一种漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置的制作方法

本发明涉及电缆敷设，特别涉及一种漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置。

背景技术：

1、随着新能源产业的快速发展，漂浮式光伏发电技术逐渐应用于湖泊、水库以及近海等水域环境中。漂浮式光伏系统通过在水面设置光伏组件平台，将太阳能发电装置布置于水面区域，相较于传统地面光伏发电方式，可有效节约土地资源，提高水域空间利用效率。在漂浮式光伏场区运行过程中，光伏发电产生的电能通常需要通过水上敷设的电力电缆输送至岸边汇集站或电网接入端，其中，电缆由漂浮式光伏场区向岸边登陆过程中，需要经历水面波动、潮汐变化以及岸边固定结构约束等复杂工况。

2、由于登陆段电缆同时受到浮体运动、波浪冲击、水位变化以及自身重量作用，其受力状态和弯曲状态会随环境变化不断调整，因此，如何保证漂浮式光伏电缆登陆段长期稳定运行，避免因弯曲过度、张力波动以及连接处应力集中造成电缆损坏，成为漂浮式光伏工程建设和运行维护中的重要技术问题。

3、然而，现有技术仍存在一定不足：一方面，为保证电缆全长度范围内的弯曲安全，通常需要沿电缆敷设方向密集布置大量弯曲限制器，导致材料使用量大、安装工序复杂，同时增加电缆整体重量和水中运动阻力；另一方面，潮汐水位周期性变化会导致电缆悬垂长度不断变化，使电缆产生反复的张力波动，加速电缆疲劳老化；此外，电缆与岸边刚性固定结构连接位置存在明显的刚度突变，使连接区域容易产生应力集中，成为电缆故障的高风险位置；同时，传统浮筒之间多采用刚性连接方式，在波浪作用下浮筒之间的相对运动会进一步增加电缆弯曲应力。

技术实现思路

1、为了解决现有的难以实现对漂浮式光伏电缆登陆段弯曲变形、张力波动及结构应力的协同调控，导致电缆疲劳损伤风险较高，无法满足复杂水域环境下的长期可靠运行要求的技术问题，本发明提供了一种漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置。

2、本发明实施例提供的技术方案如下：

3、本发明实施例提供的一种漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，包括：多级铰接浮筒组件、潮汐自适应长度调节机构、渐变刚度过渡段以及电缆夹持与导向系统；

4、所述多级铰接浮筒组件包括多个依次设置的浮筒单元，各个所述浮筒单元之间通过铰接结构连接，所述浮筒单元内设有供电缆穿设的电缆导向通道，所述铰接结构设有角度限位机构，所述角度限位机构用于限制相邻所述浮筒单元之间的最大相对转动角度；

5、所述潮汐自适应长度调节机构设置于所述电缆的岸边登陆端，所述潮汐自适应长度调节机构包括导向支架、设置于所述导向支架上的滑轮组以及配重块，所述电缆绕设于所述滑轮组，并与所述配重块连接；

6、所述渐变刚度过渡段设置于所述电缆与岸边固定结构之间，所述渐变刚度过渡段包括多个弹性支撑单元；

7、所述电缆夹持与导向系统设置于所述浮筒单元内，所述电缆夹持与导向系统包括电缆夹持件、缓冲衬垫以及导向滚轮；

8、通过所述多级铰接浮筒组件提供浮力支撑，并限制所述电缆的弯曲半径，通过所述潮汐自适应长度调节机构根据水位变化自动调节所述电缆的长度，通过所述渐变刚度过渡段实现电缆与岸边固定结构之间的柔性过渡，利用所述电缆夹持与导向系统实现所述电缆的定位、防磨和导向，实现漂浮式光伏场区电缆登陆段的自适应弯曲防护。

9、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

10、在本发明实施例中，通过设置多级铰接浮筒组件，利用多个浮筒单元之间的铰接配合，使防护装置能够随水面波动产生自适应转动，并通过角度限位结构限制过大弯折，从而在提供浮力支撑的同时有效控制电缆弯曲半径，避免电缆因过度弯曲而产生疲劳损伤；通过设置潮汐自适应长度调节机构，利用滑轮组与配重块的配合，根据潮汐水位变化自动调节电缆的悬垂长度，使电缆张力保持在稳定范围内，降低因周期性潮汐变化造成的拉伸疲劳；通过设置渐变刚度过渡段，使电缆由岸边刚性固定区域向水域柔性区域实现平滑过渡，有效缓解连接位置的刚度突变，降低应力集中，提高电缆登陆段的结构可靠性；同时，通过电缆夹持与导向系统对电缆进行定位、缓冲和导向，减少电缆与防护结构之间的摩擦、碰撞及磨损。综上，本发明能够实现漂浮式光伏场区电缆登陆段在复杂水域环境下的自适应弯曲防护、潮汐张力调节以及连接应力缓释，提高电缆长期运行的稳定性和可靠性，延长电缆使用寿命，并降低施工安装及后期维护成本。

1.一种漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，包括：多级铰接浮筒组件（1）、潮汐自适应长度调节机构（2）、渐变刚度过渡段（3）以及电缆夹持与导向系统；

2.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述浮筒单元（10）采用高密度聚乙烯材料制成；

3.根据权利要求2所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述角度限位机构（13）包括设置于所述浮筒单元（10）连接端的限位凸起和限位凹槽，所述限位凸起与限位凹槽相互配合，限制相邻浮筒单元（10）的最大转动角度。

4.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述潮汐自适应长度调节机构（2）还包括：张力传感器（24）和阻尼调节器（25）；

5.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述电缆夹持件（41）采用对开式结构，通过紧固件实现闭合夹持；

6.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述导向滚轮（43）设置于电缆导向通道（12）的入口和出口位置，并沿所述电缆（4）的周向均匀布置，所述导向滚轮（43）用于降低电缆（4）运动过程中的摩擦阻力。

7.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述弹性支撑单元（31）采用聚氨酯材料制成。

8.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，所述多级铰接浮筒组件（1）的两端设置有连接法兰（16），所述连接法兰（16）用于实现所述多级铰接浮筒组件（1）与所述岸边固定结构（5）的连接。

9.根据权利要求1所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，其特征在于，还包括：状态监测系统；

10.一种漂浮式光伏电缆登陆段的敷设方法，其特征在于，应用于权1至9任意一项所述的漂浮式光伏电缆登陆段的自适应防护装置，方法包括：