2023漂浮式海上风电机组动态电缆设计导则

漂浮式海上风电机组动态电缆设计导则目 次总则 1术语 2基本规定 3基础资料 4气象 4海洋水文 4工程地质 5漂浮式基础与系泊系统 5风电机组及风电场电气 5其他 6电缆型式与截面选择 7导体材质 7绝缘 7护层类型 7芯数 7导体截面 8性能指标 8电缆构型设计与分析 9一般规定 9构型设计方法 9构型分析 9专用附件 11功能附件 11构型附件 11保护附件 11电缆敷设、支持与固定 12附录A扭转和抗拉测试 13附录B 弯曲刚度测试 15附录C 冲击测试 17附录D 挤压测试 19本导则用词说明 21引用标准名录 22条文说明 23总则求，制定本导则。66kV及以下的漂浮式海上风电机组动态电缆设计。关标准的规定。术语动态电缆 dynamiccable范围内移动的海底电缆。静态电缆 staticcable海底电缆。电缆构型 configuration浸没在水中的动态电缆从漂浮式基础连接端至海床触地端的线型特征。最大偏移 maximumoffset漂浮式基础在平面上偏离中心位置的最大距离，分为远端最大偏移和近端最大偏移。cablejointbetweendynamicandstaticpart确保动态电缆和静态电缆之间光电传输连续和机械承载有效过渡的装置。水文、地质、工程相关设备、海域规划、航道等基础资料为设计依据。动态电缆的设计使用年限应不小于所连接的漂浮式风电机组的设计使用年限。缆过渡装置。气象温度等观测资料。气象参证站资料应包括下列内容：参证站基本情况及历史沿革；30年历年年平均风速、风向、气温等资料；30年历年年最大风速、风向等资料；参证站与场址范围内测风资料同期的逐时风速、风向系列海洋水文潮汐资料应包括下列内容：工程海域附近参证站资料统计的多年平均高（低）潮位、历史极端高（低）潮位、潮差、涨落潮历时、潮型数和潮汐类型等；场址范围内至少连续一年的逐时潮汐观测资料，以及对应同期的参证站逐时潮位观测资料；20计水位等资料。波浪资料应包括下列内容：附近海洋站多年波浪观测统计得到的工程海域波高、波向、波周期、波型等波浪统计特征资料；场址范围内不少于一年的逐时波浪观测资料；各方向区间的极端高（低）潮位、设计高（低）潮位条件下的不同重现期的设计波要素。全未采集到观测数据的时间段。应采用已有观测数据对追算模型进行验证。海流资料应包括下列内容：场址范围内不少于一年的逐时海流观测资料；工程海域冬、夏季全潮多垂线同步水文观测资料；各方向区间的分层的可能最大流速，或各方向区间的表面的可能最大流速及沿水深变化的流速分布系数。标准《海上风力发电场设计标准》GB/T51308的规定。工程地质4.3.1 GB/T51308定。漂浮式基础与系泊系统漂浮式基础资料应包括下列内容：漂浮式基础设计；漂浮式基础预留的用于动态电缆悬挂和安装锚固装置的位置和型式。由漂浮式基础和系泊系统组成的整体漂浮式系统的资料应包括下列内容：整体漂浮式系统的静态坐标位置；漂浮式基础在各设计工况下的平均偏移及最大偏移；漂浮式基础的运动数据。漂浮式基础的运动响应特征参数，可由下列方式中的一种或多种给出：各设计工况下漂浮式基础六自由度运动时间历程；漂浮式基础六自由度运动传递函数；漂浮式基础的荷载传递函数及荷载、阻力计算相关数据及计算所使用的方法和条件。风电机组及风电场电气风电机组资料应包括下列内容：风电机组高压侧电压等级；风电机组高压侧开关柜等相关电气设备的额定短时耐受能力；风电机组在漂浮式基础上的安装位置及方式；风电机组预留的用于将动态电缆接入高压侧开关柜的路径。