（1．福建省电力勘测设计院 福建福州 350003；2．福州烟草罗源专卖局 福建福州 350600）
摘要：以莆田平海湾海上风电二期工程为背景，通过分析220kV海缆路径沿线不同的敷设环境，从而计算三芯或单芯交联聚乙烯绝缘海缆所需的截面，然后综合考虑海缆造价、线路走廊、施工费用等因素，建议采用经济技术合理的海缆型式，为国内类似工程海缆截面和型式的选择提供参考。
关键词：海缆；海上风电；截面选择；芯数选择；可靠性
1、引言
近年来海上风电如火如荼发展，风电场离岸线越来越远，由于风电场离岸线远，风电场容量较大，单机容量已达到6MW（未来两年将达到7MW和8MW），考虑到35 kV 电缆传输容量、电压降、功率因数等因素以及密集的集电线路对岸线附近养殖的影响较大等原因，大多采用二级升压的方案，即：在风电场附近孤岛或海上设置220kV升压站，风电场的35kV集电线路汇流至该升压站，然后通过若干回220kV海缆连接陆上升压站，实现并网，因此国内近年来随着海上风电的迅猛发展，对220kV海缆的需求出现了井喷式的增长，而220kV海缆的选型直接关系到工程投资、后期风电场的可靠运行及维护等方面，因此对220kV海缆的正确选型成为了每个风电运营商的重点考虑因素。
2、工程概况
莆田平海湾海上风电二期工程风能传输模式为通过35kV集电线路将风能集中送到离陆地约11km的鸬鹚岛220kV升压站，然后通过220kV海缆接入陆上220kV升压站并网，综合考虑远景输送容量，总输送容量暂按600MVA考虑。
220kV海缆路由简况如下：从鸬鹚岛升压站出线后，沿着进站电缆沟到达锚固井，然后沿着登陆沟下海，海床下平均埋深2m，到达大陆后，采用登陆沟的方式登陆，过锚固井后采用直埋方式进入陆上电缆沟，通过海陆缆过渡接头与陆缆对接，沿线存在六类敷设环境，描述如下：
（1）鸬鹚岛升压站出线段电缆沟，220kV海缆与8回35kV线路共沟敷设；
（2）鸬鹚岛侧220kV海缆与8回集电线路并排登岛，因为登岛点空间有限，浅滩段缆间距在海陆分界线处时收缩至2m，同时，该处为礁盘区需采用挖沟穿管保护，因此该处是海缆载流量的一个瓶颈；
（3）海水下埋深2m；
（4）陆地侧登陆段礁盘区采用挖沟穿管保护，缆间距10m；
（5）陆地侧过锚固井后，采用直埋接入电缆沟；
（6）陆地侧与陆缆对接段采用电缆沟敷设。
海缆总体运行环境条件见表1
3、截面选择
本文均依据IEC60287对所选海缆截面进行载流量计算，所选截面依据国内主流海缆厂家能够生产的海缆产品进行选择，单芯海缆的结构型式为铜芯交联聚乙烯绝缘铅护套铜丝铠装光电复合缆，三芯海缆的结构型式为铜芯交联聚乙烯绝缘分相铅护套粗钢丝铠装光电复合缆。
按照莆田平海湾海上风电鸬鹚岛220kV升压站远景输送容量600MVA的要求，经计算，电缆输送容量主要受两端登陆段直埋敷设环境控制，若采用单芯海缆至少需要2回（即：1回1600截面和1回500截面）海缆，若采用三芯海缆至少需要3回3*500海缆。
4、技术经济比较
海缆线路的造价主要由海缆及附件的设备费、海缆线路施工费、海缆线路海域占用费等构成，本工程采用单芯海缆或三芯海缆的线路造价初步比较见表2。
备注：相关费用取值参考以往工程经验取值，另外海缆单价随材料价格波动，表格中数据仅供参考。
分析表4-1，可得如下结论：
（1）3回三芯海缆3*500与2回单芯海缆（1*500+1*1600）相比，工程投资可降低约31%计7498.65万元。另外，增加1回海缆导致两端升压站内各增加1回GIS间隔，共增加费用约300万元。
（2）2回单芯海缆需要6条走廊，施工占用海域面积467.5 hm2，而3回三芯海缆仅需要3条走廊，占用海域面积319 hm2，可见3回三芯海缆比2回单芯海缆方案走廊数量减少了一倍，降低了海缆路由选择的难度，同时缩短了施工工期和施工难度；
（3）2回单芯海缆影响近海养殖面积和登陆点占用面积几乎是3回三芯海缆的2倍；因此采用三芯海缆，减少了近海养殖赔偿费和登陆点占地青赔费的同时，大大减少了工程施工阻力，降低了施工难度，缩短了施工工期；
（4）3回3芯海缆（共3根缆）相对于2回单芯海缆（共6根缆），缆的数量减少，占用海域面积小，其受捕鱼作业、锚损伤等概率较低；同时，假设均有1根缆受损害，3回3芯海缆方案，还能有2回海缆在运行，而2回单芯海缆方案，若是1600截面受损，则将导致三分之二的电力送不出去，影响面较大，因此采用3回3芯海缆大大提高了线路和风电场运行的可靠性。
综上所述，采用3回3*500三芯海缆方案技术经济均是最优的。
5、结论
通过对三芯和单芯缆各截面载流量计算，确定适合工程的海缆截面，最后从海缆单价、施工费用、占用海域面积、近海面积赔偿、施工工期等方面对采用三芯缆方案和单芯缆方案进行了技术经济比较，从文中分析可知采用3回3*500三芯海方案具有绝对的优势。
另外，影响海缆选型的因素还有海缆载流量优化措施、海缆保护、国内外海缆厂家生产能力、国内外施工敷设能力等方面，由于篇幅所限，这里不再赘述，相关研究见后续相关论文。
作者介绍：
吴聂根（1984.05.09），男，汉族，研究生，工程师，设计师，输电线路，福建省电力勘测设计院
林旭秋（1988.9.23），女；福州；汉；大学本科；助理经济师、管理员；项目管理、烟草专卖法律法规；罗源县烟草专卖局
论文作者:吴聂根1,林旭秋2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：截面论文; 回单论文; 电缆沟论文; 鸬鹚论文; 工程论文; 海上论文; 方案论文; 《电力设备》2017年第36期论文;