Проблемы подводной прокладки кабеля и кабельных систем

Проблемы подводной прокладки кабеля и кабельных систем

Промышленный интерес к увеличению подводной кабельной емкости огромен и подчеркивается недавно объявленным проведением подводной кабельной системы, соединяющей Австралию, Новую Зеландию и США. Она имеет оценочную стоимость около 350 млн$ и обещает обеспечить емкость до 3Tbps с использованием новейших технологий, вместе с возможностью обновления до 400Gbps.

 Были также достигнуты крупные успехи в разработке технологий повторителей или оптических усилителей. Совместное предприятие между ГМС и HT, недавно представило титан в качестве материала для шести пар волоконных ретрансляторов. Обычно эти усилители изготавливаются из стали с покрытием или сплава бериллия и меди, материалов, как известно, опасных для морских экосистем.

Титан очень инертен и не вступает в реакцию с водной или подводной средой, так что он является более щадящим материалом для морской фауны и флоры. Кроме того вес титана составляет около половины веса стали, при этом материал имеет такую же прочность, и поэтому он может позволить разрабатывать более тонкие стенки, которые будут обладать хорошей тепловой эффективностью. Фирма стремится развернуть новый коммерческий проект у побережья Западной Африки в конце 2014 года.

Повторители также стали гораздо более мощными, что позволило уменьшить их количество, необходимое для кабельной сети, и, как следствие, искажения, которые они вызывают. В прошлом было необходимо, чтобы ретрансляторы находились на расстоянии 30 - 40 км друг от друга, а теперь кабель между Нью - Йорком и Лондоном позволяет выдерживать расстояние между ретрансляторами от 75 до 80 км.

Растущий спрос на подводные кабельные коммуникации ставит новые задачи перед кабелеукладчиками. Появляется необходимость поиска оптимального маршрута для соединения двух точек на земном шаре. В некоторых частях океана случаются настоящие кабельные заторы, и операторы просто не могут проложить новые кабели там, где они нужны. Для того чтобы минимизировать риск пересечения с другими кабелями, они вынуждены прибегать к новым технологиям.

Отображение маршрута

В прошлом кабельные операторы исследовали различные источники риска для целостности и постоянного функционирования их кабеля, а затем разрабатывали маршрут, чтобы избежать их. Тем не менее, более актуальным становится уменьшение времени ожидания сигнала, проходящего через кабель. Кабели часто проложены на самом безопасном маршруте, чтобы уберечь их от рыбаков, ударов якорями и некоторых геологических опасностей, таких как оползни,  землетрясения и цунами. Но основные требования предполагают, что нужно еще раз взглянуть на маршрут и выбрать из всех вариантов самый короткий, а также учитывать требования клиента, чтобы достичь компромисса между требованиями к задержкам и фактически избежать всех рисков.

Если компания выбирает маршрут не с наименьшим риском, а самой низкой латентностью, она должна убедиться в том, что маршрут сможет справиться с рисками. Для решения этой проблемы географические информационные системы (ГИС) предоставляют информацию о структуре морского дна. Сейчас резко улучшился объем и качество этой информации. Все больше и больше правительств и исследовательских органов публикуют данные о районах промысла и донных отложений. Они предоставляют гораздо больше подробной информации о том, что происходит на морском дне. Благодаря этому изобретению стало гораздо удобнее планировать кабельные трассы путем интеграции всей этой информации; это похоже на Google Earth, но подходит для инженерно - технических целей.

После того как маршрут выбран, компания должна принять решение о соответствующем выборе бронированного кабеля и нужной глубины, чтобы предотвратить повреждение кабеля, что также является ключом к стабильной работе кабельной системы, Есть и другие методы: например, использовать GPS на основе технологии избегания столкновений под названием «Система автоматической идентификации» (AIS). Это позволяет фирме отслеживать суда, работающие в непосредственной близости от подводных кабелей и, при необходимости, устанавливать контакт с кораблем, который может бросить якорь на кабель. Это общение помогло повысить надежность подводных кабелей в районах высокой активности судов.

