JP2010268595A

JP2010268595A - 風力発電装置及び風力発電装置への電力ケーブル布設方法

Info

Publication number: JP2010268595A
Application number: JP2009117718A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Koike; 良之小池
Original assignee: Furukawa Electric Industrial Cable Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Industrial Cable Co Ltd
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】管状のタワー構成部材が複数個直列に連結されて構成されたタワーの上端に風車と発電機を取り付けた風力発電装置において、タワー内に電力ケーブルを布設する作業を容易にする。
【解決手段】各電力ケーブル１０を複数のタワー構成部材１２ａないし１２ｅにそれぞれ対応する複数のセクションケーブル２０ａないし２０ｅに分割して、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルを各タワー構成部材の内側に布設し、複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部近に配置した切り離しが可能なケーブル接続部２１により相互に接続して各電力ケーブルを構成する複数のセクションケーブルを直列に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電装置及び風力発電装置のタワー内に電力ケーブルを布設する方法に関するものである。

地球の温暖化を防止する対策の一つとして、風力発電が注目されている。風力発電装置は、直径が３〜４ｍ、長さが１２〜２０ｍの管状のタワー構成部材を４〜５段積み上げることにより構築されたタワーと、タワーの上端に取り付けられたナセルと、ナセルに支持された回転軸に取り付けられた風車と、ナセル内に収容されて風車により増速機を介して駆動される交流発電機とを備えている。発電機の出力は、タワー内に布設された三相の電力ケーブルを通して外部に取り出されて、地上に設置された断路器及び遮断器を備えた開閉装置を通した後、変圧器により送電線の電圧と同じ電圧（特別高圧電圧）まで昇圧されて送電線に供給される。

従来の風力発電装置において、電力ケーブルをタワー内に布設する際には、特許文献１に示されているように、タワー内に挿入された支持ワイヤにケーブル固定具を介して電力ケーブルを固定する作業と、電力ケーブルが固定された支持ワイヤを電力ケーブルと共に一定長さ引き上げる作業とを何度も繰り返すことにより、電力ケーブルをナセルまで引き上げるようにしていた。

特開２００６−２４６５４９号公報

近年風力発電装置の発電容量は、２〜５ＭＷと大容量化しており、風力発電装置のタワーの高さは１００ｍ以上にも達する。大容量の発電機の出力を直接電力ケーブルを通して取り出す場合、電力ケーブルとしては、電流容量が大きいものを用いる必要がある。一例として、発電容量が３ＭＷであるとし、発電機の定格電圧が６００Ｖであるとすると、電力ケーブルの１相当たりの導体断面積は１０００mm²となり、三相の導体断面積の合計は、３０００mm²となる。この場合、電力ケーブルの１ｍ当たりの質量は約３０ｋｇとなり、ケーブル長を１００ｍとすると、その質量は、３０００ｋｇにも達する。そのため、スペースが狭いタワー内でのケーブルの引き上げ作業は困難を伴い、作業の安全を確保することも難しくなる。

上記の問題を解決するため、発電機の出力を特別高圧電圧まで昇圧する変圧器をナセル内に収容して、該変圧器により昇圧した発電出力を、タワー内に布設した電力ケーブルを通して外部に取り出すことが提案されている。この場合、発電容量を３ＭＷとすると、１００ｍのケーブルの質量は１２０ｋｇ程度まで軽減される。

しかし、この場合には、電力ケーブルとして特別高圧ケーブルを用いる必要があり、その電気絶縁性能を維持するためには、電力ケーブルを引き上げる際にケーブルに大きな力が加わってケーブルの絶縁外皮が損傷するようなことがないように配慮する必要がある。殆ど完成したタワー内の狭いスベースで、１２０ｋｇのケーブルを損傷することなく引き上げることは容易ではない。

生活環境を損なうことなく、かつ安定した風を確保するために、洋上や、標高が高い山岳地帯、或いは北極圏や南極圏等に風力発電装置を設置することが検討されている。これらの地域は電力の需要家から遠く離れた遠隔地であるため、これらの地域に風力発電装置を設置する場合には、送電損失を低減するために、電圧を更に高くすることが必要になり、タワー内への電力ケーブルの布設作業がますます困難になる。また洋上や山岳地帯、或いは北極や南極といった遠隔の地は、作業環境が悪いため、タワー内に電力ケーブルを布設する作業をできるだけ容易に行い得るようにしておく必要がある。

