海缆施工问题及故障分析

引言：海洋面积广阔且风能资源丰富，发展海上风电对绿色能源利用和社会可持续发展意义重大。作为国内外风电开发主流方向，海上风电具备风能储量大、利用时间长、不占土地、靠近沿海电力负荷中心等优势。我国政府高度重视海上风电发展，不仅出台相关政策规划产业蓝图，还制定技术标准推动深远海项目建设。在此背景下，深入研究海缆敷设施工至关重要，这是保障电力有效输送、构建新型电力输送系统的关键。尤其在深远海项目中，海缆施工规模不断扩大，海缆长度、电压等级和埋设深度显著提升，需深入分析影响因素，针对性优化改进施工措施。

1 海缆施工问题分析及举措

1.1 海缆装载及敷设

在海缆装载、敷设作业中，防止海缆出现扭绞与打圈至关重要。造成此类问题的原因较为复杂：海缆装载入仓时，若盘绕过程未充分完成退扭操作，残余扭力易致使海缆产生打扭鼓包现象；海缆敷设时若张力调控不当，未依据水深变化灵活调整张力，会使海缆外部铠装受力失衡，进而引发扭绞；当海缆埋设速度与敷设速度不匹配，导致海缆释放长度过大，同样会造成海缆打扭。

为有效规避海缆打扭问题，可采取以下针对性措施：首先，需将敷设船的退扭支架精准调节至适宜位置，确保海缆退扭充分；其次，在敷设时全程合理施加张力，通过控制海缆入水角度实现张力精准调控，通常将入水角度保持在 30^∘ -60°区间，能将张力稳定控制在海缆安全承受范围内，防止出现过度松弛或缠绕情况；再者，严格限制每段海缆发送长度，将其控制在两米以内，以此降低海缆扭曲风险；最后，在登陆岸滩及海缆登陆平台等关键环节，需重点关注海缆扭转状况，及时采取应对措施 。

1.2 海缆过驳

在海缆过驳作业过程中，极易出现海缆挤压、弯折及扭绞等状况，这些问题会对海缆的性能与使用寿命造成显著影响。为保障海缆过驳作业的安全、高效完成，需综合考量以下关键要素：首先是海缆自身特性，包括规格参数与实际长度；其次是海洋环境因素，如复杂多变的海流形态及潮汐规律；再者是气象条件，尤其是突发的恶劣天气；此外，还需关注船舶运行相关情况，例如船与船之间的相对位移、机械设备可能出现的故障等。同时，诸如船舶意外碰撞、锚链缠绕打结、船舶定位偏差，以及海缆收放速度失配等情况，也会进一步加大海缆过驳作业的风险。

当必须进行海缆过驳作业时，可采取以下针对性措施：优先选择避风港内或海况稳定的环境开展作业；在船舶定位布局上，通常将两艘作业船舶调整至相对平行状态，以此简化海缆过驳路径；两艘船舶停靠时，保持 20-30m 的安全间距较为适宜；通过四锚定位方式稳固船舶位置，减少相对移动；作业前对全部机器设备进行系统性的检查、调试与维护；海缆从运输船向施工船转移过程中，确保整个过驳路线的弯曲半径满足技术规范要求。

1.3 中间接头制作

在海缆工程实践中，受当前生产工艺及设备条件限制，当面对大直径、超长距离的海缆需求时，海缆制造厂商难以实现整根一体化生产。因此，通常采用分段制造策略，待海缆敷设阶段再利用专业接头技术进行连接。为有效规避海缆中间接头潜在的质量风险，可从以下维度实施质量管控措施：首先，需对海缆接头施工环境进行严格把控。施工场所应设置于封闭室内空间，通过环境控制系统实现湿度、温度的精准调节，为接头作业构建稳定的环境基础。在接头防护工艺方面，采用复合防护技术提升防水性能：在接头保护壳内灌注高性能防水密封胶，形成第一道防水屏障；接头本体采用多层密封胶圈组合、防水胶带螺旋缠绕等机械密封结构，进一步阻断海水渗透路径，形成第二道防水屏障；外部防护层采用金属护套、聚乙烯外护层等形式，在提供机械保护外，同时形成第三道防水屏障。此外在接头两端安装弯曲限制器，通过机械约束方式控制弯曲幅度，防止因过度弯折造成接头损伤。还需建立系统化质量检测流程，在接头连接完成后，开展全面的防水性能测试，待各项指标均满足设计要求后，方可进行海缆接头沉放作业。在海缆接头沉放环节，选用特制平衡梁作为吊装工具，采用垂直入水的方式进行敷设作业。这种吊装方式能够有效控制海缆弯曲形态，确保其弯曲半径始终符合设计规范要求，从而保障海缆接头部位的结构完整性与电气性能稳定性。

