海底电力电缆工作环境复杂，受损原因和陆上电缆差异很大，一旦损坏修复周期长，社会影响大。为了确保海底电力电缆能够安全运行，其防护工作已迫在眉睫。分析了引起海底电力电缆损伤的因素，并从设计、施工、监测等几个方面提出防护措施，为保障海底电力电缆的安全敷设和稳定运行提供参考。
海底电力电缆在海上电力能源输送中发挥越来越重要的作用，已广泛应用于岛屿供电、独立电网连接、近海风电场电力输出、海上石油平台供电、跨越江河海峡输电等方面。
相比较陆上电缆，海底电力电缆路由往往长达数十公里甚至更长，一旦损伤需要通过多种手段才能找到故障点在水下的具体位置并实施打捞修理，维修周期很长，轻则影响供电区域的用户需要，严重的需要封闭航道，造成更大范围的经济损失和社会影响。
海底电力电缆的损伤分析
海底电力电缆的损伤统计不多，其损伤情况可以从造成大西洋中海底通信电缆损伤的统计数据得到借鉴。
图1大西洋中海底通信电缆损伤原因相比通信电缆，海底电力电缆往往具有较大的直径以及更高的强度，然而其遭受危害形势也依然严峻。海底电力电缆损伤因素主要包括船舶锚和渔具对电缆的外力破坏、海洋环境对电缆铠装的腐蚀、涡致振动对电缆铅护套的疲劳损伤、施工和打捞对电缆的拉力损伤、海浪冲刷对电缆的磨损伤害运行、绝缘老化和接头故障等等。
1海底电力电缆的锚和渔具损害分析
随着临港工业的发展和海岸线的开发，在海域航行、修造、停港、施工的船只逐年增多，海底电力电缆张网捕鱼和抛锚引起的外力损伤事故也随之增加，成为危害电缆安全运行的主要因素之一。锚和渔具勾、砸会使电缆严重受损，现代化的大型拖网渔船的卷扬机和系船桩会产生很大的拉力，可以毁坏几乎所有被钩住的海底电力电缆。
拖网和渔业疏浚设备很少触及埋深超过1m的电缆，表中1列出了船体重量，锚重以及穿透深度间的关系。
表1船重、锚重及穿透深度间的关系2海底电力电缆的自由悬挂损伤分析
大块圆石场、海底裸露岩石、海底峡谷和陡坡是容易引起海底电力电缆自由悬挂的地形地貌。某海域典型陡坡地貌如图2所示。
图2典型浅地层剖面图电缆在陡坡等地形中悬挂或悬空长度过大时，易受水流、涌浪影响下会左右摇摆，在交变位移的持续作用下，导致电缆在应力集中区域的损伤和磨损，进而引发绝缘损伤而击穿。
自由悬挂的海底电缆受到水流冲击会产生旋涡而引发的振动称之为涡致振动，涡致振动会导致铅护套的疲劳开裂，使电缆进水引发事故。表2列出了导致两种规格电缆涡致振动的固有基频和最小流速。
表2产生涡致振动的固有基频和最小流速3海底电力电缆的腐蚀损伤分析
海底电力电缆金属铠装处于海洋环境中，其饱受电化学及电化学与机械作用、生物作用协同产生的腐蚀，在海浪冲刷下，腐蚀机理复杂。铠装电腐蚀会引起海缆故障，海底沙浪冲刷会磨损电缆铠装的防腐层（一般铠装采用镀锌钢丝），这也大大加速了铠装材料的腐蚀速率，对电缆运行寿命造成很大威胁。
4海底电力电缆的其他受损因素分析
除上述海底电力电缆的受损因素外，还包括施工和打捞中对电缆的张力和弯曲损伤、电缆透水后的电气破坏、绝缘老化和接头故障等。
海底电力电缆的防护
通过以上损伤的分析，针对影响海底电力电缆安全的地质地貌、船舶作业等主要因素，从设计、施工、监测等方面提高海底电力电缆的安全性。
1海底电力电缆的设计防护
海底电力电缆的设计防护主要包括海底电力电缆的路由和电缆选择两个方面。
经过详细的地质勘查，选择路由时尽可能避开诸如航道、抛锚区、海底基岩区、海底峡谷和陡坡、水急流区等不利水下环境，避免和减小船只抛锚、自由悬挂和流沙冲刷等对海底电缆的损伤。
对于无法避开的不利地形地貌考虑选择更高防护能力的电缆，例如双层反向绞合铠装形式比单铠装结构具有更大的抵抗外力破坏能力，其外层采用短节距，可同时提高抗冲击性和柔性，使得电缆更好的吻合海底起伏的地势，降低自由悬挂的概率。
2海底电力电缆的施工防护
海底电力电缆的施工中常采取深埋敷设、覆盖装置保护。
深埋敷设的目的就是将海底电力电缆埋在落锚和渔具基本不会触及的深度，以达到保护电缆的目的。埋设深度主要依据地质柔软程度、通航船舶吨位和埋设工具的能力确定。当地质条件较差不适用于高压水枪冲埋时，可考虑机械开槽、爆破、切割等手段。在极端不利的条件下，比如基岩区延伸很长、电缆与其他管线交越等情况时，就需要采用更合适的覆盖装置保护方式。
覆盖装置保护的主要是电缆保护套管、盖板和钢链，其对电缆的磨损和一般程度的外力冲击损伤具有较好的防护效果，在工程中得到广泛应用。
3海底电力电缆的监测防护
海底电力电缆的监测防护，主要包括海底电力电缆的某些参数特性监测和电缆所在路由区域防护。
海底电力电缆可以通过光电复合海底电缆的光纤进行温度和应力的实时监测，进而及时掌握海底电力电缆在安装和运行中的受力情况以及通电后的温度特性。
路由区域防护可借助为捕鱼船专门设计的船舶监视系统（VMS）或所有船舶适用的自动识别系统（AIS）实时掌握船舶的动态信息，监视靠近电缆路由的船舶航行，对有停泊嫌疑的船只发出告警。并有效的结合港口监视和其他系统进行监视，如视频、雷达等。
4其他防护措施
海底电力电缆工程建设以后，应向海事部门进行申报备案，对电缆路由区域进行标注并发出公告信息，以便警示过往船只，减少电缆毁伤概率。海底电力电缆两岸登陆点应设置包括禁锚警示牌在内的各类标志牌，其警示标志必须醒目，并具有稳定可靠的夜间照明。海中和空中对电缆路由的巡视也是防护电缆的有效方法。
统计分析重点监测区域和重要危险时段，与当地政府、海域管理、渔政水产等部门及时沟通，了解和掌握路由情况。对航道、锚区、养殖区等容易发生船舶抛锚和渔具损伤地带，容易引起磨损的不良地质区等区域进行重点监测，对船只回港避台、新建和扩建海洋工程施工、定期吸沙除淤作业时段和主要捕鱼期等容易发生海底电力电缆毁伤事故的危险时段进行重点管理。
加强宣传，在海底电力电缆路由沿线的码头、车站、运营车船上张贴宣传标语，在媒体上定期宣传和公告等。
结论
本文对引起海底电力电缆的损伤的几个方面进行了分析，从设计路由和电缆选型、施工防护和监测等方面提出了对海底电力电缆保护的措施，为降低海底电力电缆的故障率，提高其安全防护水平提供参考。
本文编自《电气技术》，标题为“海底电力电缆的损伤分析与防护”，作者为郑新龙、李世强等。
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