110kV光纤复合海底电缆的研制

刘娅 刘鑫伟

摘 要：以HYJQF41-F 64/110kV3×630+1×12B1光纤复合海缆为例，叙述了光纤复合海缆结构设计的要点，指出了110kV海缆在制造过程中应注意的问题和一些关键参数。最后测试结果表明该海缆的各项性能都达到了要求。

关键词：光纤复合海缆；交联聚乙烯绝缘线芯；光缆单元；110kV

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

0 引言

随着新能源的开发利用，沿海风电的开发利用越来越受到重视。根据国家能源局发布的规划，到2020年全国海上风电建设规模达到1000万千瓦，市场容量约1500～2000亿元。在这一趋势下，公司研发110kV光纤复合海缆，并取得了型式试验合格检测结果。考虑到三芯光纤复合海缆的综合成本低、施工时间短，敷设方便等优点，可广泛应用到海上风力发电领域。

1 结构设计

110kV海缆的设计是根据海缆的特点并考虑到导体的紧压性能、阻水特性、金属护套的短路能力以及软接头等诸因素而提出来的，本次研制的光纤复合海缆长度为500米。

1.1 导体设计

海缆导体设计时需要考虑导电性能、阻水性能，一般都需要模拟海缆敷设的水深在受外力破坏情况下，导体中水的传播距离。国际大电网会议要求，海缆的导体阻水试验应模拟电缆水深最深区段电缆故障情况，试样浸入对应敷设水深的压力的水中，水温等于环境温度20℃±15℃，对导体切开处作目测检验，在这些部位导体应无水。采用分层紧压结构设计，在每层添加阻水材料。经检测在1MPa水压24小时下，导体透水长度为2.2m，优于标准5m要求。

1.2 光缆单元的设计

作为光纤复合海缆中的一个部件，不能简单地把陆上光缆中的光纤单元作为海底光纤来使用。在结构上应考虑机械应力、热应力、水密性能、渗水性能和抗海水腐蚀性能。

本设计的特点是将光缆单元放置在两根电力电缆线芯的空隙处。当电缆受到外界挤压时，光缆单元受成型填充条的保护而不会被压扁，空隙的余量保证了弯曲时有一定的位移，从而保证了光纤的传输性能。

1.3 金属套的设计

一般情况下在化学腐蚀和海水环境下只能采用合金铅套作为金属套。连续挤铅机能确保金属护层的大长度连续生产。挤出方式可确保无缝，水分子很难进入。厚度设计充分考虑了短路容量和机械强度，提高电缆的抗机械能力和耐腐蚀能力，同时又保证电缆的绝缘层在任何场合下不受外界潮气的侵入。

为减少非互连区段铅套和铠装层间电位差，降低损耗，增加载流量，金属铅套外直接挤包半导电PE护套料，共同起到加强三相海缆间电气连接和防干扰性能。

1.4 软接头的设计及制作

研制过程中设计了接头专用工装模具，采用氩弧焊导体焊接、绝缘一次注塑的恢复方式，特点如下：

a、內屏蔽层的恢复。采用金属模紧压成型工艺，内屏蔽层结构紧密，表层圆整平滑，与绝缘层界面无凹角，融合紧密。

b、交联聚乙烯绝缘层的恢复。在千级净化室洁净条件下，采用特制模具加压、高温硫化注塑成型工艺，恢复后的绝缘层与本体融合在一起，绝缘试样经测试，热延伸及老化性能满足国标要求。

c、恢复后局放量的改进工艺。在以往的工艺中，软接头与本体恢复完成后，经测试发现局部放电量超出国标要求值。我们在铅护套恢复之前，先增加一层金属网构件，均匀电场，效果达到预期设想值。

2 测试结果

在海缆的制造过程中，我们进行了半成品试验，合格后再流入下道工序。对成品光纤复合海底电缆进行了直流电阻试验、直流耐压试验、光单元试验。

测试结果表明，各项性能都达到JB/T 11167-2011标准要求，并且光纤没有附加损耗，这说明光纤在海底光缆的制造过程中及制造后均未受机械应力的影响。

3 结束语

根据市场调查和公司规划，110kV光纤复合海缆新产品的试制工作按质量保证体系的要求全面展开。经多次讨论，确定了成熟的技术方案，完全能适用于运输、周转、敷设和在海底苛刻的工作环境。本次光纤复合海缆的设计、制造及成功进行的盘绕、拉伸、张力弯曲等机械性能试验对今后海缆的研发有特别重要的作用。

参考文献：

[1]JB/T 11167-2011额定电压10kV至110kV交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件[S].

[2]王国忠.海底光纤复合电力电缆试制及机械性能试验[J].电线电缆，2007（02）.

作者简介：刘娅（1988-），女，本科，助理工程师，研究方向：高压电缆及海缆的技术结构设计。