海底220kV電纜施工工序分析

和法利

（魯能新能源（集團）有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210000）

1 220kV海底電纜簡介

江蘇東臺200MW海上風電項目220kV送出線路采用3根1×500mm2銅導體單芯交聯聚乙烯絕緣鉛護套金屬鎧裝海底光電復合纜，單根長度34km，總長102km，海纜外徑140mm，單根重約1300t，埋深2～3m，間距5～25m，截面大，單根海纜的長度、重量等均創造了國內新的記錄。

2 220kV海底電纜施工工序

施工工序總體包括：工程測量→電纜過駁、運輸→試航→路由掃海（養殖、障礙清除）→主牽引鋼纜敷設→淺灘及登陸段施工→海纜埋設施工→電纜終端登陸→集控中心登陸施工→復合纜引接光纜敷設及熔接→電纜保護→終端制作→竣工耐壓試驗→余纜處理。

2.1 工程測量

施工船抵達施工現場前，利用GPS測量系統對路由兩端登陸點以及工程的各主要控制點進行測量復核。在施工過程中的測量，利用海纜埋設監測系統對海纜的具體位置及埋設裝置進行監控。施工有關數據的采集主要通過埋設犁傾角傳感器、電子羅經、姿態傳感器、水深傳感器、計米器、水泵壓力傳感器、電纜張力傳感器、GPS導航定位等組成。其中傾角傳感器、姿態傳感器、水深傳感器在施工過程中能顯示當前埋設犁在海底的姿態、當前的水深以及海纜的埋深情況，電子羅經、GPS定位系統則在施工的過程中直觀的反映當前的船位和埋設軌跡及當前埋設的數據。這些數據都將為施工提供依據，并根據實際情況來調整施工方法，確保海纜的安全以及施工的質量。

2.2 電纜過駁、運輸

2.2.1 海纜盤設計

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

2.2.2 散裝過纜

過纜地點為海纜生產廠家。海纜在過駁前，首先廠家須對海纜進行出廠檢驗，對裝載上船的海纜進行性能檢測，包括逐根進行交流耐壓、絕緣電阻、電容等測試；待測試符合設計標準后方能進行過駁。

首先施工船靠泊海纜廠碼頭，調整船位，將施工船的纜盤中心與海纜生產廠家的退扭架中心對齊，帶纜固定船位。過纜時，廠方將海纜沿棧橋輸送至海纜排線架頂，然后啟動電動電纜托盤與之同步，將電纜盤至纜盤內。海纜在盤內采用人工沿俯視順時針的方向盤繞。盤繞前，海纜頭部預留3m長度在海纜盤圈內，以方便海纜測試。過纜速度控制在平均500m/h左右。裝船完畢后重新對海纜性能檢查測試，確認各項性能指標（交流耐壓、絕緣電阻等）滿足工程設計要求。散裝過纜結束后，施工船舶將海纜運輸至施工現場。在此過程要妥善保護海纜，并嚴禁煙火。

2.3 試航

施工船舶到達施工現場前，將安排相應的吃水船舶在設計施工路由區域內進行試航，以更加熟悉施工區域內設計路由的各個關鍵點及潮水情況。對關鍵點在路由圖上加以標識，提前做好應對措施。

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行的舊有廢棄纜線、插網、漁網等小型障礙物。采用錨艇尾系掃海工具（150kg海軍錨），沿每條設計路由往返掃海多次，直至施工路由上無影響埋設犁正常施工的障礙物為止，如發現障礙物則由潛水員水下清理；若遇到不能及時清理的大型障礙物，由潛水員水下探明情況，按現場探明的實際情況擬訂解決方案。

2.5 主牽引鋼纜敷設

由于施工船為無動力駁船，需靠卷揚機收絞主牽引鋼纜帶動船舶沿設計路由埋設施工。采用以下施工方法敷設主牽引鋼纜：首先，施工船根據DGPS定位就位于始端登陸點附近的路由軸線上，由錨艇在海纜設計路由上拋設牽引錨，并與主牽引鋼纜連接后開始敷設主牽引鋼纜，直至將主牽引鋼纜和施工船上30t卷揚機連接，施工時，由錨艇敷設主牽引錨。當施工至終端登陸點附近時，將主牽引鋼纜與預先設置在終端登陸點側的錨鋼絲相連接。敷設時由DGPS定位，在轉向點處，沿海纜路由方向延伸180m處下錨，確保施工時施工船沿設計路由進行海纜的埋設施工（轉角處圓弧平緩過渡）。牽引鋼纜敷設時采用DGPS定位系統，牽引鋼纜的敷設精度控制在±10m范圍內。

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：海纜敷設主施工船經拖輪輔助，在滿足安全水深的條件下，在灘涂處的電纜設計路由上臨時錨泊，錨艇將牽引錨拋設在預設位置，等待潮水。漲潮時，利用牽引錨向岸邊移動船位，受水深影響，在距離集控中心4．1km處就位。

