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2008. 7 上海. 海底电缆的发展前景与技术探索. 周厚强 宁波东方集团有限公司. 2008 电线电缆论坛 —— 聚焦市场与技术（电力与新能源）. 提纲. 国内市场 国际市场 东方的现状 解决的技术问题 技术探索（举例光缆的设计与用途）. 前言. 海底电缆 是敷设在海底及河流 水 下用的 电缆 ，分海底 通信电缆 和海底 电力电缆 。由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程，从环境探测、海洋物理调查，以及电缆的设计、制造和安装 , 都应用复杂技术，因而海底电缆的制造厂家在世界上为数不多。目前我国应用的海底电力电缆部分仍然需要进口.
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2008. 7 上海 海底电缆的发展前景与技术探索 周厚强 宁波东方集团有限公司 2008电线电缆论坛——聚焦市场与技术（电力与新能源）
提纲 • 国内市场 • 国际市场 • 东方的现状 解决的技术问题 • 技术探索（举例光缆的设计与用途）
前言 海底电缆是敷设在海底及河流水下用的电缆，分海底通信电缆和海底电力电缆。由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程，从环境探测、海洋物理调查，以及电缆的设计、制造和安装,都应用复杂技术，因而海底电缆的制造厂家在世界上为数不多。目前我国应用的海底电力电缆部分仍然需要进口
一、XLPE海底电力电缆的市场情况 • 我国是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的海域和18000公里长的海岸线，沿海分布有6000多个岛屿，在浅海大陆架蕴藏着丰富的海底油田和天然气，沿海又是我国经济发达区，国内沿海岛屿发展急需用电，由于建设电站成本高、周期长，再加上燃料供应困难等因素，故此，对中小型海岛的供电、通信（尤其是军用保密通信）都需要通过海底电缆来解决。
面对国际日趋完善的海底电缆系统，国内目前的4～5家海底电缆生产企业，因受技术水平、企业条件方面的制约，不能完全满足市场的需要。我国目前尚未完全解决浙江、山东、福建、江苏、广东等省的沿海岛屿上存在的缺电问题，一定程度上阻碍了当地经济的发展，影响了国防建设。根据国家目前海底电缆的建设状况及沿海经济建设规划的需求，海底电缆建设及应用范围将会相应扩大。面对国际日趋完善的海底电缆系统，国内目前的4～5家海底电缆生产企业，因受技术水平、企业条件方面的制约，不能完全满足市场的需要。我国目前尚未完全解决浙江、山东、福建、江苏、广东等省的沿海岛屿上存在的缺电问题，一定程度上阻碍了当地经济的发展，影响了国防建设。根据国家目前海底电缆的建设状况及沿海经济建设规划的需求，海底电缆建设及应用范围将会相应扩大。
沿海城市岛屿市场 • 拥有1.8万公里长的海岸线，6000多个大小岛屿 • 2006年用量约为500km，到2010年预计需求量为900km • 国际上岛国甚多，尤其是东南亚大小岛国更多，同时经济也相当发达，新一轮经济的发展促使海洋、岛屿的利用大大递增
海上石油开采给海底电缆带来广阔的市场 • 海洋石油开发将迎来一个高速发展期，计划在2010年前使海洋石油的开采规模达到2003年的两倍 • 海洋石油开发一是解决平台与陆地之间电力传输和通信传输，另外是采油时用的动力传输和信号传输，这使海底电力电缆的使用量逐渐增加，同时为了适应环境要求在海底电力电缆的基础上开发的多用途脐带缆的量也随即猛增
