CN217282134U - 一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了海缆套管结构技术领域的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，包括埋设于海水高低潮位之间沙土层中的电缆套管，电缆套管两端分别衔接至海水区和电缆登陆沟，海下电缆的登陆段布设于电缆套管中，电缆套管内腔中利用沿电缆布设路径方向按照固定间隔设置的混泥土封堵块分隔为若干海水储存区，并且电缆套管的外壁上对应每个海水储存区均设置有渗水通道，海水每次涨潮，海水都会渗入电缆套管内，补充管内的海水，退潮后管内海水会慢慢渗透流失，但每次涨潮都会及时补充，因此，海缆始终处于流动的海水中，流动的海水能及时带走热量，使海缆几乎处于恒温的环境下，散热条件与海中段直埋段海缆比，效果更好。

Description

一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构

技术领域

本实用新型涉及海缆套管结构技术领域，具体为一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构。

背景技术

为了实现“碳达峰、碳中和”，中国海上风电发展迅猛，风场容量越来越大，离岸距离越来越远，所需要的海缆电压等级越来高，截面越来越大，海缆作为海上风电的大动脉，为了保证输出可靠性，一般要求海缆尽可能整根生产，而海缆登陆段的散热条件较差，载流量一般均要低于海中段，海缆的截面选择受登陆段控制，登陆段在整个海缆路径中所占的比例很小，由其导致海缆截面的整体放大显然是不经济的。

海缆的载流量主要受海缆自身损耗、外部环境温度、土壤热阻系数等条件控制，因此，在海缆的结构型式选定、外部环境温度和土壤热阻一定的情况下，考虑采取换土措施，降低热阻系数，加快土壤散热，提高海缆载流量，满足风电场输送容量要求，但该措施仅能将土壤热阻系数降低至1.2K·m/w，与海中段热阻系数0.7K·m/w相比，还是相差较大，而且高潮位以下，由于海水的冲刷影响，无法采用该方案，因此，高潮位以下的套管直埋保护段的散热问题至今无法解决。

基于此，本实用新型设计了一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，以解决上述问题。

实用新型内容

实用新型的目的在于提供一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，实用新型提供如下技术方案：一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，包括埋设于海水高低潮位之间沙土层中的电缆套管，所述电缆套管两端分别衔接至海水区和电缆登陆沟，海下电缆的登陆段布设于所述电缆套管中，所述电缆套管内腔中利用沿电缆布设路径方向按照固定间隔设置的混泥土封堵块分隔为若干海水储存区，并且电缆套管的外壁上对应每个所述海水储存区均设置有渗水通道。

优选的，所述电缆套管呈1～2°坡度倾斜状布设，贴近所述海水区的一端为低势端。

优选的，所述电缆套管由多个单元节首尾套接构成，单元节与单元节的套接处留置间隙形成所述渗水通道。

优选的，所述单元节一体结构的中间管以及位于中间管两端的大径球形端头和小径球形端头构成，所述小径球形端头的外径小于所述大径球形端头的内径。

优选的，所述大径球形端头和小径球形端头的端口直径均分别小于其内径大小。

优选的，所述单元节由结构对称的上下两半拼合构成，且所述单元节的对半面左右两侧设置有安装耳板。

与现有技术相比，实用新型的有益效果为：

本实用新型海下电缆登陆段的散热性保护套管结构在低潮位至高潮位段，待海缆敷设完毕，进行套管安装环节时，每隔若干距离，在中间的一节套管内采用混泥土填充封堵，待电缆套管和封堵安装完毕后，等待一次涨潮到来，套管内即储满水，然后将原沙土回填，原状恢复。采用本装置结构后，海水每次涨潮，海水都会渗入电缆套管内，补充管内的海水，退潮后管内海水会慢慢渗透流失，但每次涨潮都会及时补充，因此，海缆始终处于流动的海水中，流动的海水能及时带走热量，使海缆几乎处于恒温的环境下，散热条件与海中段直埋段海缆比，效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体铺设结构示意图；

