海南联网工程琼州海峡HVAC海底电缆保护方案研究

文章编号：0054-0054(2005)04-0061-04 中图分类号：TM757.4 文献标识码：B海南联网工程琼州海峡HVAC海底电缆保护方案研究胡蓉1，郑伟2（1. 南方电网超高压输电公司，广州510620；2. 中南电力设计院，湖北武汉430071）Study on protection scheme for the HV AC submarine cable through Qiongzhou Strait in the project to interconnect Hainan andGuangdong power gridsHU Rong1，ZHENG Wei2(1. CSG EHV Power Transmission Company, Guangzhou 510620, China;2. Central Southern China Electric Power Design Institute, Wuhan, Hubei 430071, China)Abstract：A cable protection scheme is necessary for d esign, implementation and operation of submarine cable. Based on the geological characteristics, surface features and maritime affairs in the cable route in Qiongzhou Strait as well as the experiences of submarine cable protection world wid e, the protection scheme of the HV AC submarine cable through Qiongzhou Strait is presented.Keywords: Qiongzhou Strait; interconnected grid project; submarine cable protection摘要：电缆保护是海底电缆设计、施工和运行的一个重要环节。

借鉴国内外同类工程的海底电缆保护经验，针对海底电缆路由的地质特点、地貌和海事活动，提出适合于琼州海峡的HV AC海底电缆工程的保护方案。

关键词：琼州海峡；联网工程；海底电缆保护海底电缆保护主要有两种方式：电缆自身外保护和电缆掩埋。

海底电缆自身外保护，通常是在电缆外层增加金属丝编织的保护层（铠装），其优点是增加电缆的抗磨损能力，缺点是减少了电缆的柔韧性，如果电缆的弯曲半径太小，将减少海底电缆的抗弯强度。

此外，增加电缆的保护层将增加电缆的制造成本，如双铠甲电缆的造价是单铠甲的两倍。

当海底地质、地貌适合犁耕时，电缆掩埋的成本较电缆铠装要小很多。

自从20世纪80年代初大量采用海底电缆掩埋技术后，海底电缆的事故发生率大大地下降，而且随着海底电缆掩埋技术的进步，海底电缆的事故频率出现了下降的趋势。

南方主网与海南电网500 kV联网线路采用架空线和海底电缆混合方案，陆上部分采用架空线路，穿越琼州海峡部分采用海底电缆线路。

琼州海峡海底电缆工程是是我国第一条超高压、长距离的海底电缆输电线路，海缆路由北起广东省徐闻县的南岭村，穿越琼州海峡，到达海南省林诗岛。

海底电缆线路长度约为34.7 km，采用3根交流500 kV充油海底电缆，电缆截面800 mm2，本期输送容量为600 MW，预留远期再扩建一回线路可增加容量至1 200 MW。

本文借鉴国内外同类工程的海底电缆保护经验，针对跨越琼州海峡段的地质、地貌和海事活动南方电网技术研究 2005年第1卷62的具体特点，提出适合于琼州海峡的海南联网工程海底电缆的保护方案。

1 国内外海底电缆保护的相关经验加拿大温哥华岛500 kV交流海底电缆，采用的保护方式为：小于20 m水深的近岸段掩埋敷设，深海段直接敷设；在岩石地质处的埋深为1.5 m，在沙土地质处的埋深为2 m。

该工程1983年投运至今未发生漏油事故，但深海段的电缆外保护稍有磨损。

日本Kill海峡±500 kV直流海底电缆工程采用浅海掩埋敷设的保护方式。

Kill海峡的情形为：每天通过的海船有600艘，最大的货船为270 kt，全年都有拖网渔船作业。

其中最大的锚重为16 t。

为了确定抛锚及拖锚的特性，在沿海电缆路径的3个典型区域进行（2个在硬土，1个在软土）进行了现场试验，发现抛锚贯穿海床深度为1.6 m。

同时经模拟试验确定拖锚的贯入深度为2.5 m（考虑了锚的长度）。

为防止锚害，海底电缆应埋入海床4.1 m以下，但考虑到安装及维修的费用将变得很高，经综合比较，最终确定海缆埋深为2∼3 m（硬土为2 m）。

西班牙—摩洛哥联络线跨越直布罗陀海峡400 kV充油海底电缆工程，也是采用浅海掩埋敷设的保护方式，掩埋深度为2.5 m。

国内交流220 kV厦门李安线跨海电缆工程跨海段最大海水深度为15～20 m，海底电缆路径部分基本为淤泥和海沙，海底电缆埋在淤泥和海沙下2 m左右，电缆上面无专门的保护层。

该电缆系统始建于1987年，1989年正式投入运行，至今已安全运行了15年。

图1 琼州海峡航线图琼州海峡目前存在多条海底光缆，主要集中在广东后海至海南天尾宽约4海里的禁锚禁渔区域内（琼州海峡航线图见图1所示）。

该区域内的光缆基本上是直接敷设，没有掩埋，由于受到海事部门的巡逻保护，至今未发生海底光缆损伤事故。

2002年建设粤海铁路轮渡码头时中国铁通沿航道边缘敷设了一条海底光缆。

该光缆没有掩埋，又在禁锚禁渔区以外，投运不到1年就发生损伤事故，经分析表明，为近岸的定置网所伤。

2 琼州海峡海底电缆路由风险分析海底电缆常见的事故类型有：抛锚、拖锚、锚链造成电缆的磨损；渔业活动、沉船、落物、疏竣活动、机械故障造成电缆的磨损；材料瑕疵、建造损坏造成电缆的磨损；海事交通风险、自然危险造成电缆的磨损。

