1、海底电缆,产品简介,海底通信电缆 海底电缆海底电力电缆 海底通信电缆：通讯业务，费用昂贵，保密程度高 海底电力电缆：水下传输大功率电能 成本：小发电站地区性发电海底电缆传输电能同样长度的架空电缆 优越性：1铺设不需挖坑道或支架支撑，建设快2安全稳定，抗干扰能力强，保密性能好,产品用途,海底通信电缆:长距离通讯网远距离岛屿之间跨海军事设施 海底电力电缆:敷设距离比通信电缆要短陆岛之间横越江河或港湾 从陆上连接钻井平台钻井平台间的互相连接 主要地区：近海地区多岛屿河流国家,产品历史,产品分类,浸渍纸包电缆,浸渍纸包电缆，适用于不大于45kV交流电及不大于400kV直流电的线路。 目前只限安装于水深
2、500m以内 粘性浸渍、滴干、不滴流均属粘性浸渍型绝缘电缆，由于组成它的固体材料纸与浸渍剂热膨胀系数相差很大，在制造和运行过程中因温度的变化不可避免地会产生气隙。气隙是电缆破坏的主要原因之一。因此粘性浸渍型纸绝缘电缆只能用于45千伏以下。,粘性浸渍纸绝缘电力电缆,其浸渍剂粘度较高，在电缆工作温度范围内不易流动，但在浸渍温度下具有较低粘度,可保证良好浸渍。粘性浸渍剂一般由光亮油和松香混合而成(光亮油约占6570%，松香约占3035%)。不少国家采用合成树脂（如聚异丁烯）代替松香，与光亮油混合成低压电缆浸渍剂。粘性浸渍纸绝缘电力电缆按结构可分为带绝缘型(统包型)与分相屏蔽（铅包）型(图1、2)。带
3、绝缘型电缆是每根导电线心上包绕一定厚度的纸绝缘（相绝缘）层,然后3根绝缘线心绞合一起再统包一层绝缘层（带绝缘），其外共用一个金属护套；分相屏蔽型电缆即在每根绝缘线心外包绕屏蔽并挤包铅套。带绝缘型省材料但绝缘层中电场强度方向不垂直纸面，有沿纸面的分量，所以一般只用于10千伏以下电缆。分相屏蔽型绝缘中电场强度方向垂直于纸面，多用于10千伏以上电缆。 粘性浸渍纸绝缘电力电缆的浸渍剂虽然粘度很大，但它仍有一定的流动性。当敷设落差较大时，电缆上端因浸渍剂下流而形成空隙，击穿强度下降，而下端浸渍剂淤积，压力增大，可以胀毁电缆护套。因此它的敷设落差受到限制，一般不得大于30米。,滴干纸绝缘电力电缆,粘性浸渍
4、纸绝缘电力电缆的一种，即粘性浸渍电缆浸渍后增加一道滴干工艺过程，使粘性浸渍纸间的浸渍剂减少70%，纸内的浸渍剂减少30%，以消除粘性浸渍纸绝缘电缆在高落差敷设时浸渍剂流动产生的缺点。但由于减少了浸渍剂的含量，绝缘的耐电强度降低。例如绝缘厚度相同时滴干纸绝缘电力电缆的耐电压强度为6千伏,而粘性浸渍纸电缆的耐电压强度为10千伏。但前者可大大提高允许敷设落差。,不滴流纸绝缘电力电缆,与粘性浸渍纸绝缘电缆的差别主要是它的浸渍剂在工作温度范围内不流动，呈塑性固体状，而在浸渍温度下粘度降低能保证充分浸渍。这种电缆敷设落差不受绝缘本身限制。它将逐步取代粘性浸渍纸绝缘电缆。,充油电缆,充油电缆:利用补充浸渍剂
5、的方法消除电缆中的气隙。其工作原理如图3。当电缆温度升高时,浸渍剂膨胀，电缆内部压力增加,浸渍剂流入供油箱；电缆冷却时浸渍剂收缩，电缆内部压力降低,供油箱内浸渍剂又流入电缆,防止了气隙的产生，故可以用于110千伏及以上线路。,充油电缆,一类是自容式充油电缆，自容式充油电缆，适用于高达750kV的直流电或交流电线路。由于电缆为充油式，故可以毫无困难地敷设于水深达500m的海域。浸渍剂是低粘度矿物油或十二烷基苯，导电线心中有空心油道，浸渍剂可以通过它及时补充进绝缘或流入油箱；,另一类是钢管充油电缆（图5）, 浸渍剂是粘度稍高的聚丁烯油，导电线心是实心,3根绝缘线心一并置于无缝钢管内,管内充以高压力
