海缆针对海底环境设计了专门的机械防护结构——通常采用金属丝铠装来承受敷设与运行中的机械应力、水压及锚害影响,其下游应用场景主要分为三大类:海上风电送电、海岛供电互联、跨国电网联网。其中海上风电是当前最核心的应用领域,内部又分为阵列海缆与送出海缆两种差异化场景。
三大应用场景与防护需求差异
| 应用场景 | 典型用途 | 机械防护关注点 |
|---|---|---|
| 海上风电(阵列海缆) | 连接风机、汇集电能至海上升压站 | 敷设机械应力、长期水压与水流作用 |
| 海上风电(送出海缆) | 将电能从升压站输送至陆上集控中心 | 距离更长、电压更高,对铠装强度要求更突出 |
| 海岛供电与跨国联网 | 陆地与岛屿间电力传输、跨国电网互联 | 长距离、深水环境,需兼顾防腐与防锚害 |
海上风电:阵列缆与送出缆的差异化防护
海上风电是海缆最主要的应用场景。按用途划分,海缆分为阵列海缆(又称集电海缆)和送出海缆两大类:阵列缆连接风电场中的风机并将电能收集送至海上升压站,送出缆则将电能统一输送至陆上集控中心完成并网。
两类海缆的电压等级不同——阵列缆常用35kV,送出缆普遍为220kV——因此对机械防护的设计要求也存在差异。阵列缆敷设在风电场内部,需承受船舶作业、锚害等风险;送出缆距离更长、传输容量更大,在远海化趋势下对金属丝铠装结构的机械强度要求更高。
海岛供电与跨国联网:长距离高压防护需求
除海上风电外,海缆还应用于陆地与岛屿间电力、通信传输以及跨国电网互联。这类场景通常涉及更长距离和更高电压等级,海缆需同时具备良好的阻水性能、机械性能以及防腐蚀、防海洋生物的能力,以保证使用寿命满足工程需求。相比陆缆,海缆在存储运输上需采用大型收线地转盘并通过专用船舶进行,单根重量可达数百上千吨,这也对铠装结构的整体可靠性提出了更高要求。
常见问题
海缆为什么需要金属丝铠装结构?
海缆敷设过程中需承受较大机械应力,运行中还要承受水压、水流作用,并避免船舶作业、锚害等因素影响。因此海缆通常设计金属丝铠装结构以加强机械强度,这与陆缆仅使用皱纹铝套、钢带等金属层形成对比——皱纹铝套质量较轻但容易被海水腐蚀,不适用于海底环境。
阵列海缆和送出海缆哪个防护要求更高?
两者都需满足海底环境的机械防护要求,但侧重不同。阵列海缆(35kV)位于风电场内部,主要应对敷设应力与锚害风险;送出海缆(220kV及以上)距离更长、电压更高,在远海化趋势下对铠装强度、阻水性能的要求更为突出。随着海上风电向深远海发展,送出海缆的平均用量和防护等级需求均在提升。
海岛供电与海上风电的海缆防护需求有何不同?
海岛供电和跨国联网通常涉及更长距离和更深水域,海缆需在防腐、防海洋生物、阻水等方面具备更全面的性能。而海上风电场景中,阵列缆与送出缆因电压和敷设位置不同,防护重点也有差异。所有场景共同点是:海缆一旦发生故障,维修更换非常困难且影响整个系统运营,因此运营商普遍高度重视海缆质量与机械防护设计。