平台间海底电缆维修技术浅谈

摘要：海底电缆故障维修一直是海洋工程中的难点之一，它涉及海洋工程、电气、通信等多类问题，且通常时间要求较紧、施工风险较大，因此在工程施工中具有较大的难度。文章结合工程实践经验，简单介绍了如何使用光时域反射仪进行海缆故障点的测量及定位，并根据故障点情况制定维修方案进行海缆修复。

关键词：海底电缆；故障点；定位；维修

进入21世纪，海底电缆应用越来越广泛，特别是在海洋工程、跨海通信、风电并网和新能源开发等领域。海底电缆是敷设在海底及河床上的电缆，根据用途可分为通信光缆、电力电缆、光电复合缆、脐带缆和动态缆。海底电缆拥有水密性好、抗腐蚀、抗干扰能力强、稳定可靠等特点，在电力传输和跨海通讯领域具有其他任何手段无法替代的优势。

海底电缆在铺设及使用中存在诸多风险，可能出现故障或损坏。本文简单阐述了海洋平台间海底电缆（光电复合缆）的维修方法，希望为今后平台间海底电缆维修项目提供一定借鉴。

一、海底电缆故障点的测量

在海缆维修过程中，故障点的测量和定位是最为关键的技术。海缆故障点的探测方法很多，常用的方法有光时域反射仪（OTDR）测试法、电压测试法、电容测试法、线路监控系统测试法等，目前较为常用的是光时域反射仪测试法。

光时域反射仪（OTDR）通过发送光脉冲进入输入光纤，由于受到散射粒子的散射，或遇到光纤断裂面产生菲涅尔反射，利用光束分离器将其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光送入接收器，再变成电信号并随时间的变化在示波器上显示。

光时域反射仪（OTDR）测试法适用于光缆损伤点测试，该方法精度高非常高。

目前海底电缆多为光电复合缆，而光缆是其相对薄弱的环节，海缆损伤多表现为光缆损伤，所以在海缆修复中一般多采用光时域反射仪（OTDR）测试法进行光缆故障点测量。

二、海底电缆故障点的定位

利用光时域反射仪测出的数值是故障点距岸端的距离，实际海缆故障位置还需要进一步的定位。

通常在海缆敷设施工中进行打点记录，结合平台端海缆剩余量、水深及光纤缠绕富余度等信息便可估计出故障点定位打点记录KP=m值：

KP=m=-b-c-d

式中：a为平台端测试光纤至断点距离，b为平台端海缆剩余量，c为海底至平台护缆管距离，d为KP=0点至平台护缆管距离，n为光纤缠绕富余度。这种方法可以大致估计出海缆故障点位置，其偏差在施工中可以忽略不计。

三、海底电缆故障点的维修

根据海缆测试后可得出海缆故障点位置或故障段长度，便可制定海缆维修方案。按照海缆受损情况的不同、维修方式不同，可将海缆维修方案分成如下两类：

（一）预留余量法

海缆敷设是一项高风险的作业，敷设中由于各方面原因（恶劣气象、海底障碍物、设备/船舶故障等）都可能造成海缆敷设中受损。敷设中海缆受损，若海缆富裕度较大可满足维修要求，一般采用预留余量法进行海缆维修，其步骤大致如下：在海缆两侧进行测试，确定海缆损伤情况；计算维修损伤点所需的海缆长度；继续进行海缆铺设，在损伤点后以“M”形式按计算要求预留一定长度海缆，维修所需预留量长度一般取2.5倍水深；完成余量预留后，继续并完成海缆铺设；完成后，再次进行海缆测试，确认损伤情况；打捞损伤段海缆，在损伤段中间位置进行切断，在切断点向两端进行光纤测试；向起始端一侧进行损伤段海缆切除，直至海缆机械性能和光学性能良好后，封头、标记沉入海中；同样切除另一侧海缆损伤段，直至此侧海缆机械性能和光学性能良好；拖拉具有预留量侧海缆沿路由前进，使预留段海缆与另外一侧海缆具有一定的搭接距离；打捞另外一侧海缆，使两端海缆具有至少3米的搭接量，进行海缆修复连接，包括动力缆连接及光纤熔接；海缆修复连接完成后，进行两端测试，测试结果良好后，下方海缆入水；最后进行维修段海缆保护或冲埋。

（二）损伤段替换法

海缆投入使用后，如果因保护不利或外界因素也可能导致海缆损坏，这些损伤主要是由于船锚钩挂或电力击穿等原因造成的。若海缆路由较长且损伤位于路由中间段，一般采用损伤段替换法进行海缆修复，具体步骤如下：在海缆登陆端两侧进行测试，确定光缆损伤情况；根据损伤点信息，计算维修损伤点需要的海缆长度；订购维修所需的海缆，注意需要预留一定的余量；维修船前往海缆损伤点就位，打捞损伤段海缆至甲板切断或进行水下切断；向一侧进行损伤段海缆切除，直至此侧海缆机械性能和光学性能都完好后，封头，标记沉入海中；打捞另外一侧海缆损伤端，进行损伤段海缆切除，直至此侧海缆机械性能和光学性能良好；将备用海缆与一侧海缆进行搭接，连接完成后铺设此段海缆入水，直至另外一侧海缆头入处，使两侧海缆具有一定的搭接距离；打捞另外一侧海缆，使两端海缆具有至少3米的搭接量，进行海缆修复连接，包括动力缆连接及光纤熔接；完成后，打捞另外一侧海缆搭接点，进行修复连接；在平台端进行光纤测试，测试结果良好后，下放海缆入水；最后进行维修段海缆保护或冲埋。

四、结束语

本文从技术层面简单介绍了利用光时域反射仪进行海缆故障点的测量、定位及维修的基本方法，对今后海缆维修工程具有一定的指导意义，但目前海缆维修方法还并不成熟，如何高质量、高效率、低成本的完成海缆修复工作，仍是我们今后需要研究的课题。

参考文献：

1、陆国梁,缪国兵,罗勇.B-OTDR在海底光缆制造与施工维护中的应用[DB/OL].通信世界网,2007-01-09.

2、陶新华.从海底缆的机械性能试验看光单元内铠装的必然性[DB/OL].黑基网,2009-07-31.

（作者单位：海洋石油工程股份有限公司）