基于光纤传感的管桩海缆登陆段冲刷监测研究及风险评估项目
109
完成单位:国家能源集团东台海上风电有限责任公司,上海安馨信息科技有限公司,国华(江苏)风电有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2025-J-1-***
登记年份:2025
发布时间:2025-07-22
成果主要完成人
苏志国、王 林、刘士名、王海龙、汪文东、史二祯、赵 瑞、安博文、王大元、游 鹏
项目概况
海底电缆承担着海上风电场的电力传输和通信控制任务,是海上风电场的命脉通道。海缆通常敷埋于2~3米深的海床中,到达桩基基础附近时,从海床中出来,加装弯曲限制器后进入桩基喇叭口,接入海上升压站或风机电气回路。正常情况下,完成施工的海缆利用桩基基础锚固点进行固定,通过敷埋弯曲限制器进行过渡入泥,最终敷埋至预设深度的海床中,确保整条海缆处于安全工作环境中。桩基基础的出现,改变了海洋洋流路径。受海底复杂地形、洋流和潮汐等因素影响,随着桩基投运时间的延长,底部出现冲刷掏空现象,紧附着桩基的海缆也会因为冲刷裸露出来。当海缆裸露长度足够长时,冲刷引起的振动导致海缆在喇叭口中心夹具处受力晃动、在海床甚至嵌岩上摩擦,其疲劳损伤乃至绝缘层破损等不可逆等现象必将发生。风机区间段海缆由于洋流冲刷也出现裸露,裸露导致水生物附着腐蚀,同时增加船锚损伤风险。
桩基冲刷及海缆裸露的实时监测尚无先例,此前部分风场通过多波束、侧扫等方式进行水下勘察,根据扫测图像评判桩基冲刷程度及海缆裸露情况,但仅能反应作业期间数据,缺乏实时性。由于扫测成本较高、风险较大,风场每年扫测次数有限,一般一年才进行一次,这也是海缆安全运行的潜在风险。
本项目针对桩基基础处海缆冲刷裸露以及桩基础之间由洋流冲刷造成的海缆敷埋深度变化问题,对海缆冲刷长度和敷埋深度进行精确计算和定位,通过桩基冲刷、海缆裸露情况及其趋势分析,评估海缆运行潜在风险,为制定海缆运维策略提供技术支撑。项目研究成果属于国内外首创,产生发明专利2项、软著1项,发明中文核心论文2篇。
本项目具有可推广性,可在不改变海缆结构的条件下实施,系统建设成本低,具备实时连续在线和全线路的高精度监测特点,可长期监测和使用。已成功在国华江苏东台四期H2和五期H1风电场开展应用。两个风电场合计监测23条海缆,125台风机,监测线路总长达368.6公里。两个风电场实施后的每年经济效益达619万元。