据了解，各类每座海上石油平台上电缆的用量是：自升式平台150km，半潜式平台180km，采油平台200km，生产平台200km，生活平台100km。最近，韩国为俄罗斯建造的一座特大型海上石油平台，共用各类电缆大约900km。我国每年新建、维修海上石油平台需要用各类电缆13000km，约有15%的海缆采用光电复合海底电缆和海底电力电缆，保守估计使用各种型号规格海底电缆约2000km。据了解，各类每座海上石油平台上电缆的用量是：自升式平台150km，半潜式平台180km，采油平台200km，生产平台200km，生活平台100km。最近，韩国为俄罗斯建造的一座特大型海上石油平台，共用各类电缆大约900km。我国每年新建、维修海上石油平台需要用各类电缆13000km，约有15%的海缆采用光电复合海底电缆和海底电力电缆，保守估计使用各种型号规格海底电缆约2000km。
海上风力发电及输电用海底电缆 • 在陆地上风电快速发展的同时，风能利用的新的领域－海上风电悄然兴起，世界上很多国家制订计划开发海上风电场。 • 建设海上风电场是目前国际新能源发展的重要方向，也将是我国风电产业发展的“方向中的方向”。中国目前已有近百家陆上风电场，到2006年总装机容量约260万千瓦，2007年有望达到500万千瓦，但海上风力发电场建设才刚刚起步。预计到2020年风力发电总装机容量将达到3000万千瓦。对于海底电缆来说，其在海上风力发电及输电上的应用拥有广阔的市场前景，预计2010年市场需求量近1000km。
河流湖泊等水下电缆市场 • 由于改造江河、湖泊以及水库大坝的需要，水下电缆应用越来越广泛，主要分布在长江、黄河、怒江、钱塘江、珠江等市场，2006年海底电缆的用量约为300km，到2010年市场需求量约为400km。
国际市场 • 我国海底电缆的应用早于19世纪末期。但110kV的海底电缆还是使用充油电缆或进口交联聚乙烯电缆，其中国外进口产品占中国市场的50％以上，其中110kV及以上产品一直为国外企业垄断，直到去年东方生产。 • 东南亚各国如日本、韩国、菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、越南、泰国、缅甸等目前还不具备海底电缆的生产能力，不少本地区域性海底电缆工程从西欧引进光电复合海底电缆，耗费巨大。 • 世界上海底电缆使用量的40%左右是由耐克森公司生产，也是中国5家海底电缆生产企业的3倍以上，从而使耐克森公司成为世界海底电缆最大生产基地，其大部份的市场在欧洲。
小结 • 通过以上的分析可以看出，光电复合海底电缆和海底交联电缆的需求近来增长较快，未来需求看好。2006年我国沿海电网、海上平台海底电缆用量超过2000km，到2010年预计海底电缆需求量为4000km。再加上海外市场的需求，到2010年海底电缆的市场需求量约为6500km。
宁波东方电缆股份有限公司海底电缆研究与应用现状宁波东方电缆股份有限公司海底电缆研究与应用现状 • 宁波东方电缆目前是国内海底电缆专业化生产企业之一，历时几年的时间，成功研发35kV光电复合海缆、110kV光电复合海底交联电缆，目前已经建成国内最大的海底电缆研发生产基地，曾被邀请参加南方电网220kV海底电缆国产化招标。宁波东方成功研制开发并大批量生产110kV光电复合交联聚乙烯绝缘海底电缆后，产品投入舟山与宁波联网工程，运行情况得到国家电网的肯定。在研究过程中，用先进的高端技术和可靠的产品质量，迅速开拓国内市场并得到广泛应用，打破了国外企业垄断中国高端海缆市场的局面。