在造成电缆的磨损的各种危险源中，捕鱼和抛锚对海底电缆的影响最大。

下面根据琼州海峡海底电缆路由区地形特点，从北向南分为5个一级地貌单元做详细的描述。

2.1 A区（北部堆积区）——海区路由距离7.6 km，最大水深16 m，端点距离为0 km和7.1 km；——地质地貌的潜在风险(可能性低，工程地质条件较好)：•小沙坡，坡高0.5～0.8 m，坡长6～8 m；•软弱地层；• 3～7 m路由段有不到2 m的沉积物，腐蚀性较强。

——捕鱼、抛锚的潜在风险（可能性低）：•北岸的海安港区和粤海铁路北港码头处有锚地，但是距离路由较远，影响较小；•在琼州海峡近海捕鱼的船只较少，但在北岸处有较多数量的小型定置网。

——其他海面海事活动的潜在风险（可能性低）：•北岸灯楼角规划为角尾旅游区；•无疏竣活动；•无在建大型海上工程。

2.2 B区（北部侵蚀—堆积区）——海区路由距离3.0 km，最大水深20.5 m，第4期胡蓉等. 海南联网工程琼州海峡的HV AC海底电缆保护方案研究63端点距离为7.1 km和10.4 km；——地质地貌的潜在风险(可能性低，工程地质条件较好)：•小沙坡，坡高0.5～0.8 m，坡长6～8 m；——捕鱼、抛锚的潜在风险（可能性低）•海底锚痕较多，但不是很深，说明此处存在一定数量的小型船只的紧急抛锚。

——其他海面海事活动的潜在风险（可能性低）：•无疏竣活动；•无在建大型海上工程；•已经建设的海底电缆、光缆多集中在广东徐闻县海安湾西侧的三塘角附近海域至海南南侧海口市镇海村附近，离路由较远。

2.3 C区（中央深槽区）——海区路由距离9.1 km，最大水深97 m，端点距离为10.4 km和19.8 km；——地质地貌的潜在风险(可能性中，工程地质条件较差)：•小沙坡，坡高0.5～0.8 m，坡长6～8 m；•沙坡，坡高0.8～1 m，坡长15～18 m；•可以形成沙丘（4 m）；•海底地形落差较大，大的冲刷槽20～30 m，小的4～6 m；•中央深槽区南坡有发生块状滑坡的可能，此处陡坡落差8～25 m；•中央深槽区南坡珊瑚岩块、珊瑚丛。

——捕鱼、抛锚的潜在风险（可能性低）：•多数经过琼州海峡的船只都是经过路由的中央深槽的，这些船只的紧急抛锚会对路由海底电缆的安全造成一定的威胁，但是主要的抛锚区均在海口港和秀英港，距离路由较远；•捕鱼船只较少。

——其他海面海事活动的潜在风险（可能性低）：•无疏竣活动；•无在建大型海上工程；•已建海底电缆、光缆距离路由较远。

2.4 D区（南部隆起区）——海区路由距离为0.9 km，最大水深28 m，端点距离为19.6 km和20.7 km；——地质地貌的潜在风险(可能性中，工程地质条件较差)：•小沙坡，坡高0.5～0.8 m，坡长6～8 m；•沙坡，坡高0.8～1 m，坡长15～18 m；•可以形成沙丘（4 m）；•海底地形落差较大，大的冲刷槽20～30 m，小的4～6 m；•珊瑚岩块、珊瑚丛。

——捕鱼、抛锚的潜在风险（可能性低）：•捕鱼船只较少；•远离抛锚区，锚害较少。

——其他海面海事活动的潜在风险（可能性低）：•无疏竣活动；•无在建大型海上工程。

•已建海底电缆、光缆距离路由较远。

2.5 E区（南部侵蚀—堆积区）——海区路由距离9.2 km，最大水深47 m，端点距离为20.7 km和29.9 km；——地质地貌的潜在风险(可能性低，工程地质条件良好)：•小沙坡，坡高0.5～0.8 m，坡长6～8 m；•沙坡，坡高0.8～1 m，坡长15～18 m；•在路由点25.1 km处附近，留有块状滑坡的痕迹，但是复活的可能性不大。

——捕鱼、抛锚的潜在风险（可能性中）：•距离路由最近的是马村港，远期规划发展为1 400万吨以上的港口，此外在港区外另设万吨级的锚地。

•在马村港附近存在四个锚地，距离路由6～7 km，对路由海底电缆的影响不大。

——其他海面海事活动的潜在风险（可能性，低）：•无疏竣活动；•无在建大型海上工程；•已建海底电缆、光缆距离路由较远；•存在马村港扩建的规划。

由上面的探测调查资料可见，琼州海底电缆路由区基本没有危及电缆安全的不良地质条件，路由区附近没有大型港口码头，基本上没有大型船只在路由区抛锚，也没有影响海缆安全的大型海洋工程和海洋疏竣活动。

影响电缆安全的主要因素有：海底小沙坡、广东侧近岸的小型定置网、近海小型船只紧急抛锚等。

此外，中央深槽区为琼州海峡主航道，大型船只一般不会抛锚，但存在紧急抛锚的可能性。

3 琼州海峡海底电缆保护方案根据跨越琼州海峡海底电缆工程的特点，海底电缆埋设深度主要考虑预防移动沙坡（坡高一般为0.8～1 m ）的危害和锚害。