2 海缆故障原因及保护措施

2.1 海缆故障原因

从海缆故障历史数据统计分析来看，引发海底电缆失效的因素呈现多元化特征。在机械损伤方面，船舶抛锚作业易对海缆本体造成直接冲击破坏；电缆保护管与缆体间长期相对运动，会致使护套及铠装产生渐进式磨损；海缆交叉铺设区域因持续摩擦作用，常出现护套破损并最终引发相间短路故障。在环境影响层面，地壳构造运动产生的拉伸应力可造成海缆结构损伤；潮汐作用驱动的波浪流易导致海缆发生位置迁移和动态摆动。此外，海洋微生物及有机物质在缆体表面的长期附着，会通过化学腐蚀作用削弱海缆防护性能。

2.2 海缆保护措施

为有效保障海缆高速稳定运转，施工时必须充分落实各项海缆施工工艺：埋设保护法、穿管保护法、固化土保护法等。

（1）埋设保护法

海缆埋设采用“边敷边埋”技术体系，以埋设犁作为核心施工装备。该设备通过典型作业模式实施海床处理：水力式埋设犁借助高压射流装置对海床进行冲刷，形成预设深度的沟槽，同时海缆通过敷设系统精准落入槽底，完成同步铺设作业。

这种施工工艺的防护效能体现在多个维度：一方面，海缆达到设计埋深后，上部覆盖层形成天然屏障，显著降低船舶锚泊、渔业拖网等人为活动造成的物理损伤风险；另一方面，通过将海缆与海床流场隔离，有效规避了因洋流长期作用引发的缆体往复运动，避免产生金属疲劳、结构损伤等累积性失效问题，从而大幅提升海缆系统的全生命周期可靠性。

（2）固化土保护法

海上风电桩固化土防护技术是基于土体固化原理发展的新型基础保护措施，通过将海床原位土与环保型固化材料进行强制性混合处理，形成具备特定力学性能的固化土体，为风电桩基础构建稳定的防护结构。

固化土体除了能够显著提升桩基周边土体的抗冲刷性能外，更是为 J 管喇叭口处的海缆弯曲限制器提供了稳定的支撑基础。有效避免海缆弯曲限制器处于悬空状态下，受洋流扰动而进行往复运动，极易导致喇叭口处护套磨损和铠装层疲劳损伤等，进而引发海缆绝缘层击穿等严重故障。而固化土防护技术通过构建稳定的支撑体系，可显著提升海缆系统的运行安全性和使用寿命。

结论

海缆敷设项目需要加快施工工艺革新和核心施工技术研发，实现海缆系统全生命周期的稳定运行效能提升。特别是在漂浮式海上风电等新兴领域，动态海缆的特殊敷设工况对传统施工技术提出了更高要求。因此，需加快构建涵盖材料适配、安装工艺、动态监测等多维度的新型技术标准体系，建立从前期设计到运维管理的全流程技术规范框架。通过产学研协同创新推动技术迭代，将为海上风电产业高质量发展提供坚实的技术保障，助力其在复杂海洋环境下实现可持续发展目标。

参考文献

[1] 刘玉新，郭越，黄超 . 中外海上风电发展形势和政策比较研究 [J]. 科技管理研究，2023,43(08) ∶ 65-70.

[2] 黄小卫，李晓骏，左干清 . 国内外海底海缆工程现状及展望 [J]. 电线海缆，2023(01) ∶ 1-6.

[3] 何芃圻，梁汉天，刘兆 . 海上风电海缆风险分析与检测实践 [J]. 风能，2023(04) ∶ 94-97.

[4] 高媛，徐伟 . 海底海缆敷设保护的研究 [J]. 机电信息，2017(30) ∶ 59-60.