海洋工程电缆课程设计

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第2章 典型海洋工程电缆介绍

2.1 NEK 606中的RFOU和IEEE 1580中的Type P软电缆 2.1.1 电缆主要技术指标

①无卤、低烟、低毒(满足表1-1、表1-4要求)； ②成束阻燃(符合IEC 60332—3—22)； ③耐油泥(满足表2要求)；

④耐高温1250C；低温碰撞——35℃，低温卷绕——40℃： ⑤柔软、外径小、重量轻、易敷设； ⑥耐气候、高机械强度(表1-4指标)；

⑦优异电性能(绝缘电阻常数在20℃时不小于3670MΩ·km)。 2.1.2 电缆结构设计

根据设计的电缆性能指标确定电缆为耐高低温防泥浆海洋工程电缆，采用镀锡软结构导体交联聚烯烃绝缘无卤耐泥浆护套结构，电缆结构见图1。

图2-1 电缆结构

2.1.3 电缆设计选材

耐高低温防泥浆海洋工程用电缆需要在满足各种通用性能的前提下，改善电缆结构与用材，最终达到预设要求。为达到电缆柔软性易敷设的目的，导体采用高导电性的退火绞合软铜线，一般可用符合IEC60228的5类导体，特殊情况下也

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可考虑6类结构。

绝缘材料经过多次试制，选择了耐高温的无卤交联聚烯烃。同时由于无卤聚烯烃材料的密度相对较小，电气性能优越，机械性能良好，这就使得绝缘线芯外径较小，为成品电缆外径小重量轻创造了条件。综合考虑电缆结构和技术性能匹配后，耐低温、防泥浆、耐气候的要求就要靠护套材料来实现。为此，护套材料可采用以EVA为基料的无卤热固性材料SHF Mud，通过改性混炼，不但满足NEK606标准耐泥浆要求，更可实现耐低温、高机械强度的性能。

同时对于电缆的填充材料采用高阻燃无卤纤维，编织材料用镀锡软铜丝，覆盖率在90％以上，既增加电缆的柔软性和抗拉拽性，又具有屏蔽效用。而聚酯带绕包则使得护套容易剥离，方便敷设填料穿孔。 2.1.4 电缆工艺流程设计

根据电缆结构的设计要求，为保证电缆的技术性能，最终设计的电缆的生产工艺流程为：

拉丝—退火—镀锡—束绞—挤绝缘—火花检验—交联—成缆—挤内衬层—编织—绕包—挤护套—印字—交联—检验—入库 2.2 海洋工程用脐带电缆

电缆适用于海底挖沟、海底打捞、海底采矿、海洋勘探、海底机器人等以及大型海底旅游项目等海洋工程。 1. 执行标准

产品执行企业标准Q/ZL 23-2008《海洋工程用脐带电缆》。 2. 电缆型号、规格

电缆的型号、规格根据用户的实际使用要求确定。 3. 电缆使用特性

海洋工程用脐带电缆是一种集电力传输、数字信号和视频信号传输等以及气体或液体输送等多功能于一体的高技术综合型电缆。

⑴电缆的额定电压根据用户的实际需要确定，通常可为450/750V、0.6/1kV、1.8/3kV和3.6/6kV，电力传输功率大，能给海底动力设备提供强大的电力。

⑵电缆具有结构稳定、性能优良的电磁兼容设计，能确保电缆具有良好的信号传输质量。工作频率为1～100MHz。

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⑶电缆护套材料采用耐水性能优异的热塑性弹性体材料，机械强度高，耐磨性好，电缆的水密封性能优异。电缆具有高可靠性和耐用性。

⑷电缆的铠装层可设计成扭矩平衡性能好钢丝铠装结构，电缆具有良好的自然垂性，不易发生扭转。

⑸电缆的最小弯曲半径为电缆直径的10倍。 4. 典型电缆结构示意图

图2-2 海洋工程用脐带电缆

1—数字通信电缆屏蔽层； 2—数字通信电缆绝缘；3—数字通信电缆导体； 4—射频同轴电缆护套； 5—射频同轴电缆外导体； 6—射频同轴电缆绝缘； 7—射频同轴电缆内导体； 8—内动力线芯导体； 9—内动力线芯绝缘； 10—填充条；11—外动力线芯绝缘； 12—外动力线芯导体；13—外护套； 14—镀锌钢丝铠装内钢丝；15—镀锌钢丝铠装外钢丝。

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第3章 海底光缆和海底光电复合缆

3.1 海底光缆 3.1.1 海底光缆的一般要求1.寿命和可靠性要求高

海缆技术要求的最大特点是对使用寿命和可靠性要求很高(使用寿命一般要求为25年) 。这是由于人们难以寻找海中埋设的海缆，海缆链路的建设和维护既费时又昂贵，更主要的是海缆链路具有重要的战略意义，链路的中断将会导致经济的重大损失。

1. 机械和电气特性要求高

海缆的使用寿命和可靠性的较高要求体现为对机械和电气性能的要求上，总体上要求:

(1) 在敷设和维修操作过程中，海缆能经得起在布缆船船头上重复拖拉和布放，因此须采用合适的松弛度和适当的安全裕量而精确地布放在海床上;

(2) 能够承受海底环境条件，特别是耐流体静压、耐磨损、耐腐蚀及耐海底生物的侵蚀;

(3) 当被铁钩、锚或渔具钩住时，应不断裂，对拖网船拖网或船锚等引起的损坏有适当的防护;

(4) 能经受得住从深海中打捞时回收、维修和替换。 3.1.2 海底光缆的新特点

海底光缆新要求体现在以下几个方面。 1. 技术要求已规范化

虽然海底光缆是光缆产品中的一个大类，且价格昂贵，但其国家标准的技术规范却形成较晚，早期海缆的技术要求全由供需双方协商确定，没有整体思想，这限制了技术的全面发展，直到现在才形成国家标准的技术规范，GBPT1848022001 海底光缆规范，其主要技术要求如表2-2所示。

从表2-2要求可知，海缆机械性能要求固然很高但并不特殊，其短暂拉伸负荷与外径的比(这是衡量光缆抗拉性能的重要参数) 一般在2～6 kNPmm 之间，所有金属加强光缆的抗拉性能都在此范围。图2-2为一些海缆的典型结构。以上结构中，光纤松套管为不锈钢管(称为光纤不锈钢管) ，铠装钢丝为镀锌钢丝或P和锌铝镁合金钢丝，内外护套为高密度聚乙烯。有些双层铠装光缆的外护层(或称为外被层) 为沥青P聚丙烯绳。当需要有导体或信号线时，其采用铜丝或铜(铝) 带。对有岩石层的浅海域所用的光缆外护层还需有麻被。

另外，还有一种紧结构海缆，该海缆中的光纤单元是把光纤埋入于聚胺酯弹

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