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海洋電纜簡介

海底電纜，是用絕緣材料包裹的電纜，鋪設(shè)在海底，用于電信傳輸。海底電纜分海底通信電纜和海底電力電纜。現(xiàn)代的海底電纜都是使用光纖作為材料，傳輸電話和互聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。

海纜分海底通信電纜和海底電力電纜。海底通信電纜主要用于通訊業(yè)務(wù)，費(fèi)用昂貴，但保密程度高。海底電力電纜主要用于水下傳輸大功率電能，與地下電力電纜的作用等同，只不過應(yīng)用的場合和敷設(shè)的方式不同。由于海底電纜工程被世界各國公認(rèn)為復(fù)雜困難的大型工程，從環(huán)境探測、海洋物理調(diào)查，以及電纜的設(shè)計(jì)、制造和安裝，都應(yīng)用復(fù)雜技術(shù)，因而海底電纜的制造廠家在世界上為數(shù)不多，主要有挪威、丹麥、日本、加拿大、美、英、法、意等國，這些國家除制造外還提供敷設(shè)技術(shù)。

制作材料

海底光纜的核心是由細(xì)如毛發(fā)的高純度光纖制作，通過內(nèi)反射來引導(dǎo)光沿著光纖的路徑前進(jìn)。海底電纜要能夠承受水下8公里處的巨大壓力，相當(dāng)于把一頭大象放在人的拇指所承受的重量。NEC公司所制造的深海電纜采用輕量的聚乙烯制作，整條電纜僅有17毫米的厚度。

制作過程

在海底光纜的制作中，光纖首先會(huì)被嵌入在類似果凍的化合物中，保護(hù)即使在與海水接觸的情況下電纜也不會(huì)損壞。然后將光纜裝入鋼管中，防止水的壓力將其破壞。接下來將其包裹在整體強(qiáng)度極高的鋼絲之中，并套在銅管之中，最后套上聚乙烯材料的保護(hù)層。靠近大陸架的海岸，海底電纜的鋪設(shè)通常采用輕質(zhì)電纜搭配強(qiáng)度更大的鋼絲，并覆蓋瀝青涂層以防止海水腐蝕。

容量

海底電纜最多可以搭載80Tbps的數(shù)據(jù)量，相當(dāng)于在一秒鐘內(nèi)傳輸4.7GB容量。

產(chǎn)品用途

海底通信電纜主要用于長距離通訊網(wǎng)、通常用于遠(yuǎn)距離島嶼之間、跨海軍事設(shè)施等較重要的場合。海底電力電纜敷設(shè)距離較通信電纜相比要短得多，主要用于陸島之間、橫越江河或港灣、從陸上連接鉆井平臺(tái)或鉆井平臺(tái)間的互相連接等。在一般情況下，應(yīng)用海底電纜傳輸電能無疑要比同樣長度的架空電纜昂貴，但用它往往比用小而孤立的發(fā)電站作地區(qū)性發(fā)電更經(jīng)濟(jì)，在近海地區(qū)應(yīng)用好處更多。在島嶼和河流較多的國家，此種電纜應(yīng)用較廣泛。

分類

海底電纜發(fā)展至今，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做出多種探索和嘗試，主要包括以下幾種型式：

1.浸漬紙包電纜。適用于不大于45kV交流電及不大于400kV直流電的線路。目前只限安裝于水深500m以內(nèi)的水域。

2.充油電纜。利用補(bǔ)充浸漬劑的方法消除電纜中的氣隙。當(dāng)電纜溫度升高時(shí)，浸漬劑膨脹，電纜內(nèi)部壓力增加，浸漬劑流入供油箱；電纜冷卻時(shí)浸漬劑收縮，電纜內(nèi)部壓力降低，供油箱內(nèi)浸漬劑又流入電纜，防止了氣隙的產(chǎn)生，故可以用于110千伏及以上線路。敷設(shè)于水深可達(dá)500m。

