海底光电复合缆项目概况.doc

海底光电复合电缆项目概况1项目背景国内海底电缆上海电缆厂做过110kV充油，宁波东方做过110kV XLPE，国外最高已到500kV充油（如正在敷设的广东湛江至海南500kV充油电缆为Nexans公司生产）。其他红旗、汉河、中天做到35kVXLPE，有产品运行业绩的就这几家。，这是因为大长度海底电缆装运困难，只有靠专用的海缆敷设船才能完成大长度海底电缆运输、安装敷设。 海底电缆主要用于大陆与海岛、海岛与海岛、大陆与海洋石平台、石油平台与石油平台之间传输强大电能或传输光通信信号用。电缆单根最大长度可达几十千米或数百千米，最大重量可达千吨，敷设在海水深度为几十米到上千米的海底，整根电缆装运敷设的难度极大，必须借助专门起吊、运输设备和海底电缆上船装置来完成，生产厂必须靠近大江或大海。 超大长度高压及超高压海底电力光通讯复合缆（以下简称海光电复合缆），是海底电缆的一种特殊品种，其特点是：敷设在底长度为几千米到几十千米的海缆线路，既有传输强大电能的功能，又有传输光通信信号的功能。高压是指电压等级在35kV及以上至110kV，超大长度是光纤和电缆的工厂软接头之间距离达34km，接续是在工厂加工过程中完成，单根最大长度可达几千米到几千米或数百千米。 海底光电复合缆可以节约大量能源和原材料，大大减少了工程造价，减少了非常复杂的安装敷设时间和费用。例如：1987年1月8日由上海基础工程公司敷设成功的日本日立公司生产的、上海崇明到江苏省青龙港3110 kV三芯统包充油海底电缆，全长2607m，直径134mm，仅用两天的时间就敷入海底，一次登滩成功。如采用三根单芯电缆，外加一根备用电缆和一根光缆逐条敷入海底，则需要一个月的时间才能全部完成海底敷设。国内渤海石油平台率先采用海底光电复合缆，其原因就是为了提高效率节省投资和敷设时间。我国有漫长的海岸线，大大小小的岛屿星罗棋布，有着极为丰富的海洋资源，是我国可持续发展的重要物资基础。随着我国综合国力不断增强和海洋开发的大力推进以及海洋渔业的发展，同时沿海人民为了改善环境，提高生产、生活质量，对电力、通讯的需求不断增强，为开发研究生产大长度高压海底电力光通讯复合缆提供了广阔的市场前景。特别是我国浅海不断发现新的油气田，海上石油平台通讯、供电需要大量电缆，海洋渔业的发展，目前仍需要进口海底光缆和海底光电复合缆。每年进口大约350千米，预计大长度高压海底光电复合缆和海底电缆，年需求量将达到500千米以上。 2市场分析2.1 产品选型 同一般海缆，海底光电复合缆可以有三芯电缆和单芯电缆结构。三芯海缆由于安装敷设方便，当金属套和钢丝铠装层两端接地时，产生环流小，金属套和钢丝铠装层损耗低，并且可以采用一般磁性钢丝作为铠装钢丝，三芯海缆应是海缆的主要产品品种。按目前技术发展水平，开发生产110kV及以下三芯海缆是可行的。220kV及以下电压等级海缆应采用单芯结构，并以充油电缆作为主要电缆品种。因此本项目的产品方案应以开发生产具有良好市场前景，技术附加值高，经济效益良好的XLPE绝缘三芯海底光电复合缆及海缆作为主要产品，电压等级为10kV、35kV及110kV。国内外运行经验表明XLPE绝缘海底电缆必须有径向阻水的金属套。按连续压铅机最大挤包铅套外径为140mm考虑，如果用分相铅套结构，10kV110kV XLPE电缆的导体截面没有限制；如采用统包铅套结构，110kV XLPE绝缘海缆导体最大截面至400mm2；35kV XLPE绝缘海缆导体最大截面至800mm2。