Но проблемы могут появляться даже на самых тщательно спланированных маршрутах. Помимо стихийных бедствий, на сохранность кабеля влияет и время. Кабель, который был изначально заложен не может оставаться таким же, когда пройдет десять лет. Например, один из кабелей у побережья Великобритании, который был заложен, когда рыболовные траулеры могли погружаться лишь 1000 м, оказался в опасности уже через несколько лет, потому что рыбаки начали использовать новую технологию, которая позволила им нырять глубже, но при этом могла повредить кабель. В таком случае группа рабочих отправилась туда, чтобы сделать некоторые дополнительные работы, захоронить сечение кабеля в морском дне и защитить его.

Захоронение кабеля глубже становится возможным благодаря той же технологии ROV, которая помогла отремонтировать волоконно - оптические сети восточного побережья Японии. Эти роботы могут проложить волоконно - оптические кабели на глубине трех метров на морском дне, а на океанском дне до 2000 м. И так как кабели погружаются все глубже, и самих кабелей становится все больше, то они будут требовать все больше затрат на электроэнергию.

Оставаться на связи

Первым толчком для сохранения безопасности кабеля является тот факт, что подводные сети в настоящее время стали жизненно важными жилками для мировой экономики, неся огромные объемы критически важных данных. В некоторых случаях, если нет избыточности, выход из строя одного кабеля может иметь драматические последствия такие, как затемнение данных для города или региона. Когда некоторое количество кабелей повреждается в результате стихийного бедствия, вся страна может остаться без связи.

По этой причине загрузка данных должна быть распределена по нескольким кабелям, которые должны лежать в одном месте. Необходимо убедиться, что есть несколько различных кабелей в разных местах, и что они вместе составляют ячеистую сеть. Так должны работать, по крайней мере, три маршрута. Многие кабели расположены в разных местах между Нью - Йорком и Лондоном, но в Джакарте, в Индонезии не много вариантов расположения, так как страна имеет мало кабелей.

Поскольку операторы кабельного телевидения беспокоятся об избыточности, то становится нелегко вспоминать, что только недавно, в 1988 году, первый трансатлантический подводный волоконно– оптический телефонный кабель - ТАТ - 8 был уложен для соединения Соединенных Штатов и Европы. Два года спустя кабельная система в северной части Тихого океана связала США и Японию.

Сегодня не столько расстояние является проблемой, сколько скорость и емкость передаваемой информации. Взрыв трафика данных в Интернете, мобильные и машины, машины вычислений, всплеск видео – приложений, сдвиг корпоративных вычислений в облаке - все это подпитывает спрос на мультитерабитные мощности от телекоммуникационных провайдеров.

К тому же не только технологии передачи, но и сама технология разработки волокон постоянно развивается слишком быстро, открывая новые возможности для подводных кабельных систем. Например, новейшие системы используют новые кремнеземные технологии для достижения уровня затухания на очень больших площадях. Это значительно улучшает гибкость при проектировании глубоководных систем и позволяет осваивать тихоокеанские расстояния в 100 Gb в секунду,  с более разумным шагом повторителя и высоким количеством каналов. Дополнительным преимуществом кремнеземных основных волокон, по сравнению с диоксидом кремния для легированных волокон, подводных систем первого поколения, является то, что их нелинейный показатель преломления может уменьшить задержку на 0, 4 процента, значение которой не кажется слишком большим, но тоже имеет значение, особенно когда каждая микросекунда на счету.

Скорость и сила «нервной системы» подводного мира станут неузнаваемыми, по сравнению с прошедшими днями конца 1980 - х годов.

Атлас 1 является рабочим, предназначенным для обслуживания кабеля, после укладки и проведения инспекции. С 300 кВт установленной мощности Атлас 1 имеет диапазон погружения до 2000 м.

Новый способ обработки оптических сигналов волокна был продемонстрирован исследователями. Он мог бы удвоить расстояние, при котором данные передаются безошибочно через заокеанские морские кабели.

Новый метод поможет сократить расходы, так как сигналы не должны иметь никаких препятствий на своем пути, что очень важно, когда кабели находятся под землей или на дне океана.

По мере того, как метод поможет исправить переданные данные, если они повреждены или искажены в пути, он также может помочь увеличить полезную емкость волокон. Это делается в самом конце связи, в приемнике, без необходимости вводить новые компоненты внутри самой ссылки. Повышение потенциала очень важно, так как оптические волокна несут 99% всех данных, спрос растет с увеличением использования Интернета, который не может соответствовать текущей емкости волокон, и замена приемников в таком случае обходится гораздо дешевле и проще, чем повторная прокладка кабелей.