3.充氣式（壓力輔助）電纜。使用浸漬紙包的充氣式電纜比充油式電纜更適合于較長的海底電纜網(wǎng)，但由于須在深水下使用高氣壓操作，故此增加了設(shè)計(jì)電纜及其配件的困難，一般限于水深為300m以內(nèi)。

4.“油壓”管電纜。只適用于數(shù)公里長的電纜系統(tǒng)，因?yàn)橐褬O長的電纜拉進(jìn)管道內(nèi)，受到很大的機(jī)械性限制。

5.擠壓式絕緣（交聯(lián)聚乙烯絕緣、乙丙橡膠絕緣）電纜。適用于高達(dá)200kV交流電壓。乙丙橡膠較聚乙烯更能防止樹枝現(xiàn)象及局部泄電，使海底電纜更有效地發(fā)揮功能。

種類及應(yīng)用范圍

在小于45kV的交流電以及小于400kV的直流電線路中主要對(duì)浸漬紙包電纜加以應(yīng)用，500以內(nèi)的水深是現(xiàn)在限制的安裝水域；自容式充油電纜則在交流電線路或者高達(dá)750kV的直流電中得到應(yīng)用。因?yàn)榇朔N電纜屬于充油式電纜，所以可以將其豪無困難地敷設(shè)在水深高達(dá)500m的海域里。另外還有擠壓式絕緣電纜以及充氣式電纜，其中充氣電纜又稱為壓力鋪助電纜，屬于使用浸漬紙包的充氣式電纜，比充油式電纜更加適用于相對(duì)較長的海底電纜網(wǎng)，由于其需要使用高氣壓在深水下進(jìn)行操作，這無疑加大了設(shè)計(jì)配件與電纜的因難性，所以現(xiàn)在只限于在水深300以內(nèi)的海域使用。

發(fā)展歷史

1850年，人們?cè)诩尤R(法國)和多弗(英國)之間鋪設(shè)了世界上第一條海底電纜，1858年8月由塞勒斯-韋斯特-菲爾德創(chuàng)立的一家英國私人公司在愛爾蘭(歐洲)與紐芬蘭(北美洲)之間完成鋪設(shè)了第一條洲際海底通信電纜。

同陸地電纜相比，海底電纜有很多優(yōu)越性:一是鋪設(shè)不需要挖坑道或用支架支撐，因而投資少，建設(shè)速度快;二是除了登陸地段以外，電纜大多在一定測試的海底，不受風(fēng)浪等自然環(huán)境的破壞和人類生產(chǎn)活動(dòng)的干擾，所以，電纜安全穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，保密性能好。

1876年，貝爾發(fā)明電話后，海底電纜加入了新的內(nèi)容，各國大規(guī)模鋪設(shè)海底電纜的步伐加快了。1902年環(huán)球海底通信電纜建成。

1960年，世界上第一臺(tái)激光器問世，人們開始利用激光能在光導(dǎo)纖維中傳輸?shù)奶匦詠韨鬟f信息。

世界上有32個(gè)國家與地區(qū)通過海底光纜建立了最現(xiàn)代化的全球通信網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)進(jìn)行30萬路電話通話或數(shù)據(jù)傳輸。

海底光纜在中國也得到迅猛發(fā)展。1993年建成的中日海底光纜系統(tǒng)，可開通7560條電話電路。1997年在上海南匯又建設(shè)了一條天下無難事光纜(FLAG)，連接全球20個(gè)國家，可開通12萬條電話電路。我國開始建設(shè)中美、亞歐兩條光纜，總通信能力將猛增到132萬路。