本発明の目的は、電力ケーブルに無理な力を加えることなく、タワー内への電力ケーブルの布設を容易に行い得るようにした風力発電装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、電力ケーブルに無理な力を加えることなく、タワー内に電力ケーブルを布設する作業を容易に行うことができる風力発電装置への電力ケーブル布設方法を提供することにある。

本願においては、上記の課題を解決するために第１ないし第８の発明が開示される。
第１の発明は、管状のタワー構成部材が複数個直列に連結されて構成されたタワーと、タワーの上端に取り付けられたナセルと、ナセルに設けられた回転軸に取り付けられた風車と、風車により駆動される発電機と、発電機の出力を外部に取り出すためにタワー内に布設された複数の電力ケーブルとを備えた風力発電装置に適用される。

本発明においては、各電力ケーブルを、複数のタワー構成部材にそれぞれ対応する複数のセクションケーブルに分割して、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルを各タワー構成部材の内側に布設しておき、複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部近に配置したケーブル接続部により相互に接続することにより各電力ケーブルを構成する複数のセクションケーブルを直列に接続する。

上記のように構成すると、工場でタワー構成部材を製造する際に各セクションケーブルをタワー構成部材の内側に布設しておいて、複数のタワー構成部材を連結してタワーを構築した後に隣り合うタワー構成部材内のセクションケーブルを相互に接続することにより電力ケーブルを構成することができるため、タワー内の狭いスペースで質量が大きい電力ケーブルを引き上げる作業を行うことなくタワー内に電力ケーブルを布設することができ、電力ケーブルの布設作業を容易にすることができる。

また上記のように構成すると、質量が大きい電力ケーブルを引き上げる作業を必要としないため、電力ケーブルに無理な力が加わってケーブルが損傷するのを防ぐことができる。

また上記のように構成すると、万一タワー内で地絡事故が生じた際に、事故で損傷したセクションケーブルのみを交換すれば良く、電力ケーブル全体を交換する必要がないため、事故の復旧を経済的に、かつ短時間で図ることができる。

本願に開示された第２の発明は、上記第１の発明に適用されるもので、本発明においては、ナセル内に、発電機の出力電圧を昇圧する変圧器が収納され、変圧器の二次側に電力ケーブルが接続される。

上記のように構成すると、発電機の出力が同じである場合に電力ケーブルに流れる電流を小さく抑えることができるため、セクションケーブル同士の接続部で生じる電力損失を少なくすることができ、タワー内の電力ケーブルを複数のセクションケーブルに分割したことにより生じる電力損失を少なくすることができる。

本願に開示された第３の発明は、第１の発明または第２の発明に適用されるもので、本発明においては、セクションケーブル同士を接続するケーブル接続部が、絶縁材からなるブッシングボディと該ブッシングボディの軸心部に設けられた中心導体とを有して、ブッシングボディの軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ一方のコネクタ嵌合部及び他方のコネクタ嵌合部が形成されたブッシングと、ブッシングの一方のコネクタ嵌合部に嵌合されてケーブル接続部で接続される一方のセクションケーブルをブッシングの中心導体に電気的に接続する一方のコネクタと、ブッシングの他方のコネクタ嵌合部に嵌合されてケーブル接続部で接続される他方のセクションケーブルをブッシングの中心導体に電気的に接続する他方のコネクタとを備えている。この場合、ブッシングは、隣接する２つのタワー構成部材のいずれか一方の内面に支持部材を介して固定される。

上記のように構成すると、コネクタをブッシングに嵌合させて接続するだけでセクションケーブル同士の接続を行うことができるため、セクションケーブル同士の接続作業を容易にすることができる。