取得的成绩 • 宁波东方电缆创举了国内光电复合交联聚乙烯绝缘海底电缆史上的三个第一：（1）第一家能够生产110kV最高电压等级交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆，大批量投放市场并有效运行；(2)生产出中国第一根35kV 3*300mm2最大截面交联聚乙烯绝缘光电复合海底电缆；(3)生产出中国单根无接头最长的110kV 1*500mm2交联聚乙烯绝缘海底电缆。
重点解决的问题 • 6-110kv全系列海缆软接头开发 (导体焊接为例) • 大长度海缆内外屏蔽及绝缘无缺陷挤制技术 • 大长度海缆无缺陷压铅和无缺陷护套挤制技术 • 联合成缆技术 • 光纤通讯复合单元结构研究
软接头 在电缆制造过程中,采用一定的方法,把电缆各部分连接在一起,把两段或几段电缆,连接成为一根电缆,连接处的性能达到一定要求,满足电缆运行的结果,外径及各部分的尺寸和电缆本体相差不大,这种接头处理的方式叫软接头。
独特的优势 • 1、团队与技术优势。 • 2、海缆生产销售的规模优势。 • 3、区域优势。 • 4、积极组建国家级海底电缆研究中心为打造海底电缆生产基地建筑好研发平台。
国内外海缆技术状况 • 海底电缆技术被世界各国公认为是一项困难复杂的大型技术工程，无论是电缆的设计、制造、施工均远远地高于其它电缆产品，其中包括电缆长度、电缆接头和电缆寿命在内的一些关键技术指标，决定于电缆的设计、制造与安装水平。
海底电缆技术要求高、难度大，而且随着经济的不断发展，对海底电缆的电压等级需求也越来越高。以前多为35kV，现在多采用110kV。导体截面越来越大。如原长岛海底电缆截面仅95mm2，现在已要求1200mm2，广东汕头电力局南澳岛海底电缆单根长9km，电压等级110kV，截面为300mm2。海底电缆技术要求高、难度大，而且随着经济的不断发展，对海底电缆的电压等级需求也越来越高。以前多为35kV，现在多采用110kV。导体截面越来越大。如原长岛海底电缆截面仅95mm2，现在已要求1200mm2，广东汕头电力局南澳岛海底电缆单根长9km，电压等级110kV，截面为300mm2。 • 由于受海底高压电力电缆制造长度的限制，质量风险大、水密性能要求高等因素，世界上只有法国耐克森公司、意大利比瑞利公司、ABB公司、日本藤仓等公司已经成功研制开发该产品。
我国海底电缆的应用早于19世纪末期。但110kV的海底电缆还是使用充油电缆或进口交联聚乙烯电缆,其中国外进口产品占中国市场的50%以上，其中110KV及以上产品一直为国外企业垄断。我国海底电缆的应用早于19世纪末期。但110kV的海底电缆还是使用充油电缆或进口交联聚乙烯电缆,其中国外进口产品占中国市场的50%以上，其中110KV及以上产品一直为国外企业垄断。 • 在海底电缆在技术上，国外比国内成熟。国内在技术水平上，还远远不能与国外同行相比，特别是大长度海缆制造技术. • 220kV及以下光电复合海底电缆、海底交联电缆技术，国际没有研制,目前国内还正在开发之中。
国内厂家生产技术水平将快速发展 • 目前国内主要生产海底电缆的厂家为五家：宁波东方电缆股份有限公司、上海腾仓电缆有限公司、湖北永鼎红旗电气有限公司、山东汉河电缆有限公司、中天科技。 • 中国海缆市场和生产工艺技术正处于一个快速发展的时期，这与我国经济社会、国防、能源等领域的发展都是息息相关的。各电缆生产企业如能抓住机遇、自主创新，利用自己有利的条件发展有优势的海缆产品，不但能够在国内市场占有一席之地，也很有可能充分发挥国内成本优势，进军国际市场。
海底电缆的技术探索 • 我们积极利用承担国家科技支撑计划项目的机会，汇聚了国内外电缆行业的知名专家，从很方面对海缆进行了深入的研究 • 一、导体阻水的研究； • 二、电缆接地的研究； • 三、光缆复合的研究； • 四、铠装层的研究；