操作方法

海底電力電纜的整個(gè)制造過程同一般電力電纜基本相同，但在電纜機(jī)械強(qiáng)度和防腐要求上有所特殊，并要求電纜長度盡量延長。以下簡述浸漬紙電纜和擠壓式絕緣電纜的制造過程。浸漬紙電纜首先用絕緣紙繞包線芯，而后真空干燥、浸油，完成導(dǎo)體線芯后，再包鉛套，此時(shí)須經(jīng)連續(xù)擠壓的過程。擠壓極長的電纜芯，屬于極為重要的步驟，須夜以繼日進(jìn)行。充油式電纜的導(dǎo)線芯從儲(chǔ)缸到壓鉛機(jī)之間，經(jīng)過一條虹吸輸送管，管內(nèi)注有除氣油，以反方向流向?qū)Ь€芯，以便隔絕線芯與空氣的接觸。導(dǎo)線芯包上鉛套后，需在旋轉(zhuǎn)式平臺(tái)上進(jìn)行盤線(倘若電纜屬于充油式或充氣式，則可以另行添加適量的金屬補(bǔ)強(qiáng)料)，再予電纜包上聚乙烯護(hù)套(擠壓聚乙烯護(hù)套也屬于連續(xù)性的作業(yè))，最后裹以二層鍍鋅鋼線的鎧裝，外復(fù)油麻浸漬物。在最后生產(chǎn)的過程中，須在適當(dāng)階段透過聚乙烯護(hù)套把鉛套和金屬帶接地。交聯(lián)聚乙烯電纜和乙丙橡膠絕緣海底電纜的大部分生產(chǎn)過程，除了擠壓及合成橡膠絕緣層的硫化過程外，大體上和紙絕緣鉛套電纜的制造過程相近，但不使用鉛護(hù)套。

敷設(shè)方式

海纜敷設(shè)主要包括電纜路由勘查清理、海纜敷設(shè)和沖埋保護(hù)三個(gè)階段。電纜敷設(shè)時(shí)要通過控制敷設(shè)船的航行速度、電纜釋放速度來控制電纜的入水角度以及敷設(shè)張力，避免由于彎曲半徑過小或張力過大而損傷電纜。其中，在淺灘段(南嶺側(cè))敷設(shè)時(shí)，電纜敷設(shè)船停在距離海岸4.5千米的地方，通過岸上的牽引機(jī)牽引，將放置在浮包上的電纜牽引上岸，電纜上岸后拆除浮包，使電纜下沉至海底。深海段敷設(shè)時(shí)，電纜敷設(shè)船釋放出電纜，使用水下監(jiān)視器、水下遙控車不斷地進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，控制敷設(shè)船的前進(jìn)速度、方向和敷設(shè)電纜的速度，以繞開凹凸不平的地方和巖石避免損傷電纜。

在施工的最后階段，主要是對(duì)海底電纜進(jìn)行深埋保護(hù)，減小復(fù)雜的海洋環(huán)境對(duì)海底電纜的影響，保證運(yùn)行安全。在沙地及淤泥區(qū)，用高壓沖水產(chǎn)生一條約2米深的溝槽，將電纜埋入其中，旁邊的沙土將其覆蓋;在珊瑚礁及粘土區(qū)，用切割機(jī)切割一條0.6-1.2米深的溝槽，把電纜埋入溝槽，自然回填形成保護(hù);在堅(jiān)硬巖石區(qū)，需在電纜上覆蓋水泥蓋板等硬質(zhì)物體實(shí)施保護(hù)。

發(fā)展前景

海底電纜是實(shí)施出口質(zhì)量許可制度的產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)須按規(guī)定取得由國家出入境檢驗(yàn)檢疫部門頒發(fā)的出口質(zhì)量許可證書，方可生產(chǎn)出口產(chǎn)品。

目前我國的大陸和臺(tái)灣島之間沒有直接的通信光纜連接，一般都是通過美國的海底光纜交換信息的，世界上的全球性的Internet互聯(lián)網(wǎng)都是通過海底通信光纜來實(shí)現(xiàn)的，目前正在準(zhǔn)備的“太平洋高速公路”海底光纜系統(tǒng)，長度將達(dá)到兩萬五千公里，聯(lián)結(jié)中國、美國、日本、韓國等許多太平洋國家。

1866年跨大西洋海底電纜鋪設(shè)成功，實(shí)現(xiàn)了歐美大陸之間跨大西洋的電報(bào)通訊。時(shí)至今日，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展，海底管線的種類越來越多。按照用途，海底管道可以簡單地分為輸油管道、輸氣管道、輸水管道等；海底纜線主要有通信光纜、輸電電纜、通信電纜等。