本願に開示された第４の発明は、第３の発明に適用される。本発明においては、ブッシングが、その軸線をタワーの軸線方向に対して直角な方向に向けた状態でタワー構成部材の内面に支持部材を介して支持される。各コネクタは、一方のセクションケーブルまたは他方のセクションケーブルの端末部に固定された基部と該基部のセクションケーブルと反対側の端部に一体に形成されたブッシング嵌合部とを有してブッシング嵌合部内にブッシングの一方のコネクタ嵌合部または他方のコネクタ嵌合部を嵌合させるブッシング嵌合穴が形成された絶縁性のコネクタボディと、コネクタボディの基部内で一方のセクションケーブルまたは他方のセクションケーブルの芯線に圧縮接続された圧縮接続部とブッシング嵌合部内でブッシングの中心導体に接続される端子部とを有する圧縮端子とを備えている。またコネクタボディの基部とブッシング嵌合部とは、それぞれの軸線を直交させた状態で設けられ、コネクタの圧縮端子の端子部は、コネクタボディのブッシング嵌合部内でブッシングの中心導体にボルトを介して接続される。

上記のように構成すると、コネクタを横方向に移動させるだけでブッシングに接続することができ、コネクタをブッシングに接続する際にコネクタを上下方向に移動させる必要がないため、ケーブルに無理な力を加えることなく、コネクタをブッシングに接続する作業を容易に行うことができる。またコネクタ内に設けられた圧縮端子をボルトを介してブッシングの中心導体に確実に接続することができるため、セクションケーブル同士の接続部の信頼性を高めることができる。

第５の発明は、第１の発明または第２の発明に適用されるもので、本発明においては、各ケーブル接続部が、該ケーブル接続部で接続される一方のセクションケーブル及び他方のセクションケーブルの端末部にそれぞれ取り付けられたプラグ及びレセプタクルからなっている。

第６の発明は、第５の発明に適用されるもので、本発明においては、プラグ及びレセプタクルが、それぞれが取り付けられているセクションケーブルに対して直角な方向に抜き差しし得るように構成されている。

上記のように構成すると、プラグを横方向に移動させるだけでレセプタクルに接続することができ、プラグをレセプタクルに接続する際にプラグ及びレセプタクルを上下方向に移動させる必要がないため、コネクタをブッシングに接続する作業を容易にすることができる。

本願に開示された第７の発明は、管状のタワー構成部材が複数個直列に連結されて構成されたタワーと、タワーの上端に取り付けられたナセルと、ナセルに設けられた回転軸に取り付けられた風車と、風車により駆動される発電機とを備えた風力発電装置のタワー内に発電機の出力を外部に取り出すための複数の電力ケーブルを布設する方法に適用される。

本発明においては、各電力ケーブルを、複数のタワー構成部材にそれぞれ対応する複数のセクションケーブルに分割して、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルを各タワー構成部材の内側に予め布設しておき、複数のタワー構成部材を連結してタワーを構築した後に、複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部近で相互に接続することにより各電力ケーブルを構成する複数のセクションケーブルを直列に接続する。

上記の方法によると、工場でタワー構成部材を製造する際に各セクションケーブルをタワー構成部材の内側に予め布設しておいて、複数のタワー構成部材を連結してタワーを構築した後に隣り合うタワー構成部材内のセクションケーブルを相互に接続することにより電力ケーブルを構成するため、タワー内の狭いスペースで質量が大きい電力ケーブルを引き上げる作業を行うことなくタワー内に電力ケーブルを布設することができ、電力ケーブルの布設作業を容易にすることができる。

第８の発明は、第７の発明に適用されるもので、本発明においては、セクションケーブル同士の接続を、タワーの軸線に対して直角な方向に抜き差しが可能なコネクタを用いて行う。

上記の方法によると、コネクタを横方向に移動させるだけでセクションケーブル同士を接続することができ、セクションケーブル同士を接続する際にコネクタを上下方向に移動させる必要がないため、セクションケーブル同士を接続する作業を容易にすることができる。

本発明によれば、工場でタワー構成部材を製造する際に各セクションケーブルをタワー構成部材の内側に布設しておいて、複数のタワー構成部材を連結してタワーを構築した後に隣り合うタワー構成部材内のセクションケーブルを相互に接続することにより電力ケーブルを構成することができるため、タワー内の狭いスペースで質量が大きい電力ケーブルを引き上げる作業を行うことなくタワー内に電力ケーブルを布設することができ、電力ケーブルの布設作業を容易に行うことができる。

