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浸渍纸包绝缘和充油式电缆受水深与敷设落差限制,现已基本淘汰。油压管电缆受机械性限制也已淘汰。目前挤压式绝缘电缆使用最为广泛。
图5 浸渍纸包电缆示意图
图6 充油电缆示意图
图7 充气式电缆示意图
图8 交联聚乙烯绝缘海底电缆示意图
经过多年的总结和沉淀,目前海底电缆典型结构如下:
最外层是PP绳和沥青,用来抵御海水腐蚀;
下一层是钢丝铠装,用来加强海缆的机械强度,防止外力破坏;
铅护套用来抵御海水腐蚀和强大的水压;
阻水层可以阻止当铅护套损坏时,海水渗入铅护套并沿轴向扩散;
海缆绝缘层和陆缆绝缘层没有区别,用来传送能量;
内外屏蔽层用来均匀电场分布,提高绝缘寿命。
正是以上独特的机械和电气设计,海缆才可以“安心”地躺在海底工作。
海底电缆在海上风电的应用
海上风电场作为一个离岸的发电厂,需要源源不断地把发出的电力输送到岸上并入电网,同时需要分秒不停地与陆上集控中心进行信息交互。因此,海上风电的电力和通讯传输都是依靠海底电缆实现的。
1海上风电的电缆类型
海上风电场的海底电缆的一端连接风电机组,另一端连接陆地升压站或集控中心,中间可能还要连接海上升压站或换流站。目前,我国海上风电场升高电压通常采用二级升压方案,即风电机组输出电压经箱变升压至35kV后,分别通过35kV海底电缆汇流至110kV或220kV升压站,最终通过110kV或220kV线路接入电网。因此,海上风电常用的海底电缆主要是35kV、110kV和220kV三种。
图9 海底电缆连接示意图
2海上风电海底电缆两端连接
海底电缆并不像缆绳和绳索一样可以随意弯曲,电缆最小弯曲半径一般为电缆直径的6倍,而海底电缆的直径一般都在200mm以上,因此海底电缆的弯曲半径需要1.2m以上。过度的弯曲会造成电缆的破坏,因此在与结构连接时需要对电缆做好保护工作。海底电缆在风电基础附近一般会安装一段弯曲限制器,然后通过J型管进入风电基础。
图10 弯曲限制器
图11 海底电缆 J型管
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