砂土基质下落锚深度试验研究及计算方法

[目的]海底电缆合理的埋置深度是海底电缆保护设计的重要参数之一,需研究砂土基质条件下海底电缆合适的埋设深度。[方法]针对工程船舶常用的霍尔锚及AC-14型锚开展船锚刺入深度研究,基于砂土的室内模型试验,采用4种重量霍尔锚和3种重量AC-14锚,分别在6种不同高度下落得到船锚刺入深度试验结果。[结果]试验表明:DNV规范中对船锚的落深采用了能量法进行计算,即船锚的能量完全被土体吸收,本研究基于太沙基极限承载力公式,运用能量法通过建立了船锚落深的理论算法,并通过最小二乘法拟合试验数据,得出计算船锚刺入砂土深度。[结论]所提试验和计算方法是正确并有效的,可作为海底电缆最小埋深设计依据。     

海底电缆敷设施工悬浮泥沙起悬比研究

由于海上风电海底电缆敷设产生的悬浮泥沙会影响海洋水环境,故悬浮泥沙是海上风电项目环境影响评价的重点之一,目前悬浮泥沙源强的计算采用经验公式,其中起悬比的选取是关键。通过大丰、阳江海上风电项目海底电缆敷设现场浊度实测,推算海底电缆敷设施工产生的悬浮泥沙源强,再通过经验公式反推悬浮泥沙起悬比。结果表明,在底质粒径介于0.011～0.11 mm的粉砂质或淤泥质海域采用水力冲射法进行海底电缆敷设,产生的悬浮泥沙起悬比选取范围在7%～10%之间,该经验为类似项目提供了实测依据。     

砂质海床条件下海底电缆埋深研究

  目的  为了得到海底电缆在砂质海床条件下的安全埋深,确保海底电缆免受船锚威胁,给出了海砂海床条件下的船锚的安全埋深的建议。  方法  为了建议验证埋深的合理和安全性,依托于海南联网一回工程,通过对船锚在典型砂质海床中的拖锚全过程进行数值仿真,建立了典型霍尔锚部件的三维有限元模型,同时建立了基于有限元-光滑粒子流（FEM-SPH）的三维砂质海床土体数值模型。对拖锚全过程进行模拟,得到不同船锚在砂质海床中的拖拽曲线,并分析船锚质量以及砂质海床土体本构参数等因素对船锚贯入深度、船锚拖拽力的影响。  结果  仿真结果表明:不同土质的砂质海床条件下海缆埋深不宜小于0.35 m。  结论  利用研究成果,能为砂质海床条件下的海底电缆保护设计工作提供了理论依据和技术支撑,能够对砂质海床条件下海底电缆的埋设深度进行优化。     

海底电缆铺设过程中受力特性数值模拟研究

[目的]以江苏启东某海上风电场建设项目为工程背景,开展海底电缆铺设过程中的力学特性数值模拟研究,分析不同挖沟深度的工况下海缆悬跨段的局部应力分布情况。[方法]基于ABAQUS数值模拟软件,建立海底电缆埋设数值模型。[结果]研究结果显示：海底电缆后缘提升点在埋设过程中的应力相较于埋设作业前显著增大,该位置的缆线在整个埋设过程中受力最大,是最危险的位置;挖沟深度对海底电缆后缘提升点处的应力有显著影响,随着挖沟深度的增加,后缘提升点处的应力相应增大。[结论]海底电缆铺设作业中应加强保护抬升点处的缆线材料,缆线的屈服应力参数选取应着重参考埋设作业中缆线的受力分析结果。研究成果可为海底电缆铺设作业提供参考依据。     

海上风电场海底电缆防护方案研究

  [目的]  海底电缆防护是海上风电场建设的一种重要组成部分,海上风电中最大部分的保险理赔主要由于电缆事故造成。由于电缆路由线路较长,会穿过不同区域,每个区域的防护方案都不同。  [方法]  首先简单介绍海底电缆防护作法的基本情况,然后详细阐述了海底电缆登陆段防护方案,紧接着描述了海底电缆交越段防护方案以及电缆管附近的海缆防护方案,最后对海上风电场海底电缆防护方案进行总结。  [结果]  针对海底电缆登陆段,多采用套管保护、电缆沟与水平定向钻方案;针对海底电缆交越段,多在交越点采用垫块的方案;针对基础附近的海缆,主要采用J型管与弯曲限制器的方式。  [结论]  无论采用哪种方式,应高度重视海上风电场海底电缆的防护,确保海缆在运行期间的安全。     