Чтобы справиться с этим увеличением спроса, более подробная информация посылается с использованием существующей структуры волокна с различными частотами света, создающими сигналы. Большое количество посылаемых световых сигналов могут взаимодействовать друг с другом и деформироваться, в результате чего в данных появляются ошибки.

Исследование, опубликованное в научных докладах и сегодня находящееся под эгидой, сообщает о новом способе повышения дальности передачи, преодолевая при этом взаимодействие, которое происходит между различными оптическими каналами в то время, как они путешествуют бок о бок по оптическому кабелю.

Одной из глобальных проблем, с которыми мы сталкиваемся, является поддержка связи и спроса на быстро развивающуюся сеть–Интернет, и преодоление ограничений по мощности оптических волокон кабелей - большая часть решения этой проблемы.

Исследовательская информация

За счет устранения взаимодействия между оптическими каналами, становится возможным удвоение расстояний, а сигналы могут быть переданы без ошибок на расстояние от 3190km до 5890km, что является самой большой дистанцией, о которой когда - либо сообщалось. Задача состоит в том, чтобы разработать метод для одновременного захвата группы оптических каналов, известной как супер - канал с одним приемником. Это позволяет убрать искажение путем отправки данных обратно по каналам в виртуальное цифровое путешествие.

Исследователи использовали "16 супер - канал", состоящий из набора частот, которые могут быть закодированы с использованием амплитуды, фазы и частоты, чтобы создать оптический сигнал с высокой пропускной способностью. Супер - канал был обнаружен с помощью высокоскоростного супер - приемника и новых методов обработки сигналов, разработанных командой, имог принимать все каналы вместе и без ошибок. Исследователи теперь будут тестировать свой новый метод на более плотных супер - каналах, обычно используемых в цифровом кабельном телевидении (64), кабельных модемах (256) и соединениях Ethernet (1024).

Исследователи утверждают, что найден метод, который улучшит волоконно - оптические линии связи. Этот метод значительно повышает эффективность передачи данных, и почти в два раза увеличивает расстояния. Это может обеспечить значительную экономию по сравнению с нынешним состоянием коммерческих систем. Одна из глобальных проблем, с которыми мы сталкиваемся - проблема поддержки связи, а преодоление ограничений мощности оптических волокон кабелей - большая часть решения этой проблемы.

Сбор морской энергии является сложной операцией, но это только одна часть общего уравнения. Другая, менее заметная, но такая же важная часть заключается в передаче мощности от преобразователей морской энергии в сеть и доставке ее конечным пользователям. Многие из систем и деталей, необходимых для этого, уже имеются и успешно используются в морских нефтяных и газовых установках и морских ветровых турбинах. Международные стандарты, разработанные различными ТК (техническими комитетами) и подкомитетами поддерживают эти установки.

Подводные силовые кабели могут включать в себя волоконно - оптические кабели для мониторинга данных.

Новаторская роль

Кабели очень важны для передачи электроэнергии на прибрежном шельфе, поскольку они находятся на земле. Тем не менее, укладка и обслуживание кабелей под водой создает особые проблемы, даже несмотря на те методы, которые использовались в течение 150 лет. Они первоначально использовались для передачи телеграфных сигналов между Англией и Францией в 1850 - х годах.

Работа имеет важное значение в успешном внедрении подводных телеграфных кабелей. Открыватель был посвящен в рыцари в знак признания его работы на трансатлантическом телеграфном кабельном проекте. Сегодня волоконно - оптические подводные кабели связи, передающие голоса, данные и другие электронные сигналы связывают все континенты.

Подводные силовые кабели появились гораздо позже, чем телеграфные, вследствие появления гораздо более сложных технических вопросов, но по - прежнему в значительной степени зависели от технологий, разработанных для телеграфных кабелей.

Зрелые технологии

Технологии глубоководных силовых кабелей помогают извлечь выгоду из использования наземных силовых кабелей и электрических кабелей в морской и оффшорной промышленности.

