海洋電纜簡(jiǎn)介

海底電纜，是用絕緣材料包裹的電纜，鋪設(shè)在海底，用于電信傳輸。海底電纜分海底通信電纜和海底電力電纜。現(xiàn)代的海底電纜都是使用光纖作為材料，傳輸電話和互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。

海纜分海底通信電纜和海底電力電纜。海底通信電纜主要用于通訊業(yè)務(wù)，費(fèi)用昂貴，但保密程度高。海底電力電纜主要用于水下傳輸大功率電能，與地下電力電纜的作用等同，只不過(guò)應(yīng)用的場(chǎng)合和敷設(shè)的方式不同。由于海底電纜工程被世界各國(guó)公認(rèn)為復(fù)雜困難的大型工程，從環(huán)境探測(cè)、海洋物理調(diào)查，以及電纜的設(shè)計(jì)、制造和安裝，都應(yīng)用復(fù)雜技術(shù)，因而海底電纜的制造廠家在世界上為數(shù)不多，主要有挪威、丹麥、日本、加拿大、美、英、法、意等國(guó)，這些國(guó)家除制造外還提供敷設(shè)技術(shù)。

制作材料

海底光纜的核心是由細(xì)如毛發(fā)的高純度光纖制作，通過(guò)內(nèi)反射來(lái)引導(dǎo)光沿著光纖的路徑前進(jìn)。海底電纜要能夠承受水下8公里處的巨大壓力，相當(dāng)于把一頭大象放在人的拇指所承受的重量。NEC公司所制造的深海電纜采用輕量的聚乙烯制作，整條電纜僅有17毫米的厚度。

制作過(guò)程

在海底光纜的制作中，光纖首先會(huì)被嵌入在類似果凍的化合物中，保護(hù)即使在與海水接觸的情況下電纜也不會(huì)損壞。然后將光纜裝入鋼管中，防止水的壓力將其破壞。接下來(lái)將其包裹在整體強(qiáng)度極高的鋼絲之中，并套在銅管之中，最后套上聚乙烯材料的保護(hù)層。靠近大陸架的海岸，海底電纜的鋪設(shè)通常采用輕質(zhì)電纜搭配強(qiáng)度更大的鋼絲，并覆蓋瀝青涂層以防止海水腐蝕。

容量

海底電纜最多可以搭載80Tbps的數(shù)據(jù)量，相當(dāng)于在一秒鐘內(nèi)傳輸4.7GB容量。

產(chǎn)品用途

海底通信電纜主要用于長(zhǎng)距離通訊網(wǎng)、通常用于遠(yuǎn)距離島嶼之間、跨海軍事設(shè)施等較重要的場(chǎng)合。海底電力電纜敷設(shè)距離較通信電纜相比要短得多，主要用于陸島之間、橫越江河或港灣、從陸上連接鉆井平臺(tái)或鉆井平臺(tái)間的互相連接等。在一般情況下，應(yīng)用海底電纜傳輸電能無(wú)疑要比同樣長(zhǎng)度的架空電纜昂貴，但用它往往比用小而孤立的發(fā)電站作地區(qū)性發(fā)電更經(jīng)濟(jì)，在近海地區(qū)應(yīng)用好處更多。在島嶼和河流較多的國(guó)家，此種電纜應(yīng)用較廣泛。

分類

海底電纜發(fā)展至今，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做出多種探索和嘗試，主要包括以下幾種型式：

1.浸漬紙包電纜。適用于不大于45kV交流電及不大于400kV直流電的線路。目前只限安裝于水深500m以內(nèi)的水域。

2.充油電纜。利用補(bǔ)充浸漬劑的方法消除電纜中的氣隙。當(dāng)電纜溫度升高時(shí)，浸漬劑膨脹，電纜內(nèi)部壓力增加，浸漬劑流入供油箱；電纜冷卻時(shí)浸漬劑收縮，電纜內(nèi)部壓力降低，供油箱內(nèi)浸漬劑又流入電纜，防止了氣隙的產(chǎn)生，故可以用于110千伏及以上線路。敷設(shè)于水深可達(dá)500m。

3.充氣式（壓力輔助）電纜。使用浸漬紙包的充氣式電纜比充油式電纜更適合于較長(zhǎng)的海底電纜網(wǎng)，但由于須在深水下使用高氣壓操作，故此增加了設(shè)計(jì)電纜及其配件的困難，一般限于水深為300m以內(nèi)。

