劉婭 劉鑫偉

摘 要：以HYJQF41-F 64/110kV3×630+1×12B1光纖復(fù)合海纜為例，敘述了光纖復(fù)合海纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，指出了110kV海纜在制造過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和一些關(guān)鍵參數(shù)。最后測(cè)試結(jié)果表明該海纜的各項(xiàng)性能都達(dá)到了要求。

關(guān)鍵詞：光纖復(fù)合海纜；交聯(lián)聚乙烯絕緣線芯；光纜單元；110kV

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.023

0 引言

隨著新能源的開(kāi)發(fā)利用，沿海風(fēng)電的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到重視。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的規(guī)劃，到2020年全國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)規(guī)模達(dá)到1000萬(wàn)千瓦，市場(chǎng)容量約1500～2000億元。在這一趨勢(shì)下，公司研發(fā)110kV光纖復(fù)合海纜，并取得了型式試驗(yàn)合格檢測(cè)結(jié)果。考慮到三芯光纖復(fù)合海纜的綜合成本低、施工時(shí)間短，敷設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用到海上風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

110kV海纜的設(shè)計(jì)是根據(jù)海纜的特點(diǎn)并考慮到導(dǎo)體的緊壓性能、阻水特性、金屬護(hù)套的短路能力以及軟接頭等諸因素而提出來(lái)的，本次研制的光纖復(fù)合海纜長(zhǎng)度為500米。

1.1 導(dǎo)體設(shè)計(jì)

海纜導(dǎo)體設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮導(dǎo)電性能、阻水性能，一般都需要模擬海纜敷設(shè)的水深在受外力破壞情況下，導(dǎo)體中水的傳播距離。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議要求，海纜的導(dǎo)體阻水試驗(yàn)應(yīng)模擬電纜水深最深區(qū)段電纜故障情況，試樣浸入對(duì)應(yīng)敷設(shè)水深的壓力的水中，水溫等于環(huán)境溫度20℃±15℃，對(duì)導(dǎo)體切開(kāi)處作目測(cè)檢驗(yàn)，在這些部位導(dǎo)體應(yīng)無(wú)水。采用分層緊壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在每層添加阻水材料。經(jīng)檢測(cè)在1MPa水壓24小時(shí)下，導(dǎo)體透水長(zhǎng)度為2.2m，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)5m要求。

1.2 光纜單元的設(shè)計(jì)

作為光纖復(fù)合海纜中的一個(gè)部件，不能簡(jiǎn)單地把陸上光纜中的光纖單元作為海底光纖來(lái)使用。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、水密性能、滲水性能和抗海水腐蝕性能。

本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是將光纜單元放置在兩根電力電纜線芯的空隙處。當(dāng)電纜受到外界擠壓時(shí)，光纜單元受成型填充條的保護(hù)而不會(huì)被壓扁，空隙的余量保證了彎曲時(shí)有一定的位移，從而保證了光纖的傳輸性能。

1.3 金屬套的設(shè)計(jì)

一般情況下在化學(xué)腐蝕和海水環(huán)境下只能采用合金鉛套作為金屬套。連續(xù)擠鉛機(jī)能確保金屬護(hù)層的大長(zhǎng)度連續(xù)生產(chǎn)。擠出方式可確保無(wú)縫，水分子很難進(jìn)入。厚度設(shè)計(jì)充分考慮了短路容量和機(jī)械強(qiáng)度，提高電纜的抗機(jī)械能力和耐腐蝕能力，同時(shí)又保證電纜的絕緣層在任何場(chǎng)合下不受外界潮氣的侵入。

為減少非互連區(qū)段鉛套和鎧裝層間電位差，降低損耗，增加載流量，金屬鉛套外直接擠包半導(dǎo)電PE護(hù)套料，共同起到加強(qiáng)三相海纜間電氣連接和防干擾性能。

1.4 軟接頭的設(shè)計(jì)及制作

研制過(guò)程中設(shè)計(jì)了接頭專用工裝模具，采用氬弧焊導(dǎo)體焊接、絕緣一次注塑的恢復(fù)方式，特點(diǎn)如下：

a、內(nèi)屏蔽層的恢復(fù)。采用金屬模緊壓成型工藝，內(nèi)屏蔽層結(jié)構(gòu)緊密，表層圓整平滑，與絕緣層界面無(wú)凹角，融合緊密。

b、交聯(lián)聚乙烯絕緣層的恢復(fù)。在千級(jí)凈化室潔凈條件下，采用特制模具加壓、高溫硫化注塑成型工藝，恢復(fù)后的絕緣層與本體融合在一起，絕緣試樣經(jīng)測(cè)試，熱延伸及老化性能滿足國(guó)標(biāo)要求。

c、恢復(fù)后局放量的改進(jìn)工藝。在以往的工藝中，軟接頭與本體恢復(fù)完成后，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)局部放電量超出國(guó)標(biāo)要求值。我們?cè)阢U護(hù)套恢復(fù)之前，先增加一層金屬網(wǎng)構(gòu)件，均勻電場(chǎng)，效果達(dá)到預(yù)期設(shè)想值。

2 測(cè)試結(jié)果

在海纜的制造過(guò)程中，我們進(jìn)行了半成品試驗(yàn)，合格后再流入下道工序。對(duì)成品光纖復(fù)合海底電纜進(jìn)行了直流電阻試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、光單元試驗(yàn)。

測(cè)試結(jié)果表明，各項(xiàng)性能都達(dá)到JB/T 11167-2011標(biāo)準(zhǔn)要求，并且光纖沒(méi)有附加損耗，這說(shuō)明光纖在海底光纜的制造過(guò)程中及制造后均未受機(jī)械應(yīng)力的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查和公司規(guī)劃，110kV光纖復(fù)合海纜新產(chǎn)品的試制工作按質(zhì)量保證體系的要求全面展開(kāi)。經(jīng)多次討論，確定了成熟的技術(shù)方案，完全能適用于運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)、敷設(shè)和在海底苛刻的工作環(huán)境。本次光纖復(fù)合海纜的設(shè)計(jì)、制造及成功進(jìn)行的盤(pán)繞、拉伸、張力彎曲等機(jī)械性能試驗(yàn)對(duì)今后海纜的研發(fā)有特別重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]JB/T 11167-2011額定電壓10kV至110kV交聯(lián)聚乙烯絕緣大長(zhǎng)度交流海底電纜及附件[S].

[2]王國(guó)忠.海底光纖復(fù)合電力電纜試制及機(jī)械性能試驗(yàn)[J].電線電纜，2007（02）.

作者簡(jiǎn)介：劉婭（1988-），女，本科，助理工程師，研究方向：高壓電纜及海纜的技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。