完善。今后，风能将作为一种新能源更加广泛应用于我国发展的各个方面，风能发电只是对海上风力最常用的一种，今后还会将风能应用于各个方面。对于海上风电项目中海缆的实施与保护方案中，可以继续优化相关措施，将多种技术手段应用于对保护管的保护工作中，另外，还可以研发新的保护材料用于保护管的保护中。从多方面加强海缆的保护工作，保证海上风电项目的正常运行。

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（作者单位：中天海洋系统有限公司）