图2为实用新型电缆套管的单元节对半面结构示意图；

图3为实用新型电缆套管的单元节剖面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-沙土层，2-电缆套管，21-单元节，211-中间管，212-大径球形端头，213- 小径球形端头，22-海水储存区，23-渗水通道，24-混泥土封堵块，3-海水区， 4-电缆登陆沟，5-海下电缆。

具体实施方式

下面将结合实用新型实施例中的附图，对实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于实用新型保护的范围。

请参阅图1，实用新型提供一种技术方案：一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，包括埋设于海水高低潮位之间沙土层1中的电缆套管2，电缆套管2两端分别衔接至海水区3和电缆登陆沟4，海下电缆5的登陆段布设于电缆套管2中，电缆套管2内腔中利用沿电缆布设路径方向按照固定间隔设置的混泥土封堵块24分隔为若干海水储存区22，并且电缆套管2的外壁上对应每个海水储存区22均设置有渗水通道23，海水每次涨潮，海水都会通过渗水通道23渗入海水储存区22，补充管内的海水，退潮后管内海水会慢慢渗透流失，但每次涨潮都会及时补充，因此，海缆始终处于流动的海水中，流动的海水能及时带走热量，使海缆几乎处于恒温的环境下，散热条件与海中段直埋段海缆比，效果更好。

电缆套管2呈1～2°坡度倾斜状布设，贴近海水区3的一端为低势端，符合电缆登陆沟4位置高于沙土层1的特点。

如图2-3所示，电缆套管2由多个单元节21首尾套接构成，本案中，单元节21采用球磨铸铁制造，单元节21具有一定的重量，采用节段式首尾套接的结构，可方便安装和搬运，单元节21与单元节21的套接处留置间隙形成渗水通道23，用于渗透海水；单元节21一体结构的中间管211以及位于中间管211两端的大径球形端头212和小径球形端头213构成，单元节21连接状态下，小径球形端头213嵌入下一个单元节21的大径球形端头212中，形成嵌套连接结构，小径球形端头213的外径小于大径球形端头212的内径，使得大径球形端头212和小径球形端头213套合后，能够留置出间隙形成渗水通道23；大径球形端头212和小径球形端头213的端口直径均分别小于其内径大小，使得大径球形端头212和小径球形端头213安装圆心重合套合后，两者有一定的重叠部分，使整个电缆套管2形成具有一定弯曲自由度的蛇形管道结构，即使后期布设路线有一定弯曲也不会造成连接处断层出现豁口；单元节21由结构对称的上下两半拼合构成，使小径球形端头213能够嵌入大径球形端头212，并且可方便后期局部拆卸维护，且单元节21的对半面左右两侧设置有安装耳板214，用于配合螺栓紧固上下两半单元节21。

工作原理实施例：

本实用新型要实现套管内海缆始终浸泡在海水中的关键因素是间距的设计，间隔的最大距离需根据登陆坡度换算，考虑浅滩施工不便，套管顶部的封堵的效果不理想，故考虑该间距内高差需小于电缆套管内径的一半，这样就可以保证高程低端蓄水高度还未达到管径时，海水已经基本淹没至高程较高侧的海缆，沟槽坡度需结合选用的电缆套管管径进行设计，具体步骤如下：

(1)根据选用的海缆外径，选择电缆套管内径。按照规程规定，电缆套管内径按2倍海缆外径，目前海上风电最常用的是三芯交流海缆，电压等级： 35kV、110kV、220kV、500kV、以及直流海缆，电压等级有±200kV、±320kV、±400kV、±535kV，其中35kV三芯海缆外径大约介于111mm～166mm，110kV 三芯海缆外径大约介于192mm～230mm、220kV三芯海缆外径大约介于为 244mm～277mm、110kV单芯海缆外径介于108mm～137mm之间，220kV等级的单芯海缆外径介于136mm～176mm、500kV等级的单芯海缆外径介于 153mm～184mm、直流海缆外径介于104mm～200mm，因此选用的套管内径介于216mm～554mm。