风电场电气资料应包括下列内容：风电场总平面布置图；风电场集电线路拓扑图；动态电缆的设计输送容量；动态电缆热稳定校验计算依据；与动态电缆连接的风电机组或升压站的基础设计图。其他4.6.1 4.1~4.5的内容外，还应包括下列内容：1 1:2000~1:10000全要素海图资料；场址海域海底管线、光缆、电缆、航标、沉船和障碍物等资料；海底管线、光缆、电缆附着的海洋生物情况；场址海域船舶交通管理系统（VTS）布设情况，船舶交通流航迹图以及场址海域附近港口，航道锚地及其附属设施，水上交通导、助航设施等。导体材质动态电缆宜采用铜导体。导体应采用阻水设计，宜采用非紧压绞合圆形结构。GB/T3953体》GB/T3956的规定。绝缘绝缘材料应采用无填充的抗水树交联聚乙烯。GB50217、《海底电力电缆输电工程设计规范》GB/T51190的规定。护层类型铠装层、外护套层。半导电屏蔽层可分为导体屏蔽层和绝缘屏蔽层，并应满足下列要求：导体屏蔽层应采用非金属材料；导体屏蔽层的材料允许工作温度应高于与其接触的绝缘层，并与绝缘层牢固地粘结。连接。金属屏蔽层可由铜带和铜丝组成，并应在整个电缆长度上保持连续性。分相护套层宜采用以聚乙烯为基料的半导体材料。内护套层宜采用聚乙烯。铠装层应满足下列要求：宜采用镀锌钢丝，也可采用其他不易腐蚀或镀有保护层的钢丝。应有两层或两层以上铠装结构，相邻层方向应异向绞合。芯数动态电缆宜采用三芯光电复合电缆。光纤宜综合考虑通信和电缆状态监测的需求。导体截面制器内、弯曲加强件内、锚固装置内等，导体截面宜按其中散热最差区段条件选择。导体截面应符合现行国家标准《电力工程电缆设计标准》GB50217电缆输电工程设计规范》GB/T的规定。性能指标最大轴向抗拉刚度、弯曲刚度、抗冲击能力、抗挤压承载力、疲劳性能等。A~D。一般规定动态电缆的构型可包括上升段、浮力段、下降段、尾段。动态电缆的构型在任意工况下应满足下列要求：任意点的曲率半径不应小于设计最小弯曲半径；任意点承受的荷载不应超过该点弯曲半径所对应的允许的最大安全工作荷载；不应与海床、漂浮式基础、系泊缆或其他可能对动态电缆造成损伤的物体发生碰撞、剐蹭；当漂浮式基础运动时，应满足任意方向的偏移要求。构型设计方法果。设计输入应包括设计寿命、电缆基本参数和使用要求。降段、尾段的长度、形状、起止位置。6.3要求时，应调整构型，并重新进行分析。动态电缆构型设计成果应包括下列内容：电缆性能参数；上升段、浮力段、下降段、尾段的长度、形状、起止位置。对构型有影响的附件的设计方案。构型分析6.3.1的各类工况的荷载组合进行分析。表6.3.1各类工况的荷载组合工况荷载组合正常工况功能荷载、环境荷载极限工况功能荷载、环境荷载偶然工况功能荷载、环境荷载、偶然荷载安装工况功能荷载、环境荷载、安装荷载析，并满足下列要求：强度分析时，应确保动态电缆任意点的最小弯曲半径不应小于设计最小弯曲半径，任意点承受的荷载不应超过该点最小弯曲半径所对应的允许最大安全工作荷载；刚度分析时，应确保动态电缆各截面的组合抗拉和抗弯能力、组合应力应变、组合刚度满足设计要求；疲劳类型应包括波致疲劳、涡激振动疲劳、安装疲劳；干涉分析时，应确保动态电缆上浮段、下降段不与海床、漂浮式基础、系泊缆或其他可能对动态电缆造成损伤的物体发生碰撞、剐蹭；稳定性分析时，应确保动态电缆尾段在与海床接触的部分在垂直方向上不发生上浮、下沉或侧向偏移。构型可采用计算模拟或模型试验的方法进行分析。动态电缆的设计最小弯曲半径应满足下列公式：

