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[转载] 涨知识|海底电缆简史:海底两万里下的人类智慧

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发表于 2019-11-30 11:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
涨知识|海底电缆简史:海底两万里下的人类智慧

“电,这个赫拉克勒斯,当它还在摇篮时就已推翻了迄今为止的一切定律,破坏了一切行之有效的标准……正是这种小小的几乎无法感觉到的电火花——它昨天还只能在莱顿瓶里发出噼噼啪啪的声音,产生手指节骨那样一英寸长的电花,如今一下子获得了巨大魔力,能越过陆地、高山和所有的大洲。”

——斯蒂芬·茨威格《越过大洋的第一次通话》

《越过大洋的第一次通话》一文收入茨威格的名作《人类群星闪耀时》,书中记载了决定世界命运的14个瞬间。

“人类历史上最好的传记作家”斯蒂芬·茨威格,将世界上第一条跨越大洋的海底电缆铺设列为这14个瞬间之一:1858年,美国实业家塞勒斯·韦斯特·菲尔德在欧洲与美国之间成功铺设跨越大西洋的海底电缆,时任美国总统布坎南与英国女王维多利亚通过这条电缆,完成了越过大洋的第一次通话。1958年,美国邮政署发行了第一次越洋通话100周年纪念邮票。

在第一条跨洋电缆铺设成功的11年后,儒勒·凡尔赛开始创作《海底两万里》,彼时人类对于海洋的探索才刚刚起步。书写鹦鹉螺号的凡尔赛一定想象不到,在150年后的今天,海底电缆已经成为了现代生活中不可分割的一部分。技术不断迭代,人类用智慧与毅力在100余年的时间里用海底电缆将五大洲相连。

网络光纤、电话信号、电力……其实在海底深处,这些当下人类社会不可或缺的信号和能源,一刻不停地通过无数线缆默默传输着。根据海底电缆地图绘制机构TeleGeography公布的数据,在2016年至2020年期间,全球共部署了含计划在内的107个海底电缆系统,全长超过40万千米,总价值超过138亿美元。世界海底电缆地图2019版。图源:TeleGeography

为什么人类要花费这么大的精力在海底铺设电缆?它都有哪些作用?

海底电缆可分为海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合线缆三类。

海底通信电缆主要用于电话、网络等通信业。海底电力电缆主要用于水下传输大功率电能,与地下电力电缆的作用等同,只不过应用的场合和铺设的方式不同。海底光电复合线缆相较其他两种,具有占用空间小、弯曲性能优越、同设备适应性高、可拓展性强、施工方便等优点,代表未来的发展趋势。内容源自:前瞻产业研究院《中国电线电缆行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》

我国拥有1.8万余千米长的海岸线,沿海分布6000多个岛屿,沿海地区又是我国经济发达区域,沿海岛屿发展急需用电。由于建设电站成本高、周期长,再加上燃料供应不便且有污染等因素,中小型海岛的供电与通信都需要通过海底电缆来解决。1986年9月16日,连接福建省级电网与福建平潭岛的35千伏海底电缆正式并网送电。

就在今年11月14日,我国最长的35千伏无接头海底电缆接入浙江温州南麂岛变电站,标志着南麂岛电网孤网运行即将画上句号。

温州平阳县南麂岛是我国首批5个国家级海洋自然保护区之一,也是浙江省唯一没有接入国家电网的建制镇。长期以来,南麂岛的主要能源是岛外运来的柴油,柴油支撑着岛上的电力供应与机动车运行。

南麂岛与温州平阳的联网工程完成后,岛内将进一步打造“联网+现有微网”的智能电网,彻底解决制约岛内发展的能源受限问题。11月1日,海底电缆从“启帆9号”海缆施工船接入南麂岛。新华社记者 徐昱 摄

海底电缆如此重要,这些又重又长的“铁索”是如何铺设的呢?

这时我们就需要一个神器——电缆施工船。

铺设南麂岛海底电缆的施工船“启帆9号”是中国第一艘5000吨新型海底电缆施工船,也是世界上可承载海缆最重的海缆施工船。海底电缆铺设步骤可以总结为三步:“一吊二放三拖拽”。

“一吊”,首先,通过吊运的方式,施工船只装载成盘的海底电缆;

“二放”,其次,施工船只在距离岸边一定距离时向海中投放电缆,同时在投放的电缆上每隔一段距离固定上一个类似“救生圈”的浮力装置,使得投放的电缆漂浮在海面上;

“三拖拽”,最后,岸上的牵引装置将漂浮的电缆牵引至岸边并固定,在电缆上岸后拆除“救生圈”,使得电缆凭借自身重力下沉至海底。图源:《了不起的中国制造》

之后,铺设船只会沿着设计好的铺设路线“边走边放电缆”,同时利用水下监控设备实时反馈铺设情况,并根据工况对船只速度、方向及电缆下放速度进行调整,绕开凹凸不平的地方和岩石避免损伤电缆。海里有那么多的生物,海底电缆铺设好了怎么运维?

海底环境十分复杂,想要像陆地上的电网依靠人工巡检来维护是不可能的。这时就需要借助科技手段。

今年10月,国网福建电力申报的“海底电缆实时在线监测关键技术及应用”被评为福建省科学技术进步一等奖。由于省内铺设多条海底电缆与光电复合线缆,且海底运行环境复杂,海缆容易遭受海水、微生物等侵蚀,国网福建电力自2010年起开始研发海底电缆实时在线监测系统。2017年1月4日,福建福州供电公司员工通过海底电缆实时在线监测系统查看福建平潭110千伏海缆的运行情况。

现在,工作人员能够通过监测系统远程巡视海底电缆所在海域情况,确保海底电缆海域全天候、网络化安全监控。2012年以来,该系统帮助避免了多次海缆事故,减少经济损失1亿多元。

未来,这套系统在海上风电输送消纳、福建金门、妈祖电力联网上有十分广阔的推广前景。2017年7月12日,福建忠田村至湄洲岛海底电缆上岸现场。新华社记者 张国俊 摄

茨威格将电比喻为赫拉克勒斯——古希腊神话中的大力神。电如同大力神一样,完成了许多看似“不可能完成”的任务。

组织架设第一条跨洋海底电缆的菲尔德,在第一次越洋电话打通之前,他的海底电缆计划已经失败两次。菲尔德花费数十年的时间、投入十万余英镑,让浩瀚的大洋不再是通信不可逾越的天堑。第一条连接欧洲与美国的海底电缆示意图。图源:亨利·豪斯《美国人的冒险与成就》

人类探索海洋的历史由来已久,这样的征服欲似乎一直以来都刻在人类的基因里。如今,铺设一条海底电缆早已不是天方夜谭,人们转而开始追求更大传送量、更高效率、更多功能的复合电缆。

海底两万里下的光景,已经不只存在于科幻小说中。连接各个大陆的一条条海底电缆,见证着人类历史与智慧的变迁。

来源:电网头条客户端

作者:金雨双

责编:吴黎

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