6、（一般约1.5兆帕，即15个大气压）的浸渍剂，钢管与电缆之间的空间即为供油道，并与供油系统相连。它具有优良的电性能和机械保护，但耗油量大，接头较复杂，不宜于高落差敷设,充气式（压力辅助）电缆,充气式（压力辅助）电缆，使用浸渍纸包的充气式电缆比充油式电缆更适合于较长的海底电缆网，但由于须在深水下使用高气压操作，故此增加了设计电缆及其配件的困难，一般限于水深为300m以内。 用滴干纸绝缘,充以一定压力的气体,以提高气隙的击穿场强，消除局部放电。电缆结构多为三心，并利用三心间空隙作为气体传送管道，气体一般为氮气或六氟化硫等,适用于垂直敷设的10千伏到110千伏线路。,管道充气电缆 又称压缩气体绝缘电
7、缆。其导电线心置于一个充有一定压力气体 (SF6)的管道中。按线心数可分为三心和单芯电缆，单心电缆又分刚性和可挠型。导电线心通常是铝管或铜管，由固体绝缘垫片每隔一定距离支撑在管内。外管道为电缆护套兼作气体介质压力容器。单心电缆通常用铝管或不锈钢管作护套，三心电缆的护套也可用钢管。由于采用了气体介质(SF6),它的电容小，介质损耗低，导热性好，故传输容量大，可达50000MVA。常用作大容量发电厂的高压引出线，封闭电站与架空线的连接线的水域。,“油压”管电缆,“油压”管电缆，只适用于数公里长的电缆系统，因为要把极长的电缆拉进管道内，受到很大的机械性限制。,Sum,浸渍纸包绝缘和充油式电缆受水深与
8、敷设落差限制，现已基本淘汰。油压管电缆受机械性限制也已淘汰。 补充：海底电缆按电流传输方式分为交流（AC）传输直流 （DC）传输 目前使用最广泛的是,挤压式绝缘（交联聚乙烯绝缘、乙丙橡胶绝缘）电缆,挤压式绝缘（交联聚乙烯绝缘、乙丙橡胶绝缘）电缆，适用于高达200kV交流电压。乙丙橡胶较聚乙烯更能防止树枝现象及局部泄电，使海底电缆更有效地发挥功能。,XLPE结构示意图,XLPE结构示意图,XLPE结构示意图,挤压式电缆 XLPE交联聚乙烯绝缘（目前使用最广泛）EPR乙丙橡胶绝缘导体屏蔽层挤压式 绝缘层绝缘屏蔽层,关于XLPE电缆： ACDC DC与AC电缆最本质的差别是绝缘材料性能（机械与电气性
9、能，如抑制空间电荷积聚等），相对来说，DC电缆的长度更长，脱气时间更长，XLPE洁净度要求更高，更好的焦烧性能，更长的连续生产时间。,AC与DC电缆与敷设距离之间的关系,上图所示，纵坐标是电压等级，横坐标是电缆敷设长度，由图二可见，当海底电缆敷设长度超过120km时，较好的选择是DC电缆，而当海底电缆敷设长度不足110km时，AC电缆是更好的选择。,XLPE绝缘500kvAC与DC电缆载流量比较,如图所示，横坐标是导体的标称截面。纵坐标是导体载流量，象限内三条线自上而下，分别是DC电缆、钢丝铠装AC电缆、扁铜丝AC电缆，由图可见，500kv电缆的截面超过1000mm2时，DC电缆在载流量上的优
10、势很明显。,关于交联（浅释）,交联：代号：YJ 交联电缆是交联聚乙烯绝缘电缆的简称。交联电缆适用于贡品交流电压500kv及以下的输配电线路中。目前高压电缆绝大部分都采用了XLPE电缆。,交联的过程是将线性分子结构的聚乙烯（PE）材料通过特定的加工方式，使其形成体型90网状分线结构的交联聚乙烯。 使得长期允许工作温度由70C升高到90C（或更高） 短路允许温度由140C提高到150C（或更高）在保持其原有优良电气性能的前提下，大大提高了实际使用性能。,目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式主要分为四类1过氧化物化学交联 饱和蒸汽交联 惰性气体交联熔盐交联硅油交联2干法化学交联3硅烷化学交联4辐照交联
11、,交联聚乙烯绝缘电力电缆,代号含义 1.绝缘种类：V代表聚氯乙烯；X代表橡胶；Y代表聚乙烯；YJ代表交联聚乙烯；Z代表纸。 2.导体材料：L代表铝；T（省略）代表铜。 3.内护层：V代表聚氯乙烯护套；Y聚乙烯护套；L铝护套；Q铅护套；H橡胶护套；F氯丁橡胶护套。 4.特征：D不滴流；F分相；CY充油；P贫油干绝缘；P屏蔽；Z直流。 5.控制层：0无；2双钢带；3细钢丝；4粗钢丝。 6.外被层：0无；1纤维外被；2聚氯乙烯护套；3聚乙烯护套。 7.阻燃电缆在代号前加ZR；耐火电缆在代号前加NH。,光电复合缆,单芯三芯 结构示意图及相关说明见后图,产品型号、名称、及使用环境,技术要求,额定电压35