また本発明によれば、タワー内の狭いスペースで質量が大きい電力ケーブル全体を引き上げる作業を必要としないため、電力ケーブルに無理な力が加わってケーブルが損傷するのを防ぐことができる。

特に第４の発明によれば、コネクタをブッシングに接続する際にコネクタを横方向に移動させるだけでよく、ブッシングにコネクタを嵌合させた後、コネクタを上下方向に移動させる必要がないため、コネクタをブッシングに接続する作業を容易に行うことができる。第６の発明または第９の発明によった場合にも同様の効果を得ることができる。

本発明によればまた、万一タワー内で地絡事故が生じた際には、事故で傷ついたセクションケーブルのみを交換すれば良く、電力ケーブル全体を交換する必要がないため、事故の復旧を経済的に、かつ短時間で図ることができる。

本発明の一実施形態に係わる風力発電装置の全体的な構成を概略的に示した構成図である。本発明の一実施形態で用いるケーブル接続部の構成を示した正面図である。同ケーブル接続部の側面図である。同実施形態でケーブル接続部を構成するために用いるブッシングとコネクタとを示した断面図である。本発明の他の実施形態で用いるケーブル接続部の正面図である。同実施形態で用いるケーブル接続部の側面図である。

以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係わる風力発電装置の全体的な構成を模式的に示した構成図である。同図において、１は、基礎２の上に建てられたタワー、３はタワー１の上端に支持されたナセルである。ナセル３とタワー１の上端との結合部は、風向きに応じて、ナセル３が鉛直方向に伸びる軸線の回りを回動するのを許容するように構成されている。ナセル３には、回転軸４が支持され、この回転軸に所定枚数（例えば３枚）のブレード５ａを有する風車５が取り付けられている。ナセル３内には、三相交流発電機６が収容され、風車の回転軸４が増速機７を介して発電機６の回転軸に連結されている。ナセル３内にはまた、発電機６の三相交流出力電圧（例えば６００Ｖ）を７０００Ｖを超える特別高圧電圧まで昇圧する三相変圧器８が収容され、変圧器８の二次側に、タワー１内を上下に伸びる三相の電力ケーブル１０の上端が接続されている。三相の電力ケーブル１０の下端１０Ａは、タワー１の下端に設けられたケーブル導出口から外部に導出されて、断路器と遮断器とを有する開閉装置１１を通して特別高圧の送電線（図示せず。）に接続されている。ナセル３の回動を許容するため、電力ケーブル１０の上端寄りの部分には、Ｊの字形に弛まされた弛み部１０Ｂが形成されている。

タワー１は、直径が３ないし４ｍ，長さが１２ないし２０ｍの複数（図示の例では５個）の管状のタワー構成部材１２ａないし１２ｅを順次直列に連結して積み上げることにより構成される。図示のタワー構成部材は断面が円形を呈するように構成されていて、各タワー構成部材の軸線方向の両端にはフランジ状の連結部１３（図３参照）が設けられ、隣り合うタワー構成部材の連結部同士が連結されることにより、一連のタワー構成部材１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅが直列に連結されている。隣接するタワー構成部材相互間には、作業用のフロアーが設けられ、各タワー構成部材の内面には、作業者が昇降する際に用いるステップが設けられている。

三相の電力ケーブル１０は、複数のタワー構成部材１２ａ，１２ｂ，…１２ｅにそれぞれ対応する複数のセクションケーブル２０ａ，２０ｂ，…，２０ｅに分割されて、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルが、各タワー構成部材の内側に布設されている。

最下部に配置されるタワー構成部材１２ａ内に布設されるセクションケーブル２０ａは、タワーから外部に引き出す電力ケーブル１０の下端１０Ａを構成するために必要な分だけタワー構成部材１２ａの長さ（高さ）よりも長く形成されている。

また最上部に配置されるタワー構成部材１２ｅ内に布設されたセクションケーブル２０ｅは、弛み部１０Ｂを構成するために必要な分と、一つ下のタワー構成部材内のセクションケーブル１２ｄとの接続部を構成するために必要な分だけ、タワー構成部材１２ｅの長さよりも長く形成されている。

