海底電纜
海底電纜(submarine cable)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?,F(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)。全世界第一條海底電纜是1850年在英國(guó)和法國(guó)之間鋪設(shè)的。中國(guó)的第一條海底電纜是在1988年完成。
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。
海底電纜的用途
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。
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。
海底電纜型號(hào)分類
1、從結(jié)構(gòu)上看,主要分為三芯海纜和單芯海纜,中低壓線路使用三芯海纜居多,高壓線路使用單芯海纜居多。
2、從功能上看,半個(gè)世紀(jì)前,海纜只有單純的電能傳輸功能,現(xiàn)在的海纜集成了兩種功能,有效地實(shí)現(xiàn)了電能和信號(hào)在同一根纜線上傳送。
3、從絕緣組成看,分為充油絕緣海纜和擠出塑料絕緣海纜。
4、從負(fù)荷類型看,分為直流海纜和交流海纜,直流海纜特點(diǎn)是損耗小,易于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離輸電,但直流海纜的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)并不豐富,直流換流站等配套建設(shè)費(fèi)用高昂,交流海纜損耗大,但運(yùn)維技術(shù)成熟,配套建設(shè)費(fèi)用小,因此海纜線路設(shè)計(jì)者們通常要進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的權(quán)衡,實(shí)現(xiàn)效益最大化。
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。
自容式充油電纜:適用于高達(dá)750kV的直流電或交流電線路。由于電纜為充油式,故可以毫無(wú)困難地敷設(shè)于水深達(dá)500m的海域。
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。
“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。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)。
海底電纜斷了如何修復(fù)?
海底光纜的修復(fù)非常復(fù)雜,茫茫大海,要找到幾千米深處的不到10厘米的光纜,還要判斷故障點(diǎn),仿若大海撈針。
首先,得用OTDR儀器找到故障點(diǎn),判斷斷點(diǎn)具體位置,再派出水下機(jī)器人(ROV)在斷點(diǎn)處剪斷光纜,接著將光纜的兩端拉到在船上進(jìn)行熔接。這個(gè)熔接過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,因?yàn)樾鑼?duì)光纜里的頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖一根一根熔接。
完成光纜熔接后,將修復(fù)好的光纜拋入海中,并對(duì)其進(jìn)行"沖埋",即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝,再將修復(fù)的海底光纜"安放"進(jìn)去,這一過(guò)程也由機(jī)器人完成。