Знания, приобретенные в кабельной отрасли подводных коммуникаций, в частности, с точки зрения изоляции и армирования для большего механического сопротивления истиранию, коррозии, также помогли усилить подводные силовые кабели. Например, они имеют изоляцию из сшитого полиэтилена и ЭПР (этилен - пропилен - каучук) - материалов, имеющих высокую химическую стойкость к маслам и растворителям, обладающих высокой прочностью на разрыв и высокой стойкостью к истиранию.

Прокладка подводных силовых кабелей существенно улучшилась в последние десятилетия с появлением кабельных производителей, способных увеличить длину до 160 км, а также с появлением судов-кабелеукладчиков, использующих спутниковые навигационные системы, дистанционно управляемые транспортные средства и различные виды инструментов с дистанционным управлением, чтобы обеспечить более качественную установку.

Подводные силовые кабели устанавливаются по всему миру.Иногда они тянутся на сотни километров, соединяя острова с сетями материковой части, обеспечивая электроэнергией морские нефтяные и газовые установки и передавая энергию от морских возобновляемых источников энергии на установки на материке.

Подводные кабели из сшитого полиэтилена AC (переменного тока) и HVDC (высокого напряжения, постоянного тока) используются для оффшорных ветровых электростанций. Подводные кабели питания часто включают в себя волоконно - оптические кабели для связи и мониторинга объектов данных.

Стандарты для силового кабеля

Международные стандарты для силовых кабелей, кабелей для судов и мобильных и стационарных морских установок разрабатываются 20 и 18, соответственно.

Хотя Международные стандарты конкретно не охватывают подводные силовые кабели, а иногда даже явно исключают их, основные производители питания подводного кабеля в значительной степени полагаются на Международные стандарты для производства продукции высокого качества. Многие упоминания присутствуют во всей их маркетинговой литературе в качестве доказательства соответствия с международными признанными стандартами.

Другие Международные стандарты , касающиеся методов испытаний и требований для силовых кабелей, могут применяться также и для подводных силовых кабелей в многих возможных модификациях стандартных испытаний или в особых условиях испытаний.

Последние данные

Подводные кабели не являются единственным элементом в цепи питания на прибрежном шельфе. Мощность собирают один или несколько возобновляемых преобразователей энергии, которые должны быть распределены по всей береговой энергосистеме.

Чтобы обеспечить это, глубоководная энергетика разработала подводные концентраторы или подводные терминации. Это единицы, которые могут быть соединены между собой и расположены на морском дне. Они интегрируют питание от одного или нескольких устройств и передачу от возобновляемых источников энергии на суше.

Подводные разъемы необходимы, чтобы связать кабели вместе или связать их с оборудованием возобновляемых источников энергии, концентраторами и подключить их к электросети. Они могут быть сопряжены (т. е. связаны) в сухих или влажных условиях. Несколько производителей подводного электротехнического оборудования разработали оба типа для возобновляемой промышленности. Большинство из этих устройств, таких как  11кВ (7. 6MW), соответствуют международным стандартам.

Эта часть оборудования поставляется на рынок фирмой - изготовителем в качестве соединителей, специально предназначенных для удовлетворения потребностей отрасли морских возобновляемых источников энергии. Это устраняет необходимость приведения кабелей к поверхности мокрой вязки и де - сопрягаемой кабельной инфраструктуры, преобразователям энергии волн, приливных преобразователям энергии и плавающих ветровых турбин.

В целом отрасль представляет собой значительный и растущий рынок, в то время, как ДУА постепенно отходит на второй план.

Быстрорастущий рынок глубоководного кабеля

Спрос на подводные кабели значительно растет в течение многих лет и, вероятно, продолжит делать это в будущем. Прокладка еще 6 800 километров подводных кабелей высокого напряжения, создание почти 70 новых проектов по всему миру в течение следующих 6 лет обогнали почти в два раза уровень строительства в течении предыдущего пятилетнего периода.

Производители кабелей наращивают производство, чтобы удовлетворить спрос рынка, который на 3, 9 млрд долларов США растет на 7 - 8% в год. Производитель главного питающего кабеля, был последним производителем, объявившим 16 июля 2013 года, строительство нового завода по производству подводных силовых кабелей. На мировом кабельном рынке основными являются потребности морского сектора в возобновляемых источниках энергии (ветер, морские источники), требования к питанию морских нефтяных и газовых установок, которые получают электроэнергию от береговых сетей, а не производят ее на месте, а также международные электрические соединения между странами.

