一种海底电缆保护和埋深实时监测系统及施工方法与流程

本发明涉及海上风电开发，具体涉及一种海底电缆保护和埋深实时监测系统及施工方法。

背景技术：

1、伴随着海上风电场的蓬勃发展，场区内海底电缆损坏造成风机停机的故障时有发生，降低了风电场电力系统的稳定性，并造成了严重的经济损失。而且50％以上的海缆事故发生在风机基础附近，这是因为海缆在基础附近需要伸出海床，然后引上接入基础内部电气设备。因此，基础附近必然有一段海缆暴露在海床表面，视基础防冲刷设计的要求，暴露端长度一般在5-15m左右，且随着海床整体位移和局部冲刷的影响，长度仍有增加的趋势。工程中，一般采用弯曲限制器或者限弯器对暴露段海缆进行保护，但仍面临以下风险：

2、(1)对于潮间带风场，低潮时风机运维船螺旋桨容易直接打击在到弯曲限制器和海缆上，单单一层弯曲限制器很容易被击碎。对于来往船只较多的风场，场内抛锚和拖网作业拉扯海缆和弯曲限制器造成弯曲限制器拉断，海缆受损。

3、(2)随着暴露端长度增加，海缆和弯曲限制器在长期海况作用下左右摆动幅度增加，最终被硬质海床磨穿，尤其是基础采用抛石防冲刷的情况。

4、(3)同时还存在预警困难的情况，一方面海缆浸没在海水中，来往船只无法准确定位海缆走向，警戒避让更无从下手。另一方面，如果海缆暴露端长度增加，需要及时冲埋或者增加其他保护材料掩埋。但目前海缆掩埋状态只能通过定期检查确认，如潜水员探摸或者三维声纳扫测，成本高，且反馈不及时。

5、由此，在暴露段海缆遇到上述情况时，往往会因此造成在不知情的情况下海缆受损，且相对受损坏风险较大，导致出现风机停机的故障发生，影响风电场的送电稳定性。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于，提供一种可为海缆暴露段提供防护，且对海缆暴露段提供警戒的保护监测系统。为此，本发明采用以下技术方案：

2、一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，在海缆敷设至海上风机的暴露段上设置弯曲限制器，该保护监测系统包括保护段部分、运行状态监测系统和警示浮体；所述保护段部分内部形成与所述弯曲限制器相配合的保护通道，在所述保护通道上设置分段式设置刚性的电缆保护笼，并在相邻所述电缆保护笼之间相互连接设置柔性过渡段，同时所述电缆保护笼上设置与所述弯曲限制器外表面连接配合的限位件，以此形成可随所述弯曲限制器一同形变的活动式防护状态；所述运行状态监测系统包括分位设置在所述电缆保护笼与所述警示浮体上的监测部件和信号发射器；同时在所述警示浮体与所述电缆保护笼之间连接设置第一索链，以使所述警示浮体呈水平漂浮状态漂浮于海面上。

3、进一步地：所述电缆保护笼包括沿所述弯曲限制器铺设方向设置的若干个轮毂，并在相邻的所述轮毂之间连接围绕在所述保护通道外围的支撑管。

4、进一步地：所述柔性过渡段设置将相邻所述电缆保护笼连接的第二索链，且所述第二索链之间连接设置连接网，以形成对所述保护通道的围护。

5、进一步地：所述监测部件设置于所述电缆保护笼上与海底土体接触的点位区域。

6、进一步地：所述轮毂外表面设置防滚动的限制区。

7、进一步地：所述轮毂内开设有贯通所述保护通道的连接孔；所述限位件包括可与所述连接孔连接配合的杆体，并在所述杆体上设置锁止件，所述锁止件的端部设置与所述轮毂外表面相配合的锁止挤压部位，同时所述杆体的端部设置与所述弯曲限制器相配合的卡板。

8、进一步地：所述警示浮体内预留设置储存空间，在所述储存空间内放置信号采集器，且所述信号采集器与所述监测部件之间连接设置信号线。

9、进一步地：所述警示浮体上表面铺设有太阳能电池板，并在所述警示浮体内设置与所述太阳能电池板连接的蓄电池，以对所述运行状态监测系统供电。

10、进一步地：所述警示浮体周围设置防撞护舷，同时在所述警示浮体底部设置浮筒。

11、本发明的第二目的在于，提供一种配合保护监测系统进行海底安装和海上警示的施工方法。为此，本发明采用以下技术方案：

12、一种海底电缆保护和埋深实时监测系统的施工方法，具体步骤如下：

13、s1：在所述海缆敷设至风机侧并预留足量的所述海缆，并对此段所述海缆安装所述弯曲限制器，随后根据所述海缆登陆风机所需的长度确定所述电缆保护笼安装位置，并进行所述电缆保护笼的安装；