探索 • 五、大长度生产装备的研究； • 六、电缆试验的研究； • 七、电缆抢修接头的研究； • 八、生产装备的研究； • 九、材料的研究； • 十、海底电缆敷设及安全运行的研究。
重点难题 • 着重解决材料因素制约光电复合海底交联电缆生产的瓶颈，着重攻克高等级聚乙烯绝缘高分子材料的配方及制造工艺，聚乙烯专用料的结构参数; • 同时研究电缆磁场应力消除材料和技术； • 研制生产电缆专用关键装备，满足大长度光电复合海底交联电缆生产，解决生产大长度高电压光电复合海底交联电缆的工艺技术，生产出单根长度最长5-8km的光电复合海底交联电缆；
攻克光电复合海底交联电缆的接头技术，研发220kV光电复合海底交联电缆注塑交联型软接头工艺技术及电缆附件；解决光电复合海底交联电缆安全敷设和安全运行问题，研制出确保海缆敷设及安全运行智能保障系统。攻克光电复合海底交联电缆的接头技术，研发220kV光电复合海底交联电缆注塑交联型软接头工艺技术及电缆附件；解决光电复合海底交联电缆安全敷设和安全运行问题，研制出确保海缆敷设及安全运行智能保障系统。
通过攻克制约光电复合海底交联电缆发展的高等级聚乙烯绝缘高分子材料、生产大长度高电压等级的光电复合海底交联电缆工艺技术与关键装备、光电复合海底交联电缆软接头及海缆敷设与电缆安全保障的技术难点，着重解决制造电力输送“动脉”的材料、关键装备、工艺技术及网络安全保障的关键技术问题，使光电复合海底交联电缆在技术应用上得到质的飞跃。通过攻克制约光电复合海底交联电缆发展的高等级聚乙烯绝缘高分子材料、生产大长度高电压等级的光电复合海底交联电缆工艺技术与关键装备、光电复合海底交联电缆软接头及海缆敷设与电缆安全保障的技术难点，着重解决制造电力输送“动脉”的材料、关键装备、工艺技术及网络安全保障的关键技术问题，使光电复合海底交联电缆在技术应用上得到质的飞跃。
与上海电缆研究所联合开发申报项目 • 国家科技支撑项目: 220kV及以下光电复合海缆、海底交联电缆及生产装备开发 • 正在联合申报国家863项目脐带电缆
光电复合海缆中光缆的设计及最新用途 • 光电复合海底电缆、海底交联电缆由于安装在环境复杂的海底，长期受到海浪冲击、海水腐蚀、礁石等意外撞击及许多未知因素（轮船铁锚、海底旋窝、地震、海啸）影响，故此，光电复合海底电缆、海底交联电缆的制造技术一直为世界公认的大型复杂的技术工程
影响因素 • 光缆或光电复合缆的设备成本和工程造价昂贵，每公里达到了100万元以上，因此一旦遭受破坏，将造成极大的经济损失，而频繁发生的锚泊事件对海底光缆的破坏一直困扰着有关部门，成为电力系统急需解决的重大科技难题 • 现代光通信系统不仅要求在链路出现故障的时候能够及时发现，更希望安全预警系统能够提前发现意外情况的发生部位，以便及时切换链路，保证信息安全。因此要求通信安全预警系统能够对威胁安全的事件进行实时监测和精确定位，迅速的控制威胁事件的发生。
1、产品结构设计 • 要实现光电复合海缆的大长度生产，光缆单元设计、光电缆复合位置的设计、软接头技术开发等是关键，另外导体阻水、大长度内外屏蔽及绝缘无缺陷挤制、无缺陷压铅和无缺陷护套挤制等也是研究的主要内容。
本设计的特点是将光缆单元放置在绕包的垫层中，当电缆受到外界的挤压时，光缆单元受内护层的保护而不会被压扁，绕包结构保证了弯曲时有一定的位移，从而保证了光纤的传输性能；光缆单元采用不锈钢套管，既方便实用又安全可靠；此外，整根电缆的结构大大节省了制造和敷设费用，既能用于传输电力，又可用于传输通信信号，用途广泛。本设计的特点是将光缆单元放置在绕包的垫层中，当电缆受到外界的挤压时，光缆单元受内护层的保护而不会被压扁，绕包结构保证了弯曲时有一定的位移，从而保证了光纤的传输性能；光缆单元采用不锈钢套管，既方便实用又安全可靠；此外，整根电缆的结构大大节省了制造和敷设费用，既能用于传输电力，又可用于传输通信信号，用途广泛。
