海泡电缆管(挪威海底电缆断裂，内外自带三层“保护膜”，为何还是被破坏？)

Posted 2023-06-01

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海泡电缆管(挪威海底电缆断裂，内外自带三层“保护膜”，为何还是被破坏？)

继俄罗斯向欧洲输送天然气的“北溪-1”和“北溪-2”管道发生神秘泄漏后，挪威的海底电缆又因不明原因发生断裂。

和天然气的输送管道不同，海底电缆不仅发挥着输送能源的作用，还是稳定通信服务、金融网络的重要渠道。但离谱的是，自去年以来挪威的海底电缆频繁发生断裂，2021年11月、2022年1月均发生过一次，而在自然条件下海底电缆不大可能被破坏。

海底电缆：究竟有什么作用？

海底电缆简称海缆，是指铺设在海床内部或表面的电缆，传输介质被致密的绝缘材料包裹。海缆的规格有粗也有细，近海的电缆更粗，深远海的电缆更细（和环境扰动强度有关），现代电缆的常见直径为25mm，每公里重约1.4吨。

根据功能划分，海缆可分为电力电缆和通信电缆，前者多用于海上风电等项目的电力输送，铺设距离较短，后者则用于连接不同国家和地区的通信，范围和长度远超电力电缆。

自1850年代第一条海底电缆铺设开始，全球电缆的建设规模、设计理念不断发展，目前的电缆不再局限于单一功能，光纤-电力的复合型电缆可同时实现传输电力和信号的功能，其内部既有导体又有光纤。

据估计，海底电缆承载了全球95%以上的数据传输和国际语音，它的优势很难被其他通信方式所取代。和传统的无线电报相比，海底电缆可实现长距离语音通信，安全性更高，而且不容易被拦截。

和卫星通信相比，海缆通信的优势也一目了然：性价比更高，通信容量更大，传输速度更快。这是因为海缆传输的信号是光束而非电流，通信载体是由玻璃制成的光导纤维，单条光纤直径仅为0.1mm，重量轻，质地软，数百条光纤集束制成光缆，增加了通信容量。光束以全反射的方式传递，损耗低，几乎可实现瞬时通信。

此外，海缆通信还不受电磁干扰，传输信号稳定，可靠性高，制作光纤的原材料（石英）也非常廉价。有诸多优势傍身，海缆工程自然受到了各国重视，建造规模从20世纪90年代迅速扩大，如今全球已建成完善的海缆通信网络。

欧洲是世界海缆铺设密度最高、规模最大的地区之一，错综复杂的海缆线路组成了互联网数据的“水下大动脉”。在这当中，挪威的海缆又是欧洲网络数据的重要拼图，断裂事故产生的影响不容小觑！

海缆自带三层“保护膜”

海底电缆在通信领域具有无与伦比的地位，铺设环境又决定了其经常受到海底洋流的冲击、海底物质的摩擦。因此，海缆的设计非常讲究，在出厂时就自带保护层。

以目前主流的光纤-电力复合电缆为例，其核心部位是导体和光纤。其中，导体要求导电性能良好，一般由铜或铝制成。相比之下，铜的载流能力优于铝，选用铜导体还可降低铅、钢丝等外层材料的使用量。

但在相同的传输容量下，铜导体电缆的成本是铝导体电缆的1.1~1.8倍，铜的材料成本更贵。但即便如此，多数制造商仍选择铜作为供电导体，由此也可看出，海缆的质量比经济性更受重视。

说起质量，关键还是要看三大防护层：绝缘-屏蔽层、防护层以及铠装层。

1，绝缘-屏蔽层。绝缘材质包括交联聚乙烯、乙丙橡胶，前者的应用最为广泛，英文缩写为XLPE。该材料是含有有机过氧化物的高级聚乙烯，比普通聚乙烯更耐热、耐腐蚀。

除了绝缘层，导体和光纤外还包裹着屏蔽层，如导体屏蔽、绝缘屏蔽。据调查，多数制造商选用三层供挤和干式交联管制造交联聚乙烯电缆，为导体构成了“导体屏蔽-绝缘-绝缘屏蔽”系统，形成稳定的介质界面，屏蔽效果颇为理想。

2，防护层。海底电缆的内部和外部都有防护结构，内部有金合铅套、半导体PE护套，能保护金属免受腐蚀和磨损。内护套多采用聚乙烯材料，有的款式也添加炭黑的半导电聚乙烯料，制造出聚合物护套。

外层的防护结构同样也有多种材质组合，如：橡胶棉布带、PP内垫层、沥青层以及PP外被层。其中，橡胶棉布带的标称厚度为0.1mm，内垫层厚2.0mm，沥青层厚0.5mm，外围层厚4.0mm。外层防护与海水直接接触，抗腐蚀能力强，为方便水下辨识，外被层普遍带有颜色标记。

3，铠装层。除了绝缘和防护材质，铠装也是海底电缆的关键构件。所谓铠装，是由青铜、黄铜、铜或铝等金属按电缆的延伸方向以一定的节距绞制而成，常见的有1~2层。因而，铠装层具有金属的结构强度，可为海底电缆提供机械保护。

有了这三层防护，海底电缆可经受大部分海底环境的考验，正常使用寿命可达15~20年。除了材质本身的耐磨、耐蚀防护，工程人员还通过埋设、沟槽、穿管以及覆盖的方式保护电缆，主流的埋设保护是将电缆埋在海床2.5~3.0m深处，最大限度减少了自然因素的影响。

只有在极少数情况下，海缆才可能会被破坏，比如：鲨鱼啃咬，地震、海啸等灾害。但上述因素的发生率很低，并不是电缆破坏的主要原因。

科学家曾对大西洋和加勒比海的海缆维修事故进行过统计，结果显示：在1959~1996年间，所有电缆事故中自然故障的占比不到9%，有90%以上的电缆事故都和人为活动有关。

造成电缆故障的人为因素，多见于拖网渔船作业、船只抛锚，当然，也不排除有人蓄意破坏。真正棘手的是，海底电缆铺设环境隐蔽，缺少水下监控证据，一旦被人为破坏就难以修复，也很难找出罪魁祸首。

海底电缆出现故障，维修究竟有多难？

海底电缆的维修是海洋工程中最大的难点之一。相对陆上电缆而言，海底电缆的维修时间更紧迫，施工风险大，受天气、海域深度影响显著，维修成本高出几十至数百倍。

海缆维修的第一步就是要找到断裂点。故障定位一般选用万用表、兆欧表检测故障电缆的对地绝缘电阻、相间电阻，初步判断故障的性质。然后再用光时域反射仪（OTDR）或扩频时域反射仪（SSTDR）等测量故障点，初步推断出断裂点距离平台或陆地的相对距离。

第二步是派遣维修船只前往故障预测点，抛锚就位，在断点附近放置标记浮标。关键性的程序是利用带有刚性尖头的抓斗在海床上来回拖拽，“耙地式”打捞电缆。接着将故障电缆用浮标绑定出水，用同样的方式捞出另一端的电缆，两端电缆在甲板上完成对接。

接下来的过程和陆地电缆的维修大致相同：切除故障点，进行导体直流电阻测量、绝缘测量、耐压试验，确定无故障后再连接接头。

最后一步是检验接好的海缆，确保绝缘性能、通信质量。根据维修要求，接入海缆的长度比原先的故障海缆更长，最后呈U字型铺设在海底。

在电缆维修方面，挪威显然积累了丰富的经验，加上断裂点距离平台较近，海水深度适宜，预计几天至一周就能修复。至于事故调查真相，相信也一定会水落石出，我们拭目以待。