12、kV及以下海底电缆、海底光电复合电缆满足企业标准Q/320623AP 27-2006额定电压1kV到35kV交联聚乙烯绝缘海底电缆的要求。 额定电压110kV海底电缆、海底光电复合缆满足企业标准Q/320691AAG 01-2008额定电压110kV交联聚乙烯绝缘海底电缆及光纤复合海底电缆的要求。,单芯光电复合缆,单芯光电复合缆,单芯光电复合缆,三芯光电复合缆,三芯光电复合缆,三芯光电复合缆,操作方法,1生产流程 2敷设方式 3结构发展 4检验方法 5包装储运,1生产流程,海底电力电缆的整个制造过程同一般电力电缆基本相同,但在电缆机械强度和防腐要求上有所特殊,并要求电缆长度尽量延长。下面简述浸
13、渍纸电缆和挤压式绝缘电缆的制造过程。浸渍纸电缆首先用绝缘纸绕包线芯,而后真空干燥、浸油,完成导体线芯后,再包铅套,此时须经连续挤压的过程。挤压极长的电缆芯,属于极为重要的步骤,须夜以继日进行。充油式电缆的导线芯从储缸到压铅机之间,经过一条虹吸输送管,管内注有除气油,以反方向流向导线芯,以便隔绝线芯与空气的接触。导线芯包上铅套后,需在旋转式平台上进行盘线(倘若电缆属于充油式或充气式,则可以另行添加适量的金属补强料),再予电缆包上聚乙烯护套(挤压聚乙烯护套也属于连续性的作业),最后裹以二层镀锌钢线的铠装,外复油麻浸渍物。在最后生产的过程中,须在适当阶段透过聚乙烯护套把铅套和金属带接地。交联聚乙烯电
14、缆和乙丙橡胶绝缘海底电缆的大部分生产过程,除了挤压及合成橡胶绝缘层的硫化过程外,大体上和纸绝缘铅套电缆的制造过程相近,但不使用铅护套。,选取电性能极好的绝缘材料，还需相关设备与便捷的运输渠道，如下生产流程图所示。生产海缆的设备有：双头或多头在线退火大拉机、120盘（或更多）630钢丝铠装机、150压铅机、34500或310000及以上立式成缆机、200kv或500kv悬链或立塔交联机等；一般生产海底电缆必须靠近江河航道，以便运输方便，其所需运输设备有：现场流转主动转盘、堆场转盘、运输船等。,图五 海底电缆生产基本流程,2敷设方式,海缆敷设主要包括电缆路由勘查清理、海缆敷设和冲埋保护三个阶段。电
15、缆敷设时要通过控制敷设船的航行速度、电缆释放速度来控制电缆的入水角度以及敷设张力，避免由于弯曲半径过小或张力过大而损伤电缆。其中，在浅滩段（南岭侧）敷设时，电缆敷设船停在距离海岸45千米的地方，通过岸上的牵引，将放置在浮包上的电缆牵引上岸，电缆上岸后拆除浮包引机，使电缆下沉至海底。深海段敷设时，电缆敷设船释放出电缆，使用水下监视器、水下遥控车不断地进行监视和调整，控制敷设船的前进速度、方向和敷设电缆的速度，以绕开凹凸不平的地方和岩石避免损伤电缆。 在施工的最后阶段，主要是对海底电缆进行深埋保护，减小复杂的海洋环境对海底电缆的影响，保证运行安全。在沙地及淤泥区，用高压冲水产生一条约2米深的沟槽，
16、将电缆埋入其中，旁边的沙土将其覆盖；在珊瑚礁及粘土区，用切割机切割一条061.2米深的沟槽，把电缆埋入沟槽，自然回填形成保护；在坚硬岩石区，需在电缆上覆盖水泥盖板等硬质物体实施保护。,海底电缆的敷设是一项巨大的、复杂的工程，主要包括电缆路由勘查清理、海底电缆敷设与冲埋保护等三个阶段。我国目前国内电缆制造商生产的海底电缆几乎都寻求第三方敷设海缆敷设所需敷设船、海底勘探器、监视器等，部分企业已研发海底电缆敷设机器人进行实际操作，,海底电缆敷设船及敷设现场,3结构发展,1988年，在美国与英国、法国之间敷设了越洋的海底光缆(TAT-8)系统，全长6700公里。 这条光缆含有3对光纤，每对的传输速率为