海南电网跨海联网工程海底电缆正式开始敷设

2009年3月2日,海南电力公司透露,海南电网跨海联网工程海底电缆已正式开始敷设,标志着这项工程进入最后攻坚阶段。工程敷设的3根电缆是目前世界上单条最长距离、较大容量的超高压海底电缆,每根全长约32km,     

海上风电场海底高压电缆电磁暂态过程的仿真分析

为了能更好地确定海上风电场海底高压电缆的选型要求,使用PSCAD／EMTDC软件建立相应的海上风电场仿真计算模型。针对海上风电场工频过电压、操作过电压和雷电过电压这3种电磁暂态过程的不同特点,进行仿真,并且考虑了不同的系统条件下上述3种过电压对电缆绝缘的影响。在操作过电压中,重点研究了合闸电阻对过电压的影响;而在雷电过电压中重点研究的是架空线路受雷电侵入波的过电压。仿真结果表明,海底电缆各层的结构参数对海底电缆的电磁暂态有着不同程度的影响,其中导体层、绝缘层、HDPE层对海底电缆的电磁暂态影响尤为明显。另外,海底高压电缆的护套层材料和主绝缘层材料也对电磁暂态有影响。     

高压海底电缆锚害事故风险评估

[目的]锚害事故导致电缆受损断电将会造成较为严重的经济损失和社会影响,为降低海底电缆面临的锚害事故风险,提出了一种高压海底电缆锚害事故风险评估方法.[方法]根据事故发生的原因,将锚害事故分为抛锚事故和拖锚事故两种情况分别进行建模计算,并在单根电缆锚害风险研究的基础上,研究了多根电缆的锚害风险.[结果]根据模型计算结果,...     

光伏发电系统中直埋敷设中压电缆的周期性负荷载流量计算研究

针对光伏发电系统周期性负荷的特性,采用电缆载流量计算软件CYMCAP,基于电缆的周期性负荷载流量分析方法,对直埋敷设的中压电缆的长期载流量及不同周期性负荷曲线波形下的周期性负荷载流量进行了对比和分析,并分析了土壤环境温度、土壤热阻系数、同沟敷设电缆的回路间距及并联回路数量、电缆敷设深度、电缆截面规格及导体材料等对周期性负荷因数的影响。研究结果表明：相对于长期恒定负荷,周期性负荷下的周期性负荷因数可达1.2～1.8。周期性负荷因数对不同影响因素的敏感度排序为：土壤环境温度或导体材料<电缆截面规格<同沟敷设电缆的回路间距或电缆敷设深度<土壤热阻系数或同沟敷设电缆的并联回路数量。期望研究结果可为后续光伏发电系统的中压电缆选型提供参考。     

输电线路海底电缆敷设方式探讨

输电线路海底电缆在未来海上风电能源传输、近海岛屿开发建设等将大规模应用,该文根据厦门电力进岛第一通道扩建工程实际建设情况,对海缆敷设方式、主要设备选择、敷设过程偏移控制等问题进行探讨,为今后国内类似工程的建设提供参考.     

海上风电场联合送出优化方案研究

  [目的]  结合我国广东地区海上风电场布置及典型送出方案,对两个300 MW风电场联合送出的方案进行了探讨。  [方法]  在电气主接线、海缆选型、可靠性分析、海缆敷设与供货、可比投资等方面进行了分析比较。  [结果]  最终得出联合风场送出的优化方案,即设2座220 kV海上升压站＋1座陆上集控中心,其中1座升压站通过1回3×1 000 mm2海缆接至另1座升压站GIS,汇流后再通过2回3×1 000 mm2海缆一并送出至陆上集控中心。  [结论]  联合送出的优化方案可大大节省投资并减少用海面积,可为后续海上风电场电气设计提供参考。     

大型海上风电项目中的集电海缆研究

    目的   从2017年开始广东省海上风电进入了高速发展的时期,随着近海浅水区风电场开发的趋于饱和,近海深水区大型海上风电场的建设即将开始。在整个海上风电的设计过程中集电海缆是极为重要的一环,连接风机与升压站的集电线路通过合理的设计可以有效降低电能损耗,减少项目初始投资,提高运行的可靠性。针对海上风电从常规化向大型化的转变,集电海缆的设计亦需要同步做出调整。    方法   基于此,通过技术经济分析,论述了在大型海上风电项目中采用66 kV集电海缆的可能性。    结果   经过对比分析当风机容量达到10 MW及以上,风电场整体装机容量达到1 000 MW时,66 kV集电系统的技术、经济效果明显好于目前采用的35 kV系统。    结论   虽然目前国内海上风电领域暂无66 kV集电海缆投运的实际案例,但随着海上风电开发容量的不断增加,中国海上风电的集电系统势必会像英国、德国一样,向着更高电压等级的方向迈进。     

