海底電力電纜在海上電力能源輸送中發揮越來越重要的作用，已廣泛應用于島嶼供電、獨立電網連接、近海風電場電力輸出、海上石油平臺供電、跨越江河海峽輸電等方面。

相比較陸上電纜，海底電力電纜路由往往長達數十公里甚至更長，一旦損傷需要通過多種手段才能找到故障點在水下的具體位置并實施打撈修理，維修周期很長，輕則影響供電區域的用戶需要，嚴重的需要封閉航道，造成更大范圍的經濟損失和社會影響。

海底電力電纜的損傷分析

海底電力電纜的損傷統計不多，其損傷情況可以從造成大西洋中海底通信電纜損傷的統計數據得到借鑒。

圖1 大西洋中海底通信電纜損傷原因

相比通信電纜，海底電力電纜往往具有較大的直徑以及更高的強度，然而其遭受危害形勢也依然嚴峻。海底電力電纜損傷因素主要包括船舶錨和漁具對電纜的外力破壞、海洋環境對電纜鎧裝的腐蝕、渦致振動對電纜鉛護套的疲勞損傷、施工和打撈對電纜的拉力損傷、海浪沖刷對電纜的磨損傷害運行、絕緣老化和接頭故障等等。

1 海底電力電纜的錨和漁具損害分析

隨著臨港工業的發展和海岸線的開發，在海域航行、修造、停港、施工的船只逐年增多，海底電力電纜張網捕魚和拋錨引起的外力損傷事故也隨之增加，成為危害電纜安全運行的主要因素之一。錨和漁具勾、砸會使電纜嚴重受損，現代化的大型拖網漁船的卷揚機和系船樁會產生很大的拉力，可以毀壞幾乎所有被鉤住的海底電力電纜。

拖網和漁業疏浚設備很少觸及埋深超過1m的電纜，表中1列出了船體重量，錨重以及穿透深度間的關系。

表1 船體重量，錨重以及穿透深度間的關系

2 海底電力電纜的自由懸掛損傷分析

大塊圓石場、海底裸露巖石、海底峽谷和陡坡是容易引起海底電力電纜自由懸掛的地形地貌。某海域典型陡坡地貌如圖2所示。

圖2 典型淺地層剖面圖

電纜在陡坡等地形中懸掛或懸空長度過大時，易受水流、涌浪影響下會左右搖擺，在交變位移的持續作用下，導致電纜在應力集中區域的損傷和磨損，進而引發絕緣損傷而擊穿。

自由懸掛的海底電纜受到水流沖擊會產生旋渦而引發的振動稱之為渦致振動，渦致振動會導致鉛護套的疲勞開裂，使電纜進水引發事故。表2列出了導致兩種規格電纜渦致振動的固有基頻和最小流速。

表2 產生渦致振動的固有基頻和最小流速

3 海底電力電纜的腐蝕損傷分析

海底電力電纜金屬鎧裝處于海洋環境中，其飽受電化學及電化學與機械作用、生物作用協同產生的腐蝕，在海浪沖刷下，腐蝕機理復雜。鎧裝電腐蝕會引起海纜故障，海底沙浪沖刷會磨損電纜鎧裝的防腐層（一般鎧裝采用鍍鋅鋼絲），這也大大加速了鎧裝材料的腐蝕速率，對電纜運行壽命造成很大威脅。

4 海底電力電纜的其他受損因素分析

除上述海底電力電纜的受損因素外，還包括施工和打撈中對電纜的張力和彎曲損傷、電纜透水后的電氣破壞、絕緣老化和接頭故障等。

海底電力電纜的防護

通過以上損傷的分析，針對影響海底電力電纜安全的地質地貌、船舶作業等主要因素，從設計、施工、監測等方面提高海底電力電纜的安全性。

1 海底電力電纜的設計防護

海底電力電纜的設計防護主要包括海底電力電纜的路由和電纜選擇兩個方面。

經過詳細的地質勘查，選擇路由時盡可能避開諸如航道、拋錨區、海底基巖區、海底峽谷和陡坡、水急流區等不利水下環境，避免和減小船只拋錨、自由懸掛和流沙沖刷等對海底電纜的損傷。

對于無法避開的不利地形地貌考慮選擇更高防護能力的電纜，例如雙層反向絞合鎧裝形式比單鎧裝結構具有更大的抵抗外力破壞能力，其外層采用短節距，可同時提高抗沖擊性和柔性，使得電纜更好的吻合海底起伏的地勢，降低自由懸掛的概率。

2 海底電力電纜的施工防護

海底電力電纜的施工中常采取深埋敷設、覆蓋裝置保護。

深埋敷設的目的就是將海底電力電纜埋在落錨和漁具基本不會觸及的深度，以達到保護電纜的目的。埋設深度主要依據地質柔軟程度、通航船舶噸位和埋設工具的能力確定。當地質條件較差不適用于高壓水槍沖埋時，可考慮機械開槽、爆破、切割等手段。在極端不利的條件下，比如基巖區延伸很長、電纜與其他管線交越等情況時，就需要采用更合適的覆蓋裝置保護方式。

覆蓋裝置保護的主要是電纜保護套管、蓋板和鋼鏈，其對電纜的磨損和一般程度的外力沖擊損傷具有較好的防護效果，在工程中得到廣泛應用。

3 海底電力電纜的監測防護

海底電力電纜的監測防護，主要包括海底電力電纜的某些參數特性監測和電纜所在路由區域防護。

海底電力電纜可以通過光電復合海底電纜的光纖進行溫度和應力的實時監測，進而及時掌握海底電力電纜在安裝和運行中的受力情況以及通電后的溫度特性。

路由區域防護可借助為捕魚船專門設計的船舶監視系統（VMS）或所有船舶適用的自動識別系統（AIS）實時掌握船舶的動態信息，監視靠近電纜路由的船舶航行，對有停泊嫌疑的船只發出告警。并有效的結合港口監視和其他系統進行監視，如視頻、雷達等。

4 其他防護措施

海底電力電纜工程建設以后，應向海事部門進行申報備案，對電纜路由區域進行標注并發出公告信息，以便警示過往船只，減少電纜毀傷概率。海底電力電纜兩岸登陸點應設置包括禁錨警示牌在內的各類標志牌，其警示標志必須醒目，并具有穩定可靠的夜間照明。海中和空中對電纜路由的巡視也是防護電纜的有效方法。

統計分析重點監測區域和重要危險時段，與當地政府、海域管理、漁政水產等部門及時溝通，了解和掌握路由情況。對航道、錨區、養殖區等容易發生船舶拋錨和漁具損傷地帶，容易引起磨損的不良地質區等區域進行重點監測，對船只回港避臺、新建和擴建海洋工程施工、定期吸沙除淤作業時段和主要捕魚期等容易發生海底電力電纜毀傷事故的危險時段進行重點管理。

加強宣傳，在海底電力電纜路由沿線的碼頭、車站、運營車船上張貼宣傳標語，在媒體上定期宣傳和公告等。

結論

本文對引起海底電力電纜的損傷的幾個方面進行了分析，從設計路由和電纜選型、施工防護和監測等方面提出了對海底電力電纜保護的措施，為降低海底電力電纜的故障率，提高其安全防護水平提供參考。

本文編自《電氣技術》，標題為“海底電力電纜的損傷分析與防護”，作者為鄭新龍、李世強 等。