3、预警系统设计 • 光电复合海底电缆外部安全预警和定位系统将利用光电复合海底电缆中的光通信单元，在不影响该系统本身通信的前提下，利用缆内空闲的光纤或者波分复用通道，通过自主研制的外围设备（和清华大学及宁波诺可电子科技发展有限公司合作开发），实现对外部威胁事件的预警和定位。该系统将在控制单元（型号4211），处理单元（型号3211），前端感应单元（型号2211）和后端感应单元（型号2221）的硬件和主机系统软件（DHPS软件）上完成自主的开发和产品定型。
（1）基于双向共光路光纤干涉仪的基本结构，采用传统通信光缆，构建传感光学系统；采用高速AD转换模块和DSP数字处理技术，构建信号采集和预处理子系统，结合神经网络算法，建立典型事件的模型数据库，根据数学仿真和实验研究的结果修正模型，最后结合现场试验结果，建立和修正可实际应用的模式识别软件子系统，实现一套可实际运行的具有抗误报和定位功能的光纤通信安全预警和定位系统。（1）基于双向共光路光纤干涉仪的基本结构，采用传统通信光缆，构建传感光学系统；采用高速AD转换模块和DSP数字处理技术，构建信号采集和预处理子系统，结合神经网络算法，建立典型事件的模型数据库，根据数学仿真和实验研究的结果修正模型，最后结合现场试验结果，建立和修正可实际应用的模式识别软件子系统，实现一套可实际运行的具有抗误报和定位功能的光纤通信安全预警和定位系统。
（2）基于单模光纤拉曼散射效应，采用大功率超窄脉冲光源技术和温度无关的光纤分光滤光技术，构建低损耗的光学检测系统，结合高速数据采集和处理技术及自主研发的算法软件，实现对大长度光电复合缆的运营温度检测。（2）基于单模光纤拉曼散射效应，采用大功率超窄脉冲光源技术和温度无关的光纤分光滤光技术，构建低损耗的光学检测系统，结合高速数据采集和处理技术及自主研发的算法软件，实现对大长度光电复合缆的运营温度检测。
预警系统设计指标 • 报警响应：响应时间<4s；定位精度：50m；误报率：≤2次/年；防范距离：50km；分布式温度监测，达到指标:分布式检测距离>4km，空间分辨率<1米，温度检测范围:-15度~100度，温度检测精度：优于+-1度。
本电缆的设计不仅提供了电力传输和通信信号传输，而且，把把报警和监控融为一体，做到提前预警、准确定位。本电缆的设计不仅提供了电力传输和通信信号传输，而且，把把报警和监控融为一体，做到提前预警、准确定位。 • 同时，电力安全保障系统的应用将给电力、通信、电线电缆行业带来一场革命性的变革，从而使电力、通信网络设计，电缆结构设计上有颠覆性的变化。
目前进展情况 • 已经生产出样机,正在调试和数据采集阶段
意义 • 大长度光电复合海底电缆市场需求潜力巨大。通过本产品的研究开发并实施后，对海底电缆生产的上下游产业发展有着积极的推动作用。 • 安全预警及定位系统是电力网络安全运营的保障，中国各种网络铺设长度超过10亿公里，各种保密通信网络也在上千万公里，网络安全是目前国家提倡的重点领域研究课题之一，故此安全保障系统应用前景广阔。
本项目的工作得到了上海电缆研究所、国家电线电缆检测中心、行业协会等机构以及行业内的许多专家的大力支持，我们才取得了一点成绩，在此非常真诚的感谢本项目的工作得到了上海电缆研究所、国家电线电缆检测中心、行业协会等机构以及行业内的许多专家的大力支持，我们才取得了一点成绩，在此非常真诚的感谢 • 大家看到我刚才提出的问提很多需要大家一起努力攻关，希望今后更加支持和关心东方，取得更大的成绩。