一种海上风电继电保护配置优化方案研究

  [目的]  为了提升海上风电场利用效能和节省投资成本,需要对海上风电场电气主设备的继电保护进行合理配置以及优化动作时限。  [方法]  取消220 kV海缆出线侧的断路器,连接海上升压站母线两侧的220 kV海缆纳入海缆“T”接线路的三端分相电流差动全线速动保护范围。同时,将35 kV站用变和35 kV接地变合并,采用简易35 kV母线保护,配置主变低压侧与35 kV进线开关之间电缆的零序CT等措施。  [结果]  因此,节省了1台220 kV断路器及2套220 kV母差保护投资。同时,节省了约70 m2的海上升压站空间和相应投资成本,提高了保护配置的灵敏性和可靠性。  [结论]  海上风电继电保护配置优化方案经济合理,有望应用于工程实践中。     

海上风电场孤网状态下的备用柴油发电机方案研究

  [目的]  为保障海上风电场孤网状态下的安全可靠运行,对备用柴油发电机组的配置方案与运行方式进行了研究。  [方法]  通过对孤网状态下的电气负荷、无功过电压、短路电流、谐波及保护整定进行分析,来验证备用柴油发电机组配置方案的合理性。  [结果]  研究表明:在文章给定的案例下,配置额定容量为1.2 MW的备用柴油发电机及2 Mvar的电抗器时,在运行维护的工况下,一半风机接入孤网时可满足风机和海上升压站的负荷需求和电压要求,也满足35 kV海缆无功需求。同时,为了避免谐波谐振,不推荐孤网备用柴油发电机组为风机提供偏航电源。对于柴油发电机组升压变压器、海上升压站接地变兼站用变,推荐采用复压过流作为主保护。  [结论]  配置方案为研究海上风电场孤网运行方案提供了思路。     

海上风电场输电方式研究

  [目的]  随着海上风电场规模的扩大,新型输电技术广泛应用于海上风电场的电能传输,海上风电正面临着不同于陆地电网成熟模式的新挑战,需要进一步明确不同输电方式的技术特点与发展前景。  [方法]  概述了海上风电场四种输电方式即高压交流海底电缆、柔性直流输电技术、高压气体绝缘管道母线(GIL)和混合直流输电方式的技术特点和发展前景,并对各种输电方式进行了详细的成本构成分析及计算,对不同输电距离不同输送容量下的输电方式做出经济性比较。  [结果]  研究表明:我国现行海上风电输电方式中高压交流和柔性直流输电技术较为成熟,输电方式的选取受输电距离的影响,以输电距离约52 km为临界点。输电距离低于52 km时,交流输电具有经济优势;输电距离等于52 km时,柔性直流输电与交流输电两种方式成本相等;输电距离超过52 km后,直流输电方式的经济成本将低于交流输电方式,输电容量大小对输电方式的选择不会有太大影响。  [结论]  在不同输送容量下,近海风电输送方式仍然建议采用交流输电,远海风电输送方式建议采用柔性直流输电。     

基于多种桩型的海缆保护系统研究

  目的  为了对海缆保护系统的设计和性能提供较为可行的建议。  方法  分析了海缆保护系统各部件的力学性能、耐腐蚀性能、结构设计等,并研究了这些性能的合适范围,给出了计算模型。从风机基础、材料组成、微观结构、成本控制、失效原因等角度,并结合美国API标准及国内外研究,分析了J型管、I型管、单桩穿海缆三种主流形式及各部件如中心夹具、弯曲限制器、弯曲加强筋、固定装置等。  结果  研究结果表明:中心夹具的抗脱拉强度应大于35 kN,弯曲限制器材料的抗拉强度大于45 MPa。  结论  若部件的材料性能达标、结构设计合理、可减少不同部件在施工和服役期间的失效频率。所分析的设计和性能要求是较为合理有效的,可为海缆保护厂商的研发和实际生产提供合理建议。