（2）倒纜：因海纜敷設方向由海上升壓站向岸邊敷設，敷設至岸邊時，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公里處的浮動碼頭進行倒纜。

（3）連接和牽引電纜：啟動施工船布纜機，將船上電纜通過退扭架、弧形槽、計米器等裝置輸送至船舷，然后將電纜頭與排架上預先設置好的牽引卷揚機的鋼絲繩、放捻器、鋼絲網套可靠連接。啟動陸上牽引卷揚機，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，以減少與海底摩擦時產生的阻力，用挖機加吊帶進行輔助，為防止漲潮時，受急流的影響造成海纜打扭，在海纜路由兩側打鋼管樁進行保護。登陸至排架后，通過6臺布纜機+2臺絞磨機+1500個滑輪方式，經過3．1km排架牽引至集控中心北側。

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

2.7 海纜埋設施工

2.7.1 埋設犁投放

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

2.7.2 埋設調節與控制

埋設犁的埋設速度由卷揚機的絞纜線速度來決定，并由連接于卷揚機的變頻器來控制與調節；埋設速度一般控制在 3～10m/min。

2.7.3 埋設犁的回收

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

2.7.4 海纜截斷封堵

在海纜終端登陸前，需完成終端登陸的施工準備工作，具備登陸條件。利用測距儀、皮尺等測量器具測量計算所需登陸的距離，在施工船上截下余纜，并對截斷的海纜兩端進行鉛包封堵工作，防止海纜截斷后外界環境對電纜造成電氣性能及絕緣的影響，確保海纜埋設及后續工作的質量。

2.8 電纜終端登陸(平臺登陸施工）

海纜截斷封堵結束后，進行終端平臺登陸施工，登陸采用雙頭登陸法。電纜自J管下口計算上平臺長度60m，需在該處電纜綁一浮漂標識，方便后續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型管內穿1根牽引鋼絲，并在J型管上口處安裝1個門架，并設置導向滑輪，確保在電纜穿管過程中電纜的彎曲半徑。復合纜穿過升壓站J型管下端口，并由牽引設備牽引導向至預定位置，然后通過電纜錨固裝置、夾具等將復合纜固定于升壓站甲板層的平臺上，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，預留一定長度后引至終端制作平臺位置。

接近升壓站海纜應采用大“S”形敷設，彎曲半徑不小于海纜直徑20倍，并按照設計要求預留一定長度，電纜預留至足夠長度后，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，減少電纜對終端的拉力；分離后的光纜需預留長度，環繞于光纜接續盒內，以便于光纜的接續。

2.9 集控中心登陸施工

海纜沿排架登陸至集控中心北側后，測量電纜登陸所需長度約150m，將電纜切割，在集控中心220kV配電裝置樓放置絞磨機，電纜溝道內放置滑輪并固定，通過絞磨機鋼絲與牽引網套連接，通過滑輪登陸至集控中心。

2.10 復合纜引接光纜敷設及熔接

（1）海底光電復合纜引上升壓站預埋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，在每個錨固裝置后設置1個光纜接續盒，從復合纜內剝離的光纜引入光纜接續盒，在光纜接續盒內轉接成無金屬光纜，穿管敷設，統一接入繼保室內的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合纜在光纜接續盒熔接后，轉接成無金屬光纜，下引而后穿管直埋至陸上集控中心通訊機房ODF架，并完成光纜至ODF架的所有熔接工作。

（2）光纜施工應滿足相關的規范要求，光纜動態彎曲半徑不應小于20D，靜態彎曲半徑不應小于10D（D為光纜外徑），保護管的兩端應做好密封，防止進水。

2.11 電纜保護

灘涂段及登陸段電纜敷設完成后，水陸兩棲挖機開挖纜溝，深度2m，沉放電纜并回填；中間段電纜，采用邊敷設邊埋深的工藝，水力噴射埋設機埋深，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

待電纜全部敷設完畢后，進行各側終端電纜頭的制作安裝。首先將電纜吊至終端平臺上進行固定，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行絕緣測試和相位核對工作。

2.13 竣工耐壓試驗

在做竣工耐壓試驗前，制定交流耐壓試驗方案。確保試驗設備檢驗合格，試驗接線正確，試驗程序和電壓符合規程與試驗方案。

2.14 余纜處理

按照要求，完成余纜及剩余附件到存儲場地的轉移和安全存儲，并注意電纜的防火保護。

3 結語

本文以江蘇東臺200MW海上風電項目為例，研究了該項目220kV海底電纜施工工序。該施工工序比較全面，能夠為海上風電行業從業人員在海纜施工方面提供參考。隨著我國海上風電項目的推進，海纜施工經驗會愈加豐富，未來國內的海纜敷設能力將會越來越高。