(2)坡度的设计：针对直埋敷设方式，埋深也是载流量的限制因素，综合考虑保护深度的需要，一般浅滩海缆的最浅埋深在1m左右。采用本专利设计后，可不考虑埋深的影响，但考虑土方，坡度的设计需结合登陆地形设计，根据经验浅滩段均较缓，坡度大概在1～2度左右，即每10米变化0.17米～0.35 米；

(3)间距的设计：按照该间距内高差小于电缆套管内径的一半的原则，坡度设计为1.2度，按照最小的套管内径(216mm)考虑，最大间距为5m(取整)，按照最大的套管内径(554mm)考虑，最大间距为13m(取整)；以上坡度、间距、海缆埋深可根据工程具体情况进行调整。

(4)海缆施工前，先根据海缆套管单元节结构预制混泥土封堵模块，该模块的高度为海缆套管单元节一半的高度，模块数量以工程需要为准；

(5)海缆登陆前，需按坡度挖好沟槽，沟槽深度不小于1m，沟槽宽度按1：1放坡开挖；

(6)待沟槽开挖完毕后，海缆开始登陆，并敷设至挖好的沟槽内；

(7)从低潮位端往高潮位端，开始安装电缆套管，按步骤S30照封堵间距5m的原则，以低潮位端第一节保护管为起点进行混泥土封堵，具体施工步骤为：

a、利用机械抬起海缆，让其离地适当高度；

b、安装半片海缆套管单元节和半片封堵模块；

c、将海缆放置于安装好的半片封堵模块内；

d、安装另一半封堵模块，将海缆夹装在封堵模块之间；

e、安装另一半海缆套管单元节，但螺栓不拧紧，并做好标记；

f、完成第一个5m区间和封堵的安装，开始第二个5m区间的安装；

g、待所有保护管安装完毕后，对标记好的需封堵的保护管灌注混泥土；

h、到此保护管和封堵安装结束；

i、等待一次涨潮，待退潮开始时，随着退潮同时回填原沙土，保证套管内此时已基本注满海水，恢复沙滩原有地貌，到此本方法施工结束。

基于上述实施例，本装置能够带来的技术效益有：

(1)在基本不增加造价的前提下，改善了登陆段海缆的运行环境，改善了海缆的散热环境，提升了海缆载流量30％，解决了登陆段海缆载流量瓶颈的问题，减小了整根海缆截面；

(2)登陆段在整个海缆路径中所占的比例很小，但以往工程由其导致海缆截面整体放大，导致工程投资大幅增加，采用本专利后可解决这个问题，可大幅降低工程投资，增加工程经济效益；

(3)本实用新型创造在未来远距离，大容量的海上风电中运用，由于海缆输送的电能巨大，登陆段海缆更需要良好的散热环境，本专利将更能体现其经济效益。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：包括埋设于海水高低潮位之间沙土层(1)中的电缆套管(2)，所述电缆套管(2)两端分别衔接至海水区(3)和电缆登陆沟(4)，海下电缆(5)的登陆段布设于所述电缆套管(2)中，所述电缆套管(2)内腔中利用沿电缆布设路径方向按照固定间隔设置的混泥土封堵块(24)分隔为若干海水储存区(22)，并且电缆套管(2)的外壁上对应每个所述海水储存区(22)均设置有渗水通道(23)。

2.根据权利要求1所述的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：所述电缆套管(2)呈1～2°坡度倾斜状布设，贴近所述海水区(3)的一端为低势端。

3.根据权利要求1所述的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：所述电缆套管(2)由多个单元节(21)首尾套接构成，单元节(21)与单元节(21)的套接处留置间隙形成所述渗水通道(23)。

4.根据权利要求3所述的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：所述单元节(21)一体结构的中间管(211)以及位于中间管(211)两端的大径球形端头(212)和小径球形端头(213)构成，所述小径球形端头(213)的外径小于所述大径球形端头(212)的内径。

5.根据权利要求4所述的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：所述大径球形端头(212)和小径球形端头(213)的端口直径均分别小于其内径大小。

6.根据权利要求3所述的一种利用潮水降温提升登陆段海缆载流量的结构，其特征在于：所述单元节(21)由结构对称的上下两半拼合构成，且所述单元节(21)的对半面左右两侧设置有安装耳板(214)。

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