越南某海上風電海底電纜搶修施工工序及質量控制

丁相城，李利凱

（中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001）

0 引言

海上風電場的海纜主要為海底光電復合電纜，它在海底電力電纜中加入具有光通信功能及加強結構的光纖單元，使其具有電力傳輸和光纖信息傳輸的雙重功能，用于控制風力發電機系統。目前海上風電場集電線路選用的海底電纜多為三芯海底光電復合電纜[1]。海底電纜作為風力發電機電力傳輸的媒介，在風力發電中起著至關重要的作用，施工期海纜故障將可能影響整個項目的進度，運行期間的海纜故障將直接影響發電廠的售電收益。近年我國海纜搶修已經積累了大量的經驗，且施工設備利于搶修工作的進度及質量，不存在較大的難度。但境外某些工程施工條件相對較差，本文以越南某海上風電施工期間的海纜搶修為例，介紹在境外施工條件相對較差的情況下，海纜搶修的施工工序及各工序質量控制要點，為今后類似工作提供參考。

1 項目海底電纜情況

本項目位于越南南部，裝機容量90 MW，屬潮間帶海上風電項目，配置18臺5 MW風力發電機組，經5回22 kV三芯海底光電復合電纜集電線路、架空線路送至陸上升壓站，其中光纖為2 × 48共計96芯光纖，海纜施工工藝是用大型工程駁船改造為海纜施工船，然后采用絞錨牽引、拖輪側推或舵槳側推的方法進行海纜敷埋施工。

7號風機至架空線路T1鐵塔的海纜敷設完成后，按照工作順序對此段海纜進行絕緣電阻試驗，試驗結果未通過，再次使用MEGGER V兆歐表從電纜兩端分別進行絕緣電阻測試，發現此段海纜至少有兩處斷點，并初步確定了斷點距離海纜終端的長度，距離架空線路T1鐵塔分別為1 474 m和1 895 m，測試結果見表1所列。

表1 海纜故障點測試結果

2 海纜搶修總體方案

根據判斷的電纜損壞情況，確定總體搶修方案，包括搶修船機配置情況、打撈及制作接頭順序等。

2.1 搶修船機配置

因越南當地缺少海纜搶修經驗，更沒有合適的搶修船及相關設備，搶修平臺也需要臨時制作。根據項目情況及現場條件，通過平板駁船上臨時搭建了搶修平臺，平板駁船尺寸為14 m×44 m，駁船4角安裝有4個系泊絞盤用于拋錨或駁船的短距離移動；駁船上固定一臺80 t履帶吊機用于打撈海纜等起吊工作；臨時搭建的搶修平臺尺寸為3 m×3 m×12.3 m，駁船上配置兩個集裝箱，用于儲存材料和臨時休息。船機布置及搶修時平臺布置如圖1所示。

圖1 搶修船布置圖

2.2 打撈及制作接頭順序

由于此段海纜有兩處損壞，且每處損壞的海纜長度約為30 m，因此每處損壞點需制作兩個電纜接頭；且由于海纜搶修船只有一艘，不能同時打撈兩處損壞點，因此只能先將第一個損壞點的第一個接頭制作完成后并通過絕緣電阻試驗后，將接頭放置海床上，同時將未制作接頭的海纜固定到海面以上并做好防水處理；將搶修船移至第二個損壞點進行打撈工作。如將第一個損壞點的兩個接頭全部完成后再打撈第二個損壞點，無法對制作好的接頭從電纜兩個終端進行絕緣電阻試驗，即無法判斷制作好的接頭是否合格。因此，制作接頭的順序為：第一個損壞點的第一個接頭→第二個損壞點的第一個接頭→第二個損壞點的第二個接頭→第一個損壞點的第二個接頭。

3 海底電纜搶修施工工序

通過初步判斷海纜損壞點的距離，兩處損壞點的搶修工序包括：確定海纜損壞位置→打撈海纜損壞點→切斷損壞部分的海纜→對海纜兩端進行絕緣試驗→制作接頭→測試制作好的接頭→熔接光纖→測試光纖通斷及衰減情況→鉛板密封焊接→安裝鋼制外殼→灌注防水膠→再次進行電纜接頭的絕緣電阻試驗→將海纜按照設計路徑要求放置海床→按照埋深要求填埋至海床以下2 m。

3.1 確定海纜損壞位置

絕緣電阻測試后，可以初步判斷海纜損壞位置距離海纜終端的距離，再通過聲納掃測設備對損害位置進行精確定位。確定位置后，將搶修駁船拖至損壞海纜附近，使用高壓水槍對填埋的電纜進行開挖工作(見圖2)，當開挖深度可以滿足潛水員查看時，潛水員同時下海進行再次確定損壞位置(見圖3)，根據電纜損壞情況，用浮球對損壞位置進行標識(見圖4)，使用防水的細繩將浮球與電纜連接；當浮球工作完成后，潛水員使用尼龍吊帶對計劃打撈的電纜進行綁扎，確保起吊過程中吊帶不會脫落；綁扎完成后，開始進行打撈工作(見圖5)，使用搶修駁船上的80 t履帶吊將損壞的海纜放置搶修平臺。

圖2 高壓水槍開挖

圖3 潛水員確認

圖4 懸掛浮球

圖5 海纜打撈

海纜打撈后，如圖6所示將海纜放置接頭制作平臺，并將施工船用4個船錨固定，為了保證海纜接頭制作時駁船的穩定，使用木樁在駁船周圍進行再次固定，防止海浪對駁船的穩定性造成影響。海纜打撈至平臺上后，發現損壞程度比較嚴重，鋼絲鎧裝、海纜絕緣護套等都被損壞。

