關於海底電纜，你想知道的都在這裡了

人類改造地球的渴望和能力是驚人的！除了您腳下四通八達的輸電網路以外，廣袤幽深的海底也綿延著成千上萬海里的海底電纜，在海底的平原、峽谷和高山之間穿梭，實現著海島和大陸、地區和地區之間的密切聯繫，您用的一度電能，您接到的一通越洋電話，也許正是通過廣袤大洋底下哪根海纜傳送而來。

海纜的種類可以從四個方面來簡單劃分。從結構上看，主要分為三芯海纜和單芯海纜，中低壓線路使用三芯海纜居多，高壓線路使用單芯海纜居多；從功能上看，半個世紀前，海纜只有單純的電能傳輸功能，現在的海纜集成了兩種功能，有效地實現了電能和信號在同一根纜線上傳送，這種結構節約了大量的傳輸通道和物料成本；從絕緣組成看，分為充油絕緣海纜和擠出塑料絕緣海纜，最早得到發展的是充油海纜，但維護成本高，環境不友好，隨著技術的發展，輕型、環境相對友好、易生產和維護的擠出塑料絕緣海纜走進了歷史舞台，逐漸佔據了全球市場；從負荷類型看，分為直流海纜和交流海纜，直流海纜特點是損耗小，易於實現長距離輸電，但直流海纜的應用經驗並不豐富，直流換流站等配套建設費用高昂，交流海纜損耗大，但運維技術成熟，配套建設費用小，因此海纜線路設計者們通常要進行技術和經濟上的權衡，實現效益最大化。

發展大事記

1954 年

瑞典哥特蘭島與大陸之間敷設了世界上第一條商業運行的100 kV，長度 98 km海纜。

1986 年

珠江-虎門海纜工程投運，該工程是我國最早的海纜工程，輸電電壓等級 220kV，長度2.7 km，輸送容量 380 MW。

2009年

中國海南500 kV聯網工程投運，該工程是目前世界最高電壓等級的交流海纜工程之一，實現了600 MW的電能傳輸。

2018年

擬於2018年投運的舟山500 kV聯網輸變電工程將使用國際首創，國內自主研發的500 kV交聯聚乙烯絕緣海底電纜，該海纜系統正在中國電科院電力工業電氣設備質量檢驗測試中心進行試驗檢測。

國外權威市場研究機構Navigant Research稱，保守預計2023年，全球海底電力電纜安裝數量將達到304條，預計2017-2021年全球海底電力電纜年複合增率將達到5.12%。這是近年世界經濟一體化、能源需求日益強烈、環境友好要求等因素共同推動的結果，越來越多的海纜工程已經為世界海洋經濟的發展吹響了號角。全球海纜連接如下圖所示。

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全球海纜連接示意圖

生命起源於海洋，人類繁衍於陸地，人類對海洋有天生的親近感，但海洋的神秘莫測並不遜色於浩瀚的宇宙。海洋環境的複雜性對海纜工程提出了很高的要求，海纜工程是世界公認的難題，施工難度大，維護成本高，世界上只有少數企業有能力進行海底高壓電纜的敷設與調試，海纜市場的發展受到了很大的限制。不過，隨著技術的發展，需求的快速增長，越來越多的企業開始投入到海纜輸電整體解決方案中。

對於深度小於200米的淺海區，通常採用埋設，對於深度大於200米的深海區，通常採用敷設，主要涉及三個階段：勘察清理，海纜敷設和沖埋保護。首先，敷設船從海纜製造廠裝載著成盤的海纜來到岸邊，在海纜上每隔一段距離綁一個「救生圈」，將海纜浮起，陸地上的牽引機將海纜牽引上岸，電纜上岸後拆除「救生圈」，電纜就下沉至海底，敷設船沿設計線路「邊走邊放」，同時利用水下監控設備反饋工況，控制敷設船的前進速度、方向和敷設速度，繞開凹凸地面和岩石等不良工況，避免損傷電纜。海纜敷設示意如下圖所示。

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海纜的敷設

海纜的絕緣結構和陸地電纜基本一致，但是由於海纜的應用環境比陸地複雜很多，因此設計者們給它多穿了一套「軟蝟甲」，保護海纜免受損傷。典型的海纜結構如下圖所示。

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典型的海纜結構

最外層是PP繩和瀝青，用來抵禦海水腐蝕、下一層是鋼絲鎧裝，用來加強海纜的機械強度，防止外力破壞、鉛護套用來抵禦海水腐蝕和強大的水壓、阻水層可以阻止當鉛護套損壞時，海水滲入鉛護套並沿軸向擴散、海纜絕緣層和陸纜絕緣層沒有區別，用來傳送能量、內外屏蔽層用來均勻電場分布，提高絕緣壽命、基於阻水考慮，採用緊壓導體引導能量傳輸。正是這些獨特的機械和電氣設計，海纜才可以「安心」地躺在海底工作。

儘管如此，海纜應用仍然面臨著很多的技術難點。如何有效地連接兩根大長度超高壓海纜？如何減少海纜接頭，生產儘可能長的海纜和安全敷設？對於深度大於200 m，甚至500 m的敷設條件，如何保護海纜免受超大自重和不良地形的傷害？如何提高海纜的載流量和使用壽命？如何有效地對故障海纜進行打撈搶修？不限於此，這些問題都對海纜，特別是超高壓海纜的製造、生產、敷設和運行維護提出了更高的要求。

問題多，但解決問題的辦法更多，不正是由於人類天生擁有堅韌的精神，才實現了偉大的進步嗎？未來，海纜的應用空間會越來越廣闊，它是「地球村」概念的重要基礎設備，是人類實現將自身活動區域有效擴展的重要技術支撐。它將清潔海洋能源輸送到大陸，緩解了大陸資源的緊張，也將大陸能源輸送到海洋，為海洋經濟發展做貢獻。

可以說，海底電纜一直在您身邊，它的大規模應用將給我們帶來碧水藍天。

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