14、s2：在所述海缆被牵引至风机侧，所述保护段部分完全下水后，安排潜水员下潜利用高压水枪进行冲埋，保证所有所述监测部件埋入土体并使其与土体表侧保存足够的间隔，同时将所述信号线从所述电缆保护笼上引出，由潜水员带出水面；

15、s3：在施工船甲板上组装所述警示浮体，将所述信号线与所述信号采集器连接，将所述警示浮体放入水中，通过多根所述第一索链与所述电缆保护笼相连；

16、s4：调整所述第一索链使所述警示浮体处于水平漂浮状态即可。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明通过电缆保护笼增加暴露段海缆保护的机械强度，并且还可为有效减少海缆和弯曲限制器的自由滚动状况；而且通过警示浮体警告来往船只下设海缆，注意避让；另外通过海缆埋深状况的运行状态监测系统实时监测提醒运维团队对暴露段海缆进行及时处理，从而进一步确保暴露段海缆和弯曲限制器完整和防损坏情况。

技术特征：

1.一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，在海缆敷设至海上风机的暴露段上设置弯曲限制器(4)，其特征在于：该保护监测系统包括保护段部分、运行状态监测系统(2)和警示浮体(3)；

2.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述电缆保护笼(1)包括沿所述弯曲限制器(4)铺设方向设置的若干个轮毂(12)，并在相邻的所述轮毂(12)之间连接围绕在所述保护通道外围的支撑管(13)。

3.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述柔性过渡段设置将相邻所述电缆保护笼(1)连接的第二索链(15)，且所述第二索链(15)之间连接设置连接网(16)，以形成对所述保护通道的围护。

4.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述监测部件(21)设置于所述电缆保护笼(1)上与海底土体接触的点位区域。

5.根据权利要求2所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述轮毂(12)外表面设置防滚动的限制区(122)。

6.根据权利要求2所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述轮毂(12)内开设有贯通所述保护通道的连接孔(121)；所述限位件(14)包括可与所述连接孔(121)连接配合的杆体(142)，并在所述杆体(142)上设置锁止件(141)，所述锁止件(141)的端部设置与所述轮毂(12)外表面相配合的锁止挤压部位，同时所述杆体(142)的端部设置与所述弯曲限制器(4)相配合的卡板(143)。

7.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述警示浮体(3)内预留设置储存空间(31)，在所述储存空间(31)内放置信号采集器(23)，且所述信号采集器(23)与所述监测部件(21)之间连接设置信号线(22)。

8.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述警示浮体(3)上表面铺设有太阳能电池板(25)，并在所述警示浮体(3)内设置与所述太阳能电池板(25)连接的蓄电池(26)，以对所述运行状态监测系统(2)供电。

9.根据权利要求1所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，其特征在于：所述警示浮体(3)周围设置防撞护舷(33)，同时在所述警示浮体(3)底部设置浮筒(32)。

10.一种海底电缆保护和埋深实时监测系统的施工方法，其特征在于：用如权利要求1-9任一所述的一种海底电缆保护和埋深实时监测系统进行海上施工，具体步骤如下：

技术总结
本发明提供了一种海底电缆保护和埋深实时监测系统，在海缆敷设至海上风机的暴露段上设置弯曲限制器，该保护监测系统包括保护段部分、运行状态监测系统和警示浮体；所述保护段部分内部形成与所述弯曲限制器相配合的保护通道，在所述保护通道上设置分段式设置刚性的电缆保护笼，并在相邻所述电缆保护笼之间相互连接设置柔性过渡段，同时所述电缆保护笼上设置与所述弯曲限制器外表面连接配合的限位件，以此形成可随所述弯曲限制器一同形变的活动式防护状态。本发明通过电缆保护笼增加暴露段海缆保护的机械强度，并且还可为有效减少海缆和弯曲限制器的自由滚动状况；而且通过警示浮体警告来往船只下设海缆。

技术研发人员：余学佳,严舒豪,沈侃敏,冯卫江,孙长江,张文龙,董雪,王海宇
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14