500kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘海底电缆工程技术

本书依据世界第一条交流500kV 交联聚乙烯（XLPE）海底电缆工程的研发、设计、建设、施工、运维等方面的成果，全面介绍了海底电缆工程技术的发展趋势，500kV XLPE海底电缆的选型设计技术、制造工艺技术、安装敷设技术和试验运维技术。全书共9章，包括海底电缆发展现状、海底电缆选型设计、海底电缆附件选型设计、制造装备及工艺、工程设计、敷设施工、试验、运维技术、架空—海底电缆混合线路继电保护。本书理论与工程实践相结合，图表等工程技术资料翔实。
本书可供从事海底电缆研发、设计、生产、建设、施工、运维的相关技术人员阅读使用，也可供电力专业广大师生阅读。

序
前言
第1章 海底电缆发展现状1
1.1 海缆输电技术发展历程1
1.2 国内外海缆工程现状3
1.2.1 欧洲地区3
1.2.2 海湾阿拉伯地区5
1.2.3 北美地区5
1.2.4 大洋洲地区5
1.2.5 亚洲地区5

第2章 海底电缆选型设计7
2.1 导体选型设计8
2.1.1 导体8
2.1.2 导体阻水9
2.1.3 导体电阻及其结构设计10
2.2 绝缘材料选型设计10
2.2.1 材料选型11
2.2.2 绝缘厚度设计11
2.3 半导电层材料选型设计13
2.4 金属套选型设计14
2.5 非金属内护套选型设计16
2.5.1 绝缘型和半导电型聚乙烯内护套性能对比16
2.5.2 舟联工程500kV海缆内护套选型18
2.6 金属铠装层选型设计18
2.6.1 各类金属铠装层结构对比19
2.6.2 舟联工程500kV海缆金属铠装层选型21
2.7 通信光纤选型设计23
2.8 舟联工程500kV海缆结构24

第3章 海底电缆附件选型设计26
3.1 工厂接头26
3.1.1 工厂接头结构设计27
3.1.2 工厂接头制作工艺29
3.1.3 工厂接头关键装备42
3.1.4 工厂接头试验验证46
3.2 修理接头49
3.2.1 修理接头结构49
3.2.2 材料选型50
3.2.3 电气连接设计52
3.2.4 机械保护设计55
3.2.5 防水密封设计63
3.2.6 安装流程65
3.2.7 修理接头试验验证68
3.3 终端71
3.3.1 终端结构设计72
3.3.2 材料选型72
3.3.3 内绝缘设计75
3.3.4 外绝缘设计77
3.3.5 电场设计78
3.3.6 安装流程80
3.3.7 试验验证81

第4章 海底电缆制造装备及工艺85
4.1 制造设备86
4.1.1 铜大拉机86
4.1.2 框式绞线机88
4.1.3 导体旋转加热托盘90
4.1.4 交联生产线及除气设备90
4.1.5 铅套挤包93
4.1.6 内护套挤出95
4.1.7 光纤复合及铠装96
4.1.8 储存和运输98
4.2 制造工艺99
4.2.1 导体绞制工艺99
4.2.2 绝缘工艺104
4.2.3 半导电阻水带绕包工艺106
4.2.4 绝缘除气工艺106
4.2.5 铅套挤出工艺110
4.2.6 内护套挤出工艺112
4.2.7 铠装及光缆填充工艺116
4.3 大长度海缆绝缘挤包工艺119
4.3.1 制约大长度海缆绝缘连续挤制的技术难点119
4.3.2 创新工艺措施119
4.4 大长度海缆铅套挤包工艺122

