110kV光纖復合海底電纜的研制

劉婭 劉鑫偉

摘 要：以HYJQF41-F 64/110kV3×630+1×12B1光纖復合海纜為例，敘述了光纖復合海纜結構設計的要點，指出了110kV海纜在制造過程中應注意的問題和一些關鍵參數。最后測試結果表明該海纜的各項性能都達到了要求。

關鍵詞：光纖復合海纜；交聯聚乙烯絕緣線芯；光纜單元；110kV

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

0 引言

隨著新能源的開發利用，沿海風電的開發利用越來越受到重視。根據國家能源局發布的規劃，到2020年全國海上風電建設規模達到1000萬千瓦，市場容量約1500～2000億元。在這一趨勢下，公司研發110kV光纖復合海纜，并取得了型式試驗合格檢測結果。考慮到三芯光纖復合海纜的綜合成本低、施工時間短，敷設方便等優點，可廣泛應用到海上風力發電領域。

1 結構設計

110kV海纜的設計是根據海纜的特點并考慮到導體的緊壓性能、阻水特性、金屬護套的短路能力以及軟接頭等諸因素而提出來的，本次研制的光纖復合海纜長度為500米。

1.1 導體設計

海纜導體設計時需要考慮導電性能、阻水性能，一般都需要模擬海纜敷設的水深在受外力破壞情況下，導體中水的傳播距離。國際大電網會議要求，海纜的導體阻水試驗應模擬電纜水深最深區段電纜故障情況，試樣浸入對應敷設水深的壓力的水中，水溫等于環境溫度20℃±15℃，對導體切開處作目測檢驗，在這些部位導體應無水。采用分層緊壓結構設計，在每層添加阻水材料。經檢測在1MPa水壓24小時下，導體透水長度為2.2m，優于標準5m要求。

1.2 光纜單元的設計

作為光纖復合海纜中的一個部件，不能簡單地把陸上光纜中的光纖單元作為海底光纖來使用。在結構上應考慮機械應力、熱應力、水密性能、滲水性能和抗海水腐蝕性能。

本設計的特點是將光纜單元放置在兩根電力電纜線芯的空隙處。當電纜受到外界擠壓時，光纜單元受成型填充條的保護而不會被壓扁，空隙的余量保證了彎曲時有一定的位移，從而保證了光纖的傳輸性能。

1.3 金屬套的設計

一般情況下在化學腐蝕和海水環境下只能采用合金鉛套作為金屬套。連續擠鉛機能確保金屬護層的大長度連續生產。擠出方式可確保無縫，水分子很難進入。厚度設計充分考慮了短路容量和機械強度，提高電纜的抗機械能力和耐腐蝕能力，同時又保證電纜的絕緣層在任何場合下不受外界潮氣的侵入。

為減少非互連區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電PE護套料，共同起到加強三相海纜間電氣連接和防干擾性能。

1.4 軟接頭的設計及制作

研制過程中設計了接頭專用工裝模具，采用氬弧焊導體焊接、絕緣一次注塑的恢復方式，特點如下：

a、內屏蔽層的恢復。采用金屬模緊壓成型工藝，內屏蔽層結構緊密，表層圓整平滑，與絕緣層界面無凹角，融合緊密。

b、交聯聚乙烯絕緣層的恢復。在千級凈化室潔凈條件下，采用特制模具加壓、高溫硫化注塑成型工藝，恢復后的絕緣層與本體融合在一起，絕緣試樣經測試，熱延伸及老化性能滿足國標要求。

c、恢復后局放量的改進工藝。在以往的工藝中，軟接頭與本體恢復完成后，經測試發現局部放電量超出國標要求值。我們在鉛護套恢復之前，先增加一層金屬網構件，均勻電場，效果達到預期設想值。

2 測試結果

在海纜的制造過程中，我們進行了半成品試驗，合格后再流入下道工序。對成品光纖復合海底電纜進行了直流電阻試驗、直流耐壓試驗、光單元試驗。

測試結果表明，各項性能都達到JB/T 11167-2011標準要求，并且光纖沒有附加損耗，這說明光纖在海底光纜的制造過程中及制造后均未受機械應力的影響。

3 結束語

根據市場調查和公司規劃，110kV光纖復合海纜新產品的試制工作按質量保證體系的要求全面展開。經多次討論，確定了成熟的技術方案，完全能適用于運輸、周轉、敷設和在海底苛刻的工作環境。本次光纖復合海纜的設計、制造及成功進行的盤繞、拉伸、張力彎曲等機械性能試驗對今后海纜的研發有特別重要的作用。

參考文獻：

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

[2]王國忠.海底光纖復合電力電纜試制及機械性能試驗[J].電線電纜，2007（02）.

作者簡介：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結構設計。