考虑导体减少集肤效应损耗，800mm2以上导体采用分割导体结构使导体紧压程度降低的因素，10kV XLPE绝缘三芯海缆导体最大截面一般亦应不超过800mm2。2.2 市场分析2.2.1 国际市场调查光电复合海缆是复合海缆近十余年发展的高技术产品。早期复合海缆有通讯电缆与电力电缆复合海缆，控制电缆与电力电缆复合海缆。海底电力电缆已有八十年以上生产和工业性运行历史。最早敷设运行的海缆是美国于1916年在旧金山敷设的12kV长度6km的三芯浸渍纸包绝缘海缆。海缆按绝缘分有充油电缆、充气电缆、交联聚乙烯绝缘电缆、聚乙烯绝缘电缆、乙丙橡胶绝缘电缆和浸渍纸绝缘电缆。海缆的额定电压为交流1kV至500kV，直流100kV至500kV。最早的海底充油电缆为1932年于哥伦比亚敷设的115kV单芯海缆。最早的直流电缆为1954年敷设于瑞典与Gotland岛间的100kV，长100千米纸绝缘海缆。 由于光通讯技术和光纤光缆技术的发展，1985年意大利Pirelli公司就生产了敷设于意大利亚德里亚海的近海石油平台的长度为2.7km、乙丙橡胶绝缘光电复合10kV三芯35mm2海缆，含4纤光纤单元。至今光电复合缆已广泛应用于各国海缆工程，并在陆上电缆工程亦广泛采用。日本于2000年完成敷设安装的世界首先采用木纤维复合聚丙烯薄膜绝缘充油电缆用于500kV全长48.9km直流海缆工程，为光电复合海缆，含12纤光纤单元。 海底复合缆和海缆主要用途为大陆与海岛间电力输送，海岛间电力传输以及近海石油采油平台工程应用。石油采油平台用海缆，特别是海底复合缆最重要的应用领域之一。与电力传输用海缆相比，石油采油平台用海缆的传输电力负载较轻，但要求很高的运行可靠性。石油采油平台用海缆主要用于： 采油平台与大陆的电力传输连接，以避免采油平台上安装很重的发电设备，减少运行维护和油料消耗。 将几个采油平台连接在一起，以共享余裕的发电量。当形成采油平台环网时，能保证万一电缆或发电装备故障时，有很高的供电可靠性； 遥控操作海底采油设备或无人采油平台，以大大节省费用。这种遥控海底采油用电缆称为脐带电缆，其特点为具有扭力平衡的双钢丝铠装、有多芯截面较小的电缆，并含有控制电缆、通信电缆或光缆以及输送气体液体的高强度软管。 复合海缆和海缆有单芯和三芯结构，实际选用单芯和三芯海缆结构应考虑各方面因素后慎重确定。 三芯海缆有以下优点： 敷设安装方便，减少和节省海缆工程的水下挖沟、敷设和埋缆作业； 减少海缆走道宽度，降低海缆遭受外力和锚伤和拖网破坏的可能性； 三芯电缆外磁场大大降低，与单芯电缆相比，三芯海缆的金属套和铠装损耗甚小，可提高电缆载流容量和降低运行损耗； 由于立式成缆机的开发应用，原先由于成缆能力所限不能生产连续大长度三芯海缆的问题，或必须采用大量三芯电缆软接头的主要困难已被解决，为开发、生产大长度三芯海缆创造条件。 三芯海缆的主要缺点为： 三芯海缆外径粗大重量重，在运输和敷设时产生较多困难； 三芯充油电缆一旦发生外力破坏，损耗油量较大，设计紧急充油系统和事故处理存在较大困难。但三芯交联聚乙烯绝缘海缆（和其他挤包绝缘海缆）就没有此种困难。 三芯复合海缆和三芯海缆的这些特点对于陆上敷设的三芯复合缆和三芯电缆亦适用。