第5章 海底电缆工程设计124
5.1 路由选择124
5.1.1 路由选择的影响因素124
5.1.2 路由选择的原则127
5.1.3 舟山500kV海缆路由选择128
5.2 导体截面积选择和输送容量计算130
5.2.1 载流量计算方法131
5.2.2 舟山500kV海缆载流量计算134
5.2.3 舟山500kV海缆线路参数对输送容量的影响136
5.3 金属护套接地方式140
5.3.1 内护套绝缘要求140
5.3.2 舟山500kV海缆线路金属套感应电压141
5.3.3 舟山500kV海缆线路接地线选型144
5.4 电气参数及不平衡度145
5.4.1 电气参数计算方法145
5.4.2 舟山500kV海缆单回线路电气参数计算148
5.4.3 舟山500kV海缆双回线路电气参数计算152
5.5 暂态电压和过电压特性154
5.5.1 舟山500kV海缆线路电磁暂态仿真模型154
5.5.2 工频和谐振暂态电压160
5.5.3 短路及操作过电压162
5.5.4 雷电暂态电压165
5.5.5 过电压校核及绝缘配合裕度分析167
5.6 保护方案169
5.6.1 海缆敷设保护措施169
5.6.2 国内外海缆保护工程经验172
5.6.3 舟山500kV海缆保护方案设计174
5.7 载流量提升技术175
5.7.1 载流量提升方案及计算模型175
5.7.2 强迫水冷却仿真分析179
5.7.3 电缆沟回填土壤仿真分析181
5.7.4 电缆沟充水仿真分析182

第6章 海底电缆敷设施工185
6.1 施工装备185
6.1.1 敷设船185
6.1.2 转盘188
6.1.3 埋设机189
6.1.4 水下机器人190
6.1.5 辅助船只191
6.2 舟山500kV海缆线路敷设工法191
6.2.1 前期准备192
6.2.2 过缆作业193
6.2.3 现场准备193
6.2.4 海缆退扭193
6.2.5 海缆登陆194
6.2.6 海中段埋设施工195
6.2.7 管线交越段施工197
6.2.8 海缆保护197
6.2.9 质量检查与验收198
6.3 舟山500kV海缆线路敷设施工关键技术201
6.3.1 退扭技术201
6.3.2 接头制作净化房设计206
6.3.3 敷设船系泊稳定性设计210

第7章 海底电缆试验218
7.1 原材料试验218
7.1.1 电工用铜线坯218
7.1.2 导体半导电阻水带219
7.1.3 导体半导电屏蔽包带221
7.1.4 半导电屏蔽料222
7.1.5 XLPE绝缘料222
7.1.6 半导电缓冲阻水带223
7.1.7 合金铅224
7.1.8 沥青224
7.1.9 护套料225
7.1.10 聚丙烯绳226
7.1.11 光纤单元227
7.1.12 铠装圆铜丝227
7.1.13 硅橡胶材料227
7.2 半成品试验228
7.2.1 半成品电气性能试验228
7.2.2 生产过程中间检测试验229
7.3 成品试验232
7.3.1 成品试验条件232
7.3.2 例行试验233
7.3.3 抽样试验235
7.3.4 海缆系统型式试验239
7.3.5 成品海缆系统电气型式试验242
7.3.6 海缆系统预鉴定试验247
7.4 敷设安装后试验250

第8章 海底电缆运维技术253
8.1 智能监测253
8.1.1 海缆综合在线监测系统253
8.1.2 海缆故障在线诊断方法257
8.2 巡视检查265
8.2.1 海缆巡视项目265
8.2.2 海缆巡视周期和内容265
8.3 故障检测和定位267
8.3.1 海缆故障原因和类型267
8.3.2 海缆故障检测和定位268
8.4 应急处置274
8.4.1 应急响应机制274
8.4.2 联动响应机制274
8.4.3 应急保障措施274
8.4.4 工器具和备品备件准备274
8.4.5 应急抢修预案275

第9章 架空—海底电缆混合线路继电保护276
9.1 混合线路保护存在的问题276
9.1.1 混合线路重合闸276
9.1.2 混合线路故障测距277
9.1.3 线路参数不均匀277
9.2 舟山500kV混合线路智能重合闸技术278
9.2.1 整体技术方案278
9.2.2 关键技术指标279
9.2.3 柔性光电流互感器280
9.2.4 海缆差动保护281
9.2.5 保护装置研发282
9.3 舟山500kV混合线路保护行波测距技术283
9.3.1 基本原理283
9.3.2 行波波头检测方法285
9.4 舟山500kV混合线路保护装置的动模试验286
9.4.1 重合闸闭锁装置动模试验286
9.4.2 行波测距装置动模试验290
9.4.3 线路保护装置动模试验292

参考文献294
索引297