Международные стандарты для кабелей, соединителей и других необходимых систем, обеспечат кабельную промышленность и помогут удовлетворить спрос.

Фермер, пострадавший от строительства береговой кабельной трассы от морского ветропарка массива у берегов Ист–Линкольншир, провел целый день, слушая речь об аналогичной операции прокладки кабеля в 2011/12.

Была четко обозначена необходимость получить профессиональную консультацию, обеспечить четкую связь, обеспечить соглашение на предварительную запись и вести подробные записи от начала до конца. Внимание к деталям имеет жизненно важное значение, если необходимо получить соразмерную компенсацию за перерыв в фермерском бизнесе.

Была написана "памятная записка", которая поможет убедиться, что работы выполняются отлично.

Мысли, советы и уроки

1.         Постарайтесь направить маршрут подальше от вашей земли. Финансовые выплаты и компенсации не будут покрывать все будущие расходы и риски: разрывы воздушных линий электропередач, риски для работников.

2.         Увеличивайте вашу финансовую компенсацию. Агенты землепользования со знаниями и опытом попросят немного, прежде чем будет достигнута предварительная договоренность. Поставщики коммунальных услуг могут оставить переговоры до последней минуты, а затем ссориться из-за правовых ограничений и арендных обязательств.

3.         Фермеры будут платить за время, проведенное с проектом трубопровода.

4.         Арендодатель получает сервитуты на платежи, а арендатор получает только потерю урожая, выплату компенсации и «крошки со стола». Убедитесь, что меры, предотвращающие ежегодные потери урожая, претензии и компенсации принимаются ежегодно. Используйте доказательства, например, карты урожайности. Не забудьте про дополнительные культивации. Осознайте последствия проблем и потерь.

5.         Возьмите профессиональную юридическую консультацию и консультацию земельного агентства. Общайтесь с другими фермерами на маршруте. Один, два или три профессионала будут сильнее, чем полдюжины земельных агентов.

6.         Связь имеет жизненно важное значение. Связь с соседями по маршруту - лучшая практика, вероятно, даже соберется небольшая группа представителей. Агенты, представляющие фермеров также должны состоять в рамках этой группы.

7.         Предварительное планируйте вход между фермерами и коммунальным предприятием. Никогда не думайте, что они знают лучше. Вы местные и знаете, что ваша область достойна наилучшего.

8.         Соглашайтесь на предварительные заявки. Важно, чтобы все было записано и согласовано, чтобы вы могли вернуться к записям, когда дела идут не так!

9.         Держите свои собственные записи в хорошем состоянии.

10.       Храните подробные отчеты о каждой дискуссии и распространяйте среди всех партнеров. Что было согласовано, когда, где и каким образом – все это может иметь решающее значение, особенно с несколькими субподрядчиками.

11.       После того как обязательства по проекту начали выполняться, лучше работать в тесном контакте с коммунальным предприятием и иметь с ним хорошие отношения.

12.       Убедитесь, что вы сохранили хорошие записи и полностью компенсируете всю вашу работу над проектом. Маловероятно, что фермеры будут иметь время, чтобы отслеживать работы на ежедневной основе, поэтому лучше нанимать квалифицированную пару "глаз и ушей" и рекордер на землю. Он должен работать ежедневно, желательно над ключевыми моментами (например, обновление дренажных труб). Он должен убедиться, что подрядчики выполняют работы в согласованной спецификации.

13.       Полевые дренажные схемы повреждения. Тщательно изучите карты перед входом и согласуйте методы восстановления с вашими собственными консультантами и обеспечение выполнения работы.

14.       Ведите записи, предварительные записи и мониторинг и сообщайте об ущербе. Установите квант методов потери и ремонта и завершите его до того, как проект реализуется. Также проводите мониторинг общественного повреждения дороги, доступа и повреждения реки.

15.       Фермеры на дружественных маршрутах. Это должно быть запланировано с арендодателем до того, как будет предоставлен сервитут. Примером может служить положение кабеля, осмотр бухт и появление швемеров каждые 2 км. (Это препятствия, которые должны быть расположены возле фермы, на краю поля. )

16.       Пересмотрите. Никогда не думайте, что работа будет сделана сразу же правильно. Придется посетить участок несколько раз.