海底电缆线路

敷设在海底的电缆线路,简称海缆。是一种有线电通信线路,用于传送电报、电话、数据、图象、广播、电视节目等。

发展简况

1850年英国在英吉利海峡敷设了世界上第一条海缆,由于没有铠装;,第二天就被外力损坏了。1851年改用铠装电缆投产使用。此后各国相继敷设了许多短距离的海缆。1865年英国敷设横渡大西洋的长距离海底电报电缆,第二年全线开通。这些早期的海缆只有一根导线,用马来胶作绝缘体,经海水构成回路,只能传送低速电报,所以又称电报水线。第一次世界大战期间,这些海缆大部分遭到破坏。1956年同轴结构的海缆在加拿大和英国间敷设成功,可以开通48路载波电话。现在,海缆通信与卫星通信已成为洲际通信的主要手段。

在中国,1871年(清同治十年)丹麦大北电报公司从海参威经日本长崎到上海敷设了一条通电报用的海缆。后来这条海缆向南延伸,从上海经厦门到香港。1883年和1884年英商大东电报公司先后从上海到福州和从福州到香港敷设了海底电报电缆。这些海缆在太平洋战争中均遭到破坏。1976年10月,中国和日本在上海市和熊本县之间建成一条中日海底同轴电缆,全长875.2公里,可开通480个话路。1979年7月,台湾省宜兰县和日本冲绳之间敷设了可开通480个话路的海底同轴电缆,全长675公里。1980年台湾省宜兰县和菲律宾吕宋之间敷设了一条海底电缆,全长1020公里。1981年台湾省和美国关岛之间敷设了全长3080公里可开通 680个话路的海缆。此外,中国沿海主要岛屿之间或岛屿和陆地之间也敷设了不少海缆,传送短距离载波电话。

系统组成

海底电缆线路主要由电缆、海底增音机和海底均衡器组成。

电缆

采用同轴结构的海底电缆,每条电缆中只有一根同轴管,同轴管的芯线由内导体和同心外导体组成。海缆的同轴管,直径比陆地上电缆的同轴管直径大,其外导体内径常用的有25.4毫米和38.1毫米的,也有50毫米的。海缆的同轴管内外导体之间填满损耗较小的聚乙烯作为绝缘介质,能承受深海数百个大气压的压力。海底电缆按照不同海域采用不同的;そ峁:在浅海区,尤其在渔业活动频繁的区域,为了防止被渔捞、船锚等外力损坏,电缆护套外部要加钢丝铠装;在深海区受外力损坏的可能性较少,可采用以聚乙烯作外护层的无铠装电缆。无铠装电缆的内导体采用多根钢丝外面纵包铜皮经挤压而成的复合内导体,以增加其抗拉强度(图1)。

图 海底增音机和海底均衡器

为了补偿信号在长距离传输中的衰减,每隔一定距离在海缆线路中需接入海底增音机,增音机由陆上通过电缆的内导体供电。

海缆线路的衰减经若干处增音机补偿以后积累起来的剩余偏差,用海底均衡器来补偿。海底均衡器有两种:一种是根据电缆和增音机实测数据计算出来的传输偏差值预先设计和装配的,还有一种海底均衡器是用来补偿由于敷设效应、海水温度等引起的不可预测的传输偏差的,因此必须在海缆敷设过程中边测试、边设计、边调整、边装配。

海底设备难以检修,所以海底增音机和海底均衡器的设计寿命一般都在20年以上,机壳要求在很高的水压下仍具有良好的密闭性和耐腐蚀性。增音机和均衡器的机壳均采用圆筒型,以便于和电缆连接,一同敷设到海底(图2)。

图2 海底电缆增音机外形

海缆敷设

海底电缆用海缆敷设船敷设。海缆敷设船的结构和装备与一般船不同。例如,在船首有滑轮,船尾有滑道,用以拉放海缆,船首吃水线下还设有横向推进器。船内有储藏海缆的电缆舱,有敷设海缆的鼓轮式或履带式敷缆机和埋设海缆用的埋设机等。埋设机中装有各种仪表,通过信号电缆将埋设机在海底工作的信息传送到船上,以显示海缆埋设作业情况。

在深海区,一般不采用埋设方式,海缆布放后随海底的起伏紧贴在海底。在浅海区或大陆架采用埋设方式,用埋设机在海底挖沟,海缆通过埋设机埋于海底泥沙里,以防外力损伤。

在海缆敷设前要对海底地形、底质、水温、海水潮流以及海水的硫化氢含量等进行详细的调查,据以选定适宜的海缆路由。1976年中国制造的第一艘海缆敷设船“邮电 1”号建成下水,排水量为1327吨(见彩图)。

中国海缆船“邮电 1”号

特点

在水深1000米以下的海域,水温一般保持在1~3℃范围内,因而海缆的温度基本不变,传输质量稳定。海底增音机和海底均衡器的元器件长期处于低温、恒温状态,不易老化,工作稳定可靠。海水是良好的屏蔽体,可以防止外界电磁波的干扰,所以海缆电路的信噪比较低。海缆与通信卫星比较,寿命较长,在20年以上;海缆传输延时也较小,所以适合高速数据传输;在通信距离较近,业务量较大的情况下,海缆比较经济。但海缆易受外力损坏,修理较为困难。