RacFRlcF

（6.3.3-1）（6.3.3-2）式中：MR——动态电缆的设计最小弯曲半径（m；ac——极限工况下动态电缆的最小弯曲半径（；c——偶然工况下动态电缆的最小弯曲半径（m；F6.3.3表6.3.3设计最小弯曲半径的安全系数工况安全系数极限工况1.5偶然工况1.25件和参数，当缺乏经验资料时，宜进行敏感性分析。功能附件能。GB/T51190可使用双相锚固。动态电缆敷设区域的海面上宜设置用于标记和警示的浮球。构型附件浮力块、重力块应采用非吸水性材料，且结构便于安装和拆卸。床上的系泊缆连接，夹具表面应做好防腐。保护附件用年限应不小于动态电缆的设计使用年限。宜在动态电缆与海床接触的位置设置弯曲限制器或防磨保护管。动态电缆的长度应考虑水下构型对电缆长度的影响。敷设顺序。上；待风电机组安装就位后，可直接由海底牵拉至漂浮式基础上。当动态电缆在穿越漂浮式基础的结构时，应尽量减少对结构性能的影响。GB50217、GB/T51190规范》GB/T的规定。附录A 扭和抗测试测试目的本方法适用于：测量电缆的轴向刚度；验证电缆在不同拉伸荷载下的扭转平衡；测量电缆在不同拉伸荷载下的扭转刚度；验证电缆在拉伸荷载下的失效模式。试样准备0.5m阻、绝缘电阻和光纤通断状态。测试程序测试前测试进行前，需要测量样缆的导体电阻和绝缘电阻，并检查光纤通断状态。测试组态A.1另一端与限制旋转自由度的拉力机拉杆连接。缆芯从锚固端伸出，便于测试。A.1扭转和抗拉测试示意图在样缆下方放置支撑，以防止样缆受到重力作用发生弯曲，从而确保拉力机护，避免人员伤害。测试步骤测试过程中，记录单根导体的电阻，直到测试结束。101%1小时。0.5米在降低样缆轴向拉力的过程中，其荷载降低步骤与加载步骤一致。23轮的轴向拉力测试.410°测试后测试结束后，为验证样缆的完整性，需要进行以下检查和测量：外观检查。绝缘电阻测量。导体电阻测量光纤通断状态检查。后处理将样缆从拉力机移除下来，检查拉伸荷载作用效果；同时对样缆的锚固进行解剖，以验证其完好性，相关数据和照片应有记录。附录B 弯刚度试测试目的本方法适用于验证电缆弯曲刚度的理论值。试样准备取样缆长度不小于5m，且无弯曲变形。测试程序测试组态C.1进行组装，一端用两套夹具固定在工作台作为固定端，另机上。图C.1弯曲刚度测试示意图测试步骤启动直线电机，此时样缆的活动端将变弯曲。样缆弯曲时的挠度通过直线电直线电机保持缩进直至电机的最小量程。四点弯曲测试形式能够在中间段行程纯弯曲行为，因此主要对中间纯弯曲部(3位移计)H1、H2、H3。测试结果根据试件纯弯段的曲率φ换算公式可得：8HH1H2）2L24(H

2 2H1

2

（B.3-1）1 2 2 2F，可计算得到电缆的弯矩为：MFL22

（B.3-2）

MEIzM

（B.3-3）附录C 冲测试测试目的本方法适用于验证电缆在不同冲击下的结果。试样准备取至少2.5倍节距的样缆，两端各预留1m用于测量导体电阻、绝缘电阻和光纤通断状态。测试程序测试前测试进行前，需要测量样缆的导体电阻和绝缘电阻，并检查光纤通断状态。测试组态0.5C.1所示。图C.1冲击测试示意图测试步骤将样缆标记位置③~0.75m移开冲锤，测量绝缘电阻、导体电阻和光纤通断情况并记录。将样缆标记位置⑤~1m，进行冲击；移开冲锤，测量绝缘电阻、导体电阻和光纤通断情况并记录。测试结果测试时，在试验中每次冲击过后，如果导体电阻、绝缘电阻超过标准或者光纤不通，则本次冲击能量即为电缆的抗冲击能力。测试后，对样缆进行外观检查和解剖；如果电单元、绝缘层或护套层等任意位置发生破坏，则发生破坏位置对应的冲击能量即为电缆的抗冲击能力。附录D 挤测试测试目的本方法适用于验证电缆在安装或维修期间是否能承受预期的挤压荷载。试样准备取样缆两段，每段至少5m，两端各预留1m用于测量导体电阻、绝缘电阻和光纤通断状态。测试程序测试前测试进行前，需要测量样缆的导体电阻和绝缘电阻，并检查光纤通断状态。测试组态1放入压溃测试设备，确保压板位置位于样缆的中心，移动压板位置0D.1所示。D.1两向挤压测试示意图2放入压溃测试设备，确保压板位置位于样缆的中心，移动压板位置0D.2所示。图D.1四向挤压测试示意图测试步骤连接导体电阻测试设备，组成一个实时监测导体电阻的回路。1220%为5mm每分钟，实时监测压板位移量。1m，再重复上述步骤。测试结果当前压力即为电缆的抗挤压承载力。本导则用词说明表示很严格，非这样做不可的：表示严格，在正常情况均应这样做的：引用标准名录包括所有的修改单本文件。《电力工程电缆设计标准》GB50217《海底电力电缆输电工程设计规范》GB/T51190《海上风力发电场设计标准》GB/T5130810kV（Um=12kV）kV（Um=126kV）交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件》中华人民共和国能源行业标准漂浮式海上风电机组动态电缆设计导则NB/TXXXX-202X条文说明编制说明《漂浮式海上风电机组动态电缆设计导则》NB/TXXXX-202X，经国家能源局XX年XX月XX日以第XX号公告批准发布。程设计的有关技术问题，依据国家、行业现行有关标准的规定。导则规定的参考。目 次1 总则 28基本规定 29基础资料 304.1 气象 304.2 海洋水文 304.4 漂浮式基础与系泊系统 30水下构型设计与校验分析 31一般规定 316.3 水下构型校验分析 318 电缆敷设、支持与固定 321 总则1.0.1求和方法，可作为漂浮式海上风电机组动态电缆设计的重要参考。1.0.3（DNV）《Floatingwindturbinestructures和美国石油学会（API）标准《RommnddPtieorlxiblePip（PIRP17B,