17、280Mb/s，中继站距离为67公里。这是第一条跨越大西洋的通信海底光缆，标志着海底光缆时代的到来。1989年，跨越太平洋的海底光缆(全长13200公里)也建设成功，从此，海底光缆就在跨越海洋的洲际海缆领域取代了同轴电缆，远洋洲际间不再敷设海底电缆。,光纤的传输容量大，中继站间的距离长，适用于海底长距离的通信。用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求；要求低损耗、高强度、制造长度长，光缆的中继距离长，一般都在50公里以上，在光纤的传输性能方面要求在25年以内不会变化。在海底光缆的结构方面：要求能经受强大的压力和拉力，特别是深海光缆(敷设在水深1000米以上海底的光缆)，在敷设和维修作
18、业中除了光缆本身的重量外，还要加上海浪加到光缆上的动态应力，在如此大的负荷条件下，光缆的应变要限制在0.70.8%之内；海底光缆的结构要求坚固、材料轻，但不能用轻金属铝，因为铝和海水会发生电化学及应而产生氢气，氢分子会扩散到光纤的玻璃材料中，使光纤的损耗变大。因此海底光缆既要防止内部产生氢气，同时还要防止氢气从外部渗入光缆。为此，在90年代初期，研制开发出一种涂碳或涂钛层的光纤，能阻止氢的渗透和防止化学腐蚀。光纤接头也要求是高强度的，要求接续保持原有光纤的强度和原有光纤的表面不受损伤。,按照上述要求和特点，海底光缆的基本结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心，加强构件(用钢丝制
19、成)的周围。几种典型的深海光缆的结构：深海光缆，光纤设在螺旋形的U形槽塑料骨架中，槽内填满油膏或弹性塑料体形成纤芯。纤芯周围用高强度的钢丝绕包，在绕包过程中要把所有缝隙都用防水材料填满，再在钢丝周围绕包一层铜带并焊接搭缝，使钢丝和铜管形成一个抗压和抗拉的联合体，这个铜管还是传送远供电流的导体。在钢丝和铜管的外面还要再加一层聚乙烯护套。这样严密多层的结构是为了保护光纤、防止断裂以及防止海水的侵入，同时也是为了在敷设和回收修理时可以承受巨大的张力和压力。,即使是如此严密的防护，在80年代末还是发现过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的实例。海缆系统的远程供电十分重要，海底电缆沿线的中继器
20、，要靠登陆局远程供电工作。海底光缆用的数字中继器功能多，比海底电缆的模拟中继器的用电量要大好几倍，供电要求有很高的可靠性，不能中断。因此在有鲨鱼出没的地区，在海底光缆的外面还要加上钢带绕包两层和再加一层聚乙烯外护套。,4检验方法,主要是电性能指标和机械物理性能指标。这些指标和检验方法与地下电力电缆相同。 电性能指标:导体的直流电阻和交流阻抗;绝缘层的绝缘电阻;介质损耗;载流量;电缆的电容、电感;金属护层的感应电压和电流。 机械物理性能指标:电缆的机械强度;导体抗拉强度、伸长率;绝缘层材料的机械物理性能等。 检验方法:我国主要采用国际电工委员会推荐标准,有IEC60502、IEC540和IEC6
21、0141-1IEC60141-4等,世界各国生产电缆的厂家大都有自己的标准,主要有日本JIS,英国BS,加拿大CSA等。,5包装储运,由于海底电缆希望制造的较长些,以减少接头,所以能在沿海生产为最好。其包装应不同于其它电缆。一般是将电缆盘绕于一个储缆盘或回转台上,以备装运到敷缆船,由敷缆船将电缆运到敷设地区。敷缆船是专门为敷设电缆而设计和建造的,船上也必须备有龙门吊、绞缆轴、充油系统等设施,但也可用其它有专门为敷设电缆而附加机械设备的船只。,发展前景,发展前景,海底电缆是实施出口质量许可制度的产品，生产企业须按规定取得由国家出入境检验检疫部门颁发的出口质量许可证书，方可生产出口产品。 ,目前我