4.“油壓”管電纜。只適用于數(shù)公里長(zhǎng)的電纜系統(tǒng)，因?yàn)橐褬O長(zhǎng)的電纜拉進(jìn)管道內(nèi)，受到很大的機(jī)械性限制。

5.擠壓式絕緣（交聯(lián)聚乙烯絕緣、乙丙橡膠絕緣）電纜。適用于高達(dá)200kV交流電壓。乙丙橡膠較聚乙烯更能防止樹(shù)枝現(xiàn)象及局部泄電，使海底電纜更有效地發(fā)揮功能。

種類及應(yīng)用范圍

在小于45kV的交流電以及小于400kV的直流電線路中主要對(duì)浸漬紙包電纜加以應(yīng)用，500以內(nèi)的水深是現(xiàn)在限制的安裝水域；自容式充油電纜則在交流電線路或者高達(dá)750kV的直流電中得到應(yīng)用。因?yàn)榇朔N電纜屬于充油式電纜，所以可以將其豪無(wú)困難地敷設(shè)在水深高達(dá)500m的海域里。另外還有擠壓式絕緣電纜以及充氣式電纜，其中充氣電纜又稱為壓力鋪助電纜，屬于使用浸漬紙包的充氣式電纜，比充油式電纜更加適用于相對(duì)較長(zhǎng)的海底電纜網(wǎng)，由于其需要使用高氣壓在深水下進(jìn)行操作，這無(wú)疑加大了設(shè)計(jì)配件與電纜的因難性，所以現(xiàn)在只限于在水深300以內(nèi)的海域使用。

發(fā)展歷史

1850年，人們?cè)诩尤R(法國(guó))和多弗(英國(guó))之間鋪設(shè)了世界上第一條海底電纜，1858年8月由塞勒斯-韋斯特-菲爾德創(chuàng)立的一家英國(guó)私人公司在愛(ài)爾蘭(歐洲)與紐芬蘭(北美洲)之間完成鋪設(shè)了第一條洲際海底通信電纜。

同陸地電纜相比，海底電纜有很多優(yōu)越性:一是鋪設(shè)不需要挖坑道或用支架支撐，因而投資少，建設(shè)速度快;二是除了登陸地段以外，電纜大多在一定測(cè)試的海底，不受風(fēng)浪等自然環(huán)境的破壞和人類生產(chǎn)活動(dòng)的干擾，所以，電纜安全穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，保密性能好。

1876年，貝爾發(fā)明電話后，海底電纜加入了新的內(nèi)容，各國(guó)大規(guī)模鋪設(shè)海底電纜的步伐加快了。1902年環(huán)球海底通信電纜建成。

1960年，世界上第一臺(tái)激光器問(wèn)世，人們開(kāi)始利用激光能在光導(dǎo)銅絲中傳輸?shù)奶匦詠?lái)傳遞信息。

世界上有32個(gè)國(guó)家與地區(qū)通過(guò)海底光纜建立了最現(xiàn)代化的全球通信網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)進(jìn)行30萬(wàn)路電話通話或數(shù)據(jù)傳輸。

海底光纜在中國(guó)也得到迅猛發(fā)展。1993年建成的中日海底光纜系統(tǒng)，可開(kāi)通7560條電話電路。1997年在上海南匯又建設(shè)了一條天下無(wú)難事光纜(FLAG)，連接全球20個(gè)國(guó)家，可開(kāi)通12萬(wàn)條電話電路。我國(guó)開(kāi)始建設(shè)中美、亞歐兩條光纜，總通信能力將猛增到132萬(wàn)路。

