关于琼州海峡500kV海底电缆海岸结合段综合保护措施的研究

陈政 吴青帅 张维佳 李晓骏 吕泰龙 吴聪

【摘 要】海缆电缆在运行中除了时刻遭受着潮汐、波浪、冲刷及地震等自然条件的作用外，还受到海底物质的摩擦、人类活动破坏的威胁。其中海底电缆海岸结合段收到的影响最为严重，如何有效的提高海缆电缆近岸登陆就显得尤为重要。本文就海缆电缆近岸海岸结合段受到威胁种类及如何采取保护措施进行研究。

【关键词】500kV海底电缆;近岸海岸结合段;保护措施

引言

海南联网系统是我国第一个超高压、长距离、大容量跨海电力联网工程，其建成投运实现了海南电网与南方电网主网联网运行，结束了海南电力孤岛历史，有效提高了海南电网稳定性和供电可靠性，具有显著的政治、安全、经济价值。

海南联网系统海底电缆北起广东省徐闻南岭村灯楼角，穿越琼州海峡到达海南省澄迈林诗岛玉包角，海峡内过往船只数量巨大。所以海缆的安全稳定运行受到船只通航的极大威胁。

本文将海缆电缆近岸海岸结合段的保护措施应用进行探讨，针对海缆电缆近岸海岸结合段不同危害因素针形成综合保护方案，以确保海缆安全稳定运行。

1 海缆电缆海岸结合段安全分析

海缆电缆在运行中除了时刻遭受着潮汐、波浪、冲刷等自然条件的作用外，还受到海底物质的摩擦、人类活动的威胁。具体可分为：

1.1海上捕捞及养殖

目前渔业生产的方式主要有：流刺网类、拖网类、围网类、张网类、钓具类、笼壶类等对海缆安全形成重大隐患。造成对海缆损坏是作业方式中使用的锚，由于现在近海渔业资源匮乏，新渔船吨位在不断增大。与之配套的铁锚的尺寸、重量也随之增大。

1.2航运及海洋工程

琼州海峡每年过往轮船11万艘，外轮2000余艘，值得一提的是海洋工程施工船舶对海缆造成的锚害，这类船只排水量很大，且线型简单，大部分呈箱型船体，为了稳定地锚泊在海上进行有关作业，所配置锚数量最多可达 10 只，锚重都在 5 ～ 8t，锚型则都为大抓力海军锚，入土深度达到 2 m 以上。远远超过了海缆现有保护措施的承受范围。

1.3自然因素

潮汐、波浪共同作用下，海岸结合段内泥土随着海水的进退被不断的带出斜坡底部，造成斜坡底部泥土大量流失，最终导致斜坡下部掏空现象。海水夹杂着碎石拍打到悬空的斜坡上，直接导致斜坡面被破坏。

2 海缆电缆海岸结合段综合保护措施

2.1海底电缆近岸加固段

2.1.1海底电缆近岸加固段由于长期受到潮汐、波浪的冲刷导致海缆埋深不足甚至裸露的现象，海底电缆近岸加固段结构为将油布平铺在海缆原有石英沙袋上，再在油布上堆放新沙袋。经计算，单相海缆每米承受石英沙袋重量约500公斤。用石英砂袋重新在已经裸露的砂袋表面进行二层加固覆盖，覆盖海缆面积（长约35米，宽3米）每个石英沙袋尺寸约为：100×40×25cm，重量约为40kg，摆放方式为将砂袋横放。石英水泥沙袋平铺在油布平铺上形成梯形结构（见图1），达到覆盖加固作用。

2.1.2道路交叉跨越

当海缆电缆近岸存在道路交叉跨越时可采用大跨域梁或埋管形式进行保护。在方式选择需充分考虑海缆的侧压力。优先推荐埋管穿管形式。

2.2海底电缆浅滩段防冲刷段

海底电缆浅滩段防冲刷段分为堆石区和防浪固沙区，能有效防止海缆裸露。

堆石区范围大致呈矩形，横向方向：覆盖三根电缆，并且从外侧两根电缆分别向外延伸一定的距离;纵向方向：自岸边向大海延伸至珊瑚礁海底边线。石块材质要求对环境不造成污染，密度不小于2500kg/m3，遇水不易破碎和水解，不允许用薄片、条状、尖角等形状块石以及泥岩等。堆积层数为2-4层，随坡度而定。最高处抛石顶面比岸边高0.2m。

防浪固沙区采用透水框架平顺式连续堆放的方式，框架全布置或堆放的范围为从堆石体护坡的边缘向大海延伸，框架群堆放区分为单层和双层部分。

透水框架杆件混凝土标号为C20，卵石最大粒径小于30mm，混凝土中添加RMA海水耐蚀剂（或同等性能产品）。RMA掺量为10%～15%，可替换等量水泥，要求砼抗硫酸盐侵蚀系数大于或等于0.90，并且砼抗氯离子渗透性不应大于1000cc。

单层四面六边透水框架区段，大部分属于海滩外露段或者海水淹没较浅区段（见图2）。框架全布置或堆放的范围为从堆石体护坡的边缘向大海延伸40m，两侧覆盖三根电缆，并从两侧最外边的电缆分别向外延伸約30m。

2.3海底电缆防浪堤段

在防冲刷设施达不到海缆运行要求下可设置防浪堤（见图3）。防波堤堤身结构由海上抛填10～100kg块石形成堤心，坡度1：1.5，海侧护底铺设一层高韧聚酯土工布，其上依次设置二片石垫层、护底块石。堤身外侧安放块石垫层，理坡，垫层上方安放8t扭王字块护面;堤身内侧采用块石护面进行防护，并设置护底块石厚。主要分为3部分，其中包括：软基处理、抛填堤心石、外坡（垫层、护底、棱体以及护面等）修建。

2.4海底电缆海岸结合段海缆终端锚固

为增加海缆放破坏，在海岸结合段可设置锚固装置，可使用高级混凝土配合锚具配合方式进行锚碇。锚固装置：1）设置在低潮位处，防止其上部海缆受力下滑的装置;2）设置在高潮位，可防止海缆受力影响终端装置。

锚具大小可进行建模和进行受力分析（见图4），从而确认锚具受力情况。

3 结论

目前海缆海岸结合段保护在防外力破坏上还是一个薄弱环节。通过海缆电缆近岸海岸结合段综合保护措施研究，四种措施将可以大幅度提升海缆防外力破坏的能力。这种模式也可以运用到沿海电缆电缆海岸结合段的保护上，可以通过上述措施提高设备的稳定运行。

参考文献：

[1]曹火红.海底电（光）缆的保护和管理[J].电线电缆，1672-6901（2006）03-0034-05.

作者简介：

姓名，陈政（1990—），男，本科，主要从事海缆运维工作，csgchenzheng@163.com

（作者单位：中国南方电网超高压输电公司广州局海口分局）