22、国的大陆和台湾岛之间没有直接的通信光缆连接,一般都是通过美国的海底光缆交换信息的,世界上的全球性的Internet互联网都是通过海底通信光缆来实现的,目前正在准备的“太平洋高速公路”海底光缆系统，长度将达到2万五千公里，联结中国、美国、日本、韩国等许多太平洋国家。 1866年跨大西洋海底电缆(The Atlantic Cable)铺设成功，实现了欧美大陆之间跨大西洋的电报通讯。时至今日，随着社会经济和科技发展，海底管线的种类越来越多。按照用途，海底管道可以简单地分为输油管道、输气管道、输水管道等；海底缆线主要有通信光缆、输电电缆、通信电缆等。 技术参数 电线电缆多根成束燃烧测试：BS EN 6
23、0332-3-24/ BS EN 60332-3-25 电线电缆多根成束燃烧测试：BS EN 50266-2-4/BS EN 50266-2-5 电线电缆单根燃烧测试：BS EN 60332-1-2 电线电缆烟密度测试：BS EN 61034-1/BS EN 61034-2 电线电缆毒性测试：BS EN 50305 Section 9.2,当前国内、国际海底电缆存在广阔的市场及应用前景，主要体现如下几个市场： 1.沿海城市及岛屿市场 海底电缆是沿海岛屿与城市之间电力与通信的重要传输手段。我国沿海城市之间、岛屿之间及岛屿与大陆之间所需光电复合海底电缆和海底交联电缆的2006年用量约为800km，
24、到2020年预计需求量为3000km以上。 2.海上石油平台用海底电缆市场 据了解，各类每座海上石油平台上电缆的用量是：自升式平台150km，半潜式平台180km，采油平台200km，生产平台200km，生活平台100km。 3.河流湖泊等水下电缆市场 由于改造江河、湖泊以及水库大坝的需要，水下电缆应用得越来越广泛，在中国，主要分布在长江、黄河、怒江、钱塘江、珠江等市场。,4.海上风力发电及输电用海底电缆 建设海上风电场是国际新能源发展的重要方向，也将是我国风电产业发展的“方向中的方向”。中国已有近百家陆上风电场，但海上风力发电场建设才刚刚起步。对于海底电缆来说，其在海上风力发电及输电上的应用
25、拥有广阔的市场前景。 5.东南亚等国际市场 东南亚各国如日本、韩国、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、越南、泰国、缅甸等还不具备海底电缆的生产能力，不少本地区域性海底电缆工程从西欧引进光电复合海底电缆，耗费巨大。相对而言，中国的海底电缆生产企业具有成本和地域的优势。,结束语,国外海底电缆研发、生产、敷设与维护已形成标准化作业，海底电缆关键技术是大长度海缆内外屏蔽及绝缘无缺陷挤压、联合成缆、软接头及光纤单元结构研究（复合海缆）。近年来，我国大力发展海上风电及油气项目，需要大量的海底电缆传输电力与通信，这就给了疲软的中国线缆行业注入了一剂良方，2012年11月在北京召开的传递了一个信息，我国开发海洋资源迫在眉睫。我国国内电缆及配套企业目前在海底电缆产业链中，只占有设计加工制造这一个环节，而上游的电缆料和设备、下游的安装敷设都被国外如北欧化工、特雷斯特、普瑞斯曼等垄断，在此笔者建议，有实力的电缆企业可以尝试参股北欧化工、陶氏化学等原材料供应商（一旦中美关系恶化，上述二家电缆材料企业封锁原材料供应，将给我国高压及超高压电缆行业带来恶劣影响），学习宝胜与国外一流电缆企业合资或合作办厂，外购或培养专业的海缆安装队伍。我国的海底电缆产业链民族化之路还有很长一段路要走。,参考文献,百度文库 百度百科,浸渍纸包电缆,比较,充气式,自容式充油,充油,充油,充油,充油,挤压式,挤压式,挤压式,挤压式,