陆上敷设的三芯电缆采用金属套和两端接地时，金属套损耗较轻微，应用于大长度电缆线路，可以不必采用如单芯电缆必须采用的交叉互联或单端接地设计，可节省电缆系统的附件和附属设备费用。对于具有制造大长度三芯海缆的电缆制造企业可以制成大长度三芯电缆，然后按电力用户线路要求长度分割为要求长度的三芯电缆，提供用户使用，如国外著名的海缆生产企业Nexans公司，Pirelli公司均有此项供应业务2.2.2 国内市场调查 我国漫长的海岸线，大大小小的岛屿星罗棋布，有着极为丰富的海洋资源，是我国可持续发展的重要物资基础。随着我国综合国力不断增强和海洋开发的大力推进以及国防建设的需要，同时沿海人民为了改善环境，提高生产、生活质量，对电力、通讯的需求不断增强，为开发研究生产大长度高压及超高压海底电力光通信复合缆，提供量广阔市场前景。特别是我国浅海不断发现新的油气田，如渤海湾、南海东部及西部去年探明可开采的石油及天然气储存量不断增长，因此，近几年中海石油系统将需要大量的海底电力电缆、海底光电复合电缆、平台用电力电缆、控制电缆及信号电缆。目前仍需要进口海底电缆和海底光电复合缆。海底光电复合电缆和海底电缆市场主要分布在广东、福建、浙江、江苏、山东、辽宁、渤海、黄海、东海舟山群岛、海南岛、南海等海域。市场需求与沿海城市和岛屿地区经济发展以及海洋资源开发密切相关，前景良好。3 关键技术 软接头技术为制造连续大长度海缆，必须采用与电缆等直径的软接头（工厂接头）。 立式成缆机设计、制造 开发生产大长度三芯海缆的关键生产设备是立式成缆机。由于立式成缆机的特殊设计，可以按需要制造几十千米至几百千米大长度三芯海缆。世界最大的海缆制造企业Pirelli公司曾为Florida生产三芯24kV长度327千米，240mm2纸绝缘海缆，为巴西生产三芯25kV，长度56.8千米，300mm2乙丙橡胶绝缘海缆；为我国大连生产连接海岛的三芯35kV，长度51千米，70 mm2，乙丙橡胶绝缘海缆。ABB公司于1998年承接连接法国至Jersey和Jersey至Guernsey海岛间总长70千米的分相铅套三芯90kV XLPE绝缘光电复合海缆。共两回，每回均含24芯光缆。 立式成缆机的生产能力应按预定生产的连续长度三芯海缆的规格和长度确定。a. 放线转盘直径8m，中心圆柱直径3m，储线高度4m。单芯绝缘芯放线盘的参数可基本确定立式成缆机的结构参数。从以上示例可见，如以生产大长度（长度至4060千米）三芯110kV海缆为目标，宜采取10 m放线转盘作为单芯绝缘芯储线转盘（相应35kV三芯海缆长度可达60160km）；如生产大长度（40100 km）三芯35kV海缆作为目标，可采取8m放线转盘方案（相应110kV三芯海缆长度约2540 km）。此外，计算表明放线盘外径对储线长度影响显著。由于立式成缆机是本项目重大关键生产设备，目前世界上尚无商品化产品，一般由海缆生产厂自行设计制造、安装和使用。应另列专项经详细调查、研究，确定设计原则和方案，进行研究、设计和制造。 连续压铅技术 大长度海缆连续不停机压铅时间达数星期。如Pirelli公司和瑞典标准电缆公司分别承接制造温哥华和加拿大之间525kV充油海底电缆。各生产15km连续大长度铅套海缆，分别连续不停机压铅时间达2星期和3星期。因而生产连续大长度海缆必须装备质量高度稳定可靠的连续压铅机，并培养高级技术工人掌握熟练的压铅技术，进行大