[发明专利]海底电缆的制作方法、海底电缆和铠装成型分线装置

说明书

本发明提供了一种海底电缆的制作方法、海底电缆和铠装成型分线装置。该海底电缆的制作方法包括：根据海底电缆使用条件计算确定海底电缆所需张力；根据缆芯截面确定扁线结构参数；根据扁线结构参数计确定扁线铠装层敷设张力；通过扁线铠装层敷设张力参数确定扁线结构参数是否满足设计要求。本发明的技术方案的海底电缆的制作方法能够实现对扁线铠装结构的精确设计，使得扁线铠装结构能够更好地适应应用环境，有利于扁线铠装结构在海底电缆中的推广应用。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体而言，涉及一种海底电缆的制作方法、海底电缆和铠装成型分线装置。

背景技术

海上风电是可开发容量大、距离用电负荷中心近、可融合产业多、清洁环保的绿色能源，是非水清洁可再生能源接续开发的主要支撑，是发展海洋经济的重点领域，在后续能源体系中占有重要地位，目前，海上风电正在朝着远海化、大型化的趋势发展。

海底电缆作为联结海上不同风电场之间、风机与风机之间及海上风电场与陆上输电线路，用来传输电信号和通讯信号，以满足海缆系统功能需要。铠装层是海底电缆至关重要的结构部件，主要提供了机械保护和张力的稳定性，铠装层需提供足够的机械保护，防止安装机具、渔具和锚具带来的外部威胁。

海缆的施工过程中一般采用施工船投放埋设机的方式进行海缆铺埋，通过拉动铠装层钢丝实现海缆的整体移动，张力不仅来自于悬挂海缆自身重量，还包括敷设船垂直运动产生的附加动态力，敷设过程合力远大于海缆垂至海底的静态受力，当海缆受力过大，不仅会导致敷设出现困难，也会导致电缆发生较大变形，直接影响其电气性能。圆钢丝铠装结构凭借良好的抗拉伸性能和工艺制造的简便性在现有海缆结构中广泛应用，使用环境特殊的海底电缆采用多层圆钢丝铠装结构，以提供足够张力保护。

与圆钢丝相比，扁钢丝在电缆外径较小的情况下具备相同的铠装截面，节省敷设船的空间；同时，扁钢丝铠装结构具有良好海缆抗侧压能力及抗拉能力、优化海缆结构以及节约成本等优势方面，然而由于扁钢丝铠装结构成型方法的限制，使得扁钢丝铠装结构在海上风电中的应用受限，适应性差，难以满足不同工况下的使用，阻碍了扁钢丝铠装结构的推广。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种海底电缆的制作方法、海底电缆和铠装成型分线装置，能够实现对扁线铠装结构的精确设计，使得扁线铠装结构能够更好地适应应用环境，有利于扁线铠装结构在海底电缆中的推广应用。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种海底电缆的制作方法，包括：根据海底电缆使用条件计算确定海底电缆所需张力；根据缆芯截面确定扁线结构参数；根据扁线结构参数计算确定扁线铠装层敷设张力；通过扁线铠装层敷设张力参数确定扁线结构参数是否满足设计要求。

进一步地，根据缆芯截面确定扁线结构参数的步骤包括：通过如下公式计算扁线厚度：h＝[(D-Df)-ds×2]/2；其中D为海底电缆外径，单位为mm，Df为扁线铠装前的海底电缆外径，单位为mm，ds为外护层厚度，单位为mm，h单位为mm；根据海底电缆使用环境和扁线厚度h确定扁线宽度w；通过如下公式确定扁线使用数量：n＝π(Df+2h)/w/k；其中k为扁线绞入系数，w的单位为mm。

进一步地，根据扁线结构参数计算确定扁线铠装层敷设张力的步骤包括：通过如下公式计算扁线铠装层敷设张力：P＝(n×π×w×h)/μ×f；其中μ为安全系数，取值2～3，f为选用单根扁线的抗拉强度，单位为N/mm²，P的单位为N。

进一步地，根据海底电缆使用条件计算确定海底电缆所需张力的步骤包括：通过如下公式确定海底电缆所需张力T：T＝1.3W×d+H，其中W为1m电缆水中重量，单位为N/m，d为海底电缆最大敷设水深，单位为m，H为安装期间最大预期水底接触点对海底电缆的张力，单位为N；通过扁线铠装层敷设张力参数确定扁线结构参数是否满足设计要求的步骤包括：判断P≥T是否成立；当该关系成立时，确定扁线结构参数满足设计要求。