海上风机海缆上平台部分的保护装置研究（论文）.pdf

海上风机海缆上平台部分的保护装置研究沈光上海市基础工程集团有限公司上海 200002 摘要：介绍了一种海底电缆在从海底上到海上风机平台 “J”形管入 1：3处这段最容易受到损害部分的保护方法。即在该段悬空区域采用铸铁哈夫套管结构。该结构由对中部分和弯曲限制部分组成，能很好地起到保护海缆的受力、受弯均在自身的许可范围内，确保海缆的使用安全和延长使用寿命。经实践，应用效果良好。关键词： “J”形管；铸铁；哈夫套管；海缆中圈分类号：TU973 文献标志码：B DOh 10．14144~．cnki．jzsg．2016．06．045 Study on Partial PIa廿brm Protective Device for Connection of Offshore W ind Turbine Submarine Cable Shen Guang Shanghai Foundation Engineering Group Co．Ltd． Shanghai 200002 0 引言目前，随着海上风电场的大力建设，海底电力电缆的使用是必不可少的。作为海上电力输送的大通道，海底电缆一旦发生故障会造成大面积的停电，影响整个海上风电场的正常生产，将造成巨大的直接及间接经济损失。根据国内外海上风电场的建设经验，最容易出现海缆故障的就是在从海床到 “J’’形管管口的这段海缆。其最大的损伤原因，就是海底电缆悬空没有得到有效的治理和防护【。蒸佥项目：上海员技人才计目资 _ a蠹j踬目：i上海南科萼氪爝员会杀潮才t十．j}}J项目资囤建筑奠工．第38卷·第6期海缆进行保 ¨】。 2 保护装置的设计 2．1 保护装置工作原理为了解决目前 “J”形管末端的海缆由于悬空受损的技术问题，我们设计了一种海缆上平台保护装置，该装置的工作原理就相当于将 “J”形管的末端采用柔性结构延长，延长部分长度需要超过可能被冲刷范围，末端埋于原始海床下作为固定端。该柔性结构同时又具有一定的刚性，其弯曲半径必须大于海缆的允许弯曲半径，其所能承受的允许张力也要大于海缆的允许最大张力。该柔性结构内部和海缆接触部分必须是软接触，具备缓冲和消能作用，外部和 “J”形管接触时要确保海缆在 “J”形管的中心，避免海缆和 “J”形管直接接触产生磨擦。 2．2 保护装置材料的选择由于该保护装置常年处于海水环境中，因此必须要对海水有防腐蚀性，同时也要兼顾强度、刚度和柔性，还要具有经济性。在比较了聚氨酯、PE、橡胶、不锈钢、铸铁等材料后，最终选择了铸铁，主要原因如下】。聚氨酯、PE、橡胶虽然防腐蚀效果好，但它们的强度和刚度相对于海底电缆来说有所欠缺，不能完全代替海缆抵抗外力，同时费用比较贵；而不锈钢虽然有强度和刚度，防腐蚀也比较好，但成本太昂贵，不经济。铸铁虽然在防腐蚀上比不上不锈钢，但它也是一种合金，和普通钢材相比铸铁在海水中的腐蚀速度很慢，随着时间的延长，铸件表面将形成一层防护膜，使合金由活泼状态变为惰性状态，显著地降低铸铁的腐蚀速度，能满足沈光：海上风机海缆上平台部分的保护装置研究海缆使用寿命的要求。同时铸铁也具有比电缆更高的强度和刚度，通过结构的设计可以让它具有一定的柔性。费用成本也不高，并在常规海缆保护工程中也普遍被采用。因此，采用铸铁作为本保护装置的材料是比较合适的。 2．3 保护装置结构形式的设计为了保证海缆在 “J”形管中心，将该保护装置设计成由对中段和弯曲限制段2部分组成 (图1)。铸铁哈『7广海缩夫图1结构示意管其中对中段是一种能够把海缆限制在护管中心位置的装置，该装置安装在电缆上，并卡于护管下端喇叭口，能够防止电缆碰撞护管，同时能够阻止海生物沿着护管内壁进入护管，防止护管内壁受海生物侵蚀。弯曲限制段配套 “J”管对中段使用，按使用要求设计特定的弯曲半径，能够保护 “J”管下端口悬空段海缆，防止电缆过度弯曲，同时保护电缆免受侧向压力。 “J”管对中段及弯曲限制段均为铸铁哈夫套管结构 (图2)，铸铁哈夫套管的始端与 “J”形管的末端牢固连接，且连接处的弯曲半径不小于电缆的最小弯曲半径；前、后铸铁哈夫套管之间通过球型铰链连接，最后一节铸铁哈夫套管的末端安装到海底冲刷区外，并冲埋固定】。《 (a)平面示意《b)横剖面 (c l纵割面图2 铸铁哈夫套管结构示意铸铁哈夫套管内放置抗振橡胶块，每节铸铁哈夫套管形成的安装曲线的曲率大于电缆允许的最小弯曲半径。同时，铸铁哈夫套管的质量外形需根据海底水流进行计算，确保在海底海流冲刷下，铸铁哈夫套管在悬空的条件下，依靠自重基本稳定，不产生大的晃动 (图3)。图3 海缆保护装置安装示意 3 应用效果及结论通过在中广核如东15OMw海上风电场示范项目中使用柔性连

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