圖6 海纜放置接頭制作平臺

3.2 接頭制作的工序

1)切斷損壞的電纜

海纜打撈到搶修船的接頭制作平臺后，將海纜固定，并切斷損壞的電纜，將切斷后的海纜一端放置海纜接頭制作平臺，另一端將接頭處做好防水措施后固定在臨時的木制樁上，待第一個接頭制作完成后進行此接頭的制作。進行海纜的進水情況檢查，如發現切斷后的海纜存在進水情況，應再次進行切斷，直至檢查無進水情況為止。

2)壓蓋安裝

將切斷后的海纜固定，并搶修接頭兩端的壓蓋套入切斷后的海纜中。壓蓋安裝過程中應注意安裝方向，電纜接頭制作開始后方向將無法調整，將海纜鎧裝的鋼絲均勻分布在壓蓋套筒內，并用螺栓壓緊。

3)電纜接頭質量控制

采用35 kV三芯電纜冷縮式中間接頭，制作流程為：電纜預處理→壓接金屬接管→安裝冷縮接頭主體→恢復金屬屏蔽層→恢復內外護套層→恢復機械保護。

接頭制作過程中，主要的質量控制點包括以下幾部分：

①電纜預處理過程中，切除電纜外半導電屏蔽層時，切勿劃傷主絕緣，如不慎在主絕緣上留下刀痕，須用所配的砂紙(最大顆粒120)打磨去除，并確保打磨光滑；半導電層環切口處應光滑、平整，不得有尖角或缺口；主絕緣外露長度嚴格按照指導說明書中的長度預留，并在主絕緣邊緣上作3 mm×45°的倒角。

②壓接金屬接管過程中，從開剝長度較長的一端電纜裝入冷縮接頭主體,并在較短的一端套入銅屏蔽編織網套，避免接頭制作完成后無法安裝；裝上接管，同時把銅罩上的裸銅線放入并壓接到接管里，然后對稱壓接，并且銼平打光，清潔干凈，保證銅罩外表面與主絕緣齊平。

③安裝冷縮接頭主體過程中，需要確定冷縮基準點；收縮后，檢查中間頭兩端是否與半導電層都搭接住，搭接長度應不小于20 mm。

④恢復金屬屏蔽層過程中，不得將銅網套固定在電纜外半導電層上和PVC 帶上，否則將失去金屬屏蔽作用。

⑤恢復機械保護主要為安裝裝甲帶，裝甲帶包裝開封后先用水完全浸泡15 s以上，然后從一端電纜護套上防水帶60 mm外開始，半重疊繞包裝甲帶至對面另一端60 mm防水帶上，將整個接頭外用裝甲帶完全繞包，為得到最佳的效果，30 min內不得移動電纜。

接頭制作完成后對海纜進行絕緣電阻試驗。

4)光纖熔接

接頭制作完成后進行光纖的熔接工作，熔接完成后進行熔接的通斷測試。

5)鉛板密封焊接

接頭制作完成后，開始對接頭進行鉛封工作(鉛封工作和光纖熔接工作先后順序可以互換，根據現場的實際情況進行調整，對整個搶修工作沒有影響)，此工作是使海纜密封達到防水目的，鉛版密封的焊接應使用氫氧焊接，使用其他形式的焊接不能保證密封質量。鉛版密封工作對焊接工程師的要求較高，焊接過程中既要保證焊接效果，又要保證不能將鉛板融化而燙傷制作好的電纜接頭。

6)固定光纖接續盒

鉛封焊接及光纖熔接工作完成后，將光纖盒固定在鉛封完成的海纜接頭上，便于安裝海纜接頭保護外殼，使用綁扎帶進行綁扎。

7)接頭保護外殼安裝及灌膠

保護外殼由上下兩部分組成，第一步安裝下保護殼，并與兩端端蓋用螺栓緊固，將綁扎好的海纜接頭及光纖盒放置保護殼中；第二步安裝上保護殼并與兩端的端蓋用螺栓緊固。保護殼緊固后進行最后的灌膠工作，灌膠是將保護殼內的電纜接頭及光纖盒用膠水密封，達到防水的目的，灌膠最后應保證膠水最高處在保護殼最上面的蓋子上，保證膠水填滿保護殼內部各個部位。

8)灌膠后的工作

灌膠完成并靜置不小于8 h使膠水完全凝固后，進行放置海床前的絕緣電阻測試，測試通過后，在接頭兩端分別安裝1.5 m長的鑄鐵套管，防止保護殼兩端因起吊時變形過大導致電纜損傷。鑄鐵套管安裝完成后將接頭按照設計路徑放置海床上。

3.3 最終的填埋工作

兩個損壞位置的4個接頭全部制作完成后，進行最后的整段電纜絕緣電阻、耐壓及光纖通斷試驗，通過后將海纜放置在海床上，并按照設計敷設路徑進行填埋。

4 結語

本文以越南某90 MW海上風電項目海纜搶修工作為例，介紹了在施工條件及施工設備簡陋的條件下，海纜搶修的施工工序，其中海纜接頭制作順序、海纜防水檢查、電纜接頭制作、鉛封焊接、過程中及最后的相關試驗應作為質量控制的關鍵節點，保證各項工作按照指導文件進行，滿足相關標準及規范的要求。