操作方法

海底電力電纜的整個(gè)制造過(guò)程同一般電力電纜基本相同，但在電纜機(jī)械強(qiáng)度和防腐要求上有所特殊，并要求電纜長(zhǎng)度盡量延長(zhǎng)。以下簡(jiǎn)述浸漬紙電纜和擠壓式絕緣電纜的制造過(guò)程。浸漬紙電纜首先用絕緣紙繞包線芯，而后真空干燥、浸油，完成導(dǎo)體線芯后，再包鉛套，此時(shí)須經(jīng)連續(xù)擠壓的過(guò)程。擠壓極長(zhǎng)的電纜芯，屬于極為重要的步驟，須夜以繼日進(jìn)行。充油式電纜的導(dǎo)線芯從儲(chǔ)缸到壓鉛機(jī)之間，經(jīng)過(guò)一條虹吸輸送管，管內(nèi)注有除氣油，以反方向流向?qū)Ь€芯，以便隔絕線芯與空氣的接觸。導(dǎo)線芯包上鉛套后，需在旋轉(zhuǎn)式平臺(tái)上進(jìn)行盤線(倘若電纜屬于充油式或充氣式，則可以另行添加適量的金屬補(bǔ)強(qiáng)料)，再予電纜包上聚乙烯護(hù)套(擠壓聚乙烯護(hù)套也屬于連續(xù)性的作業(yè))，最后裹以二層鍍鋅鋼線的鎧裝，外復(fù)油麻浸漬物。在最后生產(chǎn)的過(guò)程中，須在適當(dāng)階段透過(guò)聚乙烯護(hù)套把鉛套和金屬帶接地。交聯(lián)聚乙烯電纜和乙丙橡膠絕緣海底電纜的大部分生產(chǎn)過(guò)程，除了擠壓及合成橡膠絕緣層的硫化過(guò)程外，大體上和紙絕緣鉛套電纜的制造過(guò)程相近，但不使用鉛護(hù)套。

敷設(shè)方式

海纜敷設(shè)主要包括電纜路由勘查清理、海纜敷設(shè)和沖埋保護(hù)三個(gè)階段。電纜敷設(shè)時(shí)要通過(guò)控制敷設(shè)船的航行速度、電纜釋放速度來(lái)控制電纜的入水角度以及敷設(shè)張力，避免由于彎曲半徑過(guò)小或張力過(guò)大而損傷電纜。其中，在淺灘段(南嶺側(cè))敷設(shè)時(shí)，電纜敷設(shè)船停在距離海岸4.5千米的地方，通過(guò)岸上的牽引機(jī)牽引，將放置在浮包上的電纜牽引上岸，電纜上岸后拆除浮包，使電纜下沉至海底。深海段敷設(shè)時(shí)，電纜敷設(shè)船釋放出電纜，使用水下監(jiān)視器、水下遙控車不斷地進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，控制敷設(shè)船的前進(jìn)速度、方向和敷設(shè)電纜的速度，以繞開(kāi)凹凸不平的地方和巖石避免損傷電纜。

在施工的最后階段，主要是對(duì)海底電纜進(jìn)行深埋保護(hù)，減小復(fù)雜的海洋環(huán)境對(duì)海底電纜的影響，保證運(yùn)行安全。在沙地及淤泥區(qū)，用高壓沖水產(chǎn)生一條約2米深的溝槽，將電纜埋入其中，旁邊的沙土將其覆蓋;在珊瑚礁及粘土區(qū)，用切割機(jī)切割一條0.6-1.2米深的溝槽，把電纜埋入溝槽，自然回填形成保護(hù);在堅(jiān)硬巖石區(qū)，需在電纜上覆蓋水泥蓋板等硬質(zhì)物體實(shí)施保護(hù)。

發(fā)展前景

海底電纜是實(shí)施出口質(zhì)量許可制度的產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)須按規(guī)定取得由國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫部門頒發(fā)的出口質(zhì)量許可證書(shū)，方可生產(chǎn)出口產(chǎn)品。

目前我國(guó)的大陸和臺(tái)灣島之間沒(méi)有直接的通信光纜連接，一般都是通過(guò)美國(guó)的海底光纜交換信息的，世界上的全球性的Internet互聯(lián)網(wǎng)都是通過(guò)海底通信光纜來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前正在準(zhǔn)備的“太平洋高速公路”海底光纜系統(tǒng)，長(zhǎng)度將達(dá)到兩萬(wàn)五千公里，聯(lián)結(jié)中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)等許多太平洋國(guó)家。

1866年跨大西洋海底電纜鋪設(shè)成功，實(shí)現(xiàn)了歐美大陸之間跨大西洋的電報(bào)通訊。時(shí)至今日，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展，海底管線的種類越來(lái)越多。按照用途，海底管道可以簡(jiǎn)單地分為輸油管道、輸氣管道、輸水管道等；海底纜線主要有通信光纜、輸電電纜、通信電纜等。