他のタワー構成部材１２ｂないし１２ｄ内にそれぞれ布設されたセクションケーブル２０ｂないし２０ｄは、それぞれの下端を、それぞれが布設されるタワー構成部材１２ｂないし１２ｄの一つ下に配置されるタワー構成部材１２ａないし１２ｃ内のセクションケーブル２０ａないし２０ｃの上端に接続するためのケーブル接続部を構成するために必要な分だけ、タワー構成部材１２ｂないし１２ｄの長さよりも長く形成されている。

各セクションケーブルは、各タワー構成部材を現地に出荷するまでの間に、専門の工場内で予め対応するタワー構成部材内に布設される。各セクションケーブルは、対応するタワー構成部材の内部にケーブルクリートなどにより位置決め固定されていて、各タワー構成部材を現地に輸送する際には、各セクションケーブルの余長部分が、タワー構成部材から外部にはみ出すことがないように、ゆるく曲げられた状態で、対応するタワー構成部材の内部に収められている。

本発明に係わるケーブル布設方法では、上記のように、予め工場で内部にセクションケーブルが敷設されたタワー構成部材１２ａないし１２ｅを現地に輸送した後、これらのタワー構成部材を基礎２の上に順に連結して積み上げることにより、タワー１を構築する。タワー１を構築した後、タワー構成部材１２ａないし１２ｅ内にそれぞれ布設された複数のセクションケーブル２０ａないし２０ｅの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部付近に配置されたケーブル接続部２１により相互に接続することにより、各電力ケーブル１０を構成する複数のセクションケーブル２０ａないし２０ｅを直列に接続する。本実施形態では、発電機が三相交流発電機であるので、発電機の出力を外部に取り出すための電力ケーブル１０が３本設けられ、これらの電力ケーブルを構成するために、各タワー構成部材内には３本のセクションケーブルが布設されている。

次に図２ないし図４を参照して、本実施形態で用いる各ケーブル接続部２１の構成を説明する。図２ないし図４においては、タワー構成部材１２ａ内に布設されたセクションケーブル２０ａと、タワー構成部材１２ｂ内に布設されたセクションケーブル２０ｂとを接続するケーブル接続部２１を示しているが、他のケーブル接続部２１も同様に構成されている。

図示のケーブル接続部２１は、軸線を水平方向に（タワーの軸線と直角な方向に）向けて配置された３個のブッシング２３（図４参照）と、上下に隣り合う２つのタワー構成部材のうちの下側に配置されたタワー構成部材１２ａに３個のブッシング２３を並べて支持する架台２４と、各ブッシング２３を架台２４に固定するブラケット２５と、各セクションケーブル２０ａの上端の端末部に接続されて各ブッシング２３の一端に嵌合接続された一方のＴ型コネクタ２６と、各セクションケーブル２０ｂの下端の端末部に接続されて各ブッシング２３の他端に嵌合接続された他方のＴ型コネクタ２７と、セクションケーブル２０ａをタワー構成部材１２ａに固定するケーブルクリート２８及び２９と、セクションケーブル２０ｂをタワー構成部材１２ｂに固定するケーブルクリート３０及び３１とにより構成されている。図示の例では、３個のブッシング２３と、３個のブッシングにそれぞれ接続されたＴ型コネクタ２６及び２７とによりそれぞれ三相のケーブル接続具２１ｕないし２１ｗが構成されている。

更に詳細に説明すると、ブッシング２３は、図４に示されているように、絶縁材からなるブッシングボディ３２と、ブッシングボディ３２の軸心部に設けられた中心導体３３とを有し、ブッシングボディ３２の軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ一方のコネクタ嵌合部２３Ａ及び他方のコネクタ嵌合部２３Ｂが形成されている。

図３に示したように、ブッシング２３を支持する架台２４は、上下方向に伸びる基部２４Ａと、基部２４Ａから水平方向に張り出したブッシング固定部２４Ｂと、ブッシング固定部２４Ｂを基部２４Ａに対して支える傾斜したステー２４Ｃとを有している。架台２４は、上下に隣り合う２つのタワー構成部材１２ｂ，１２ａの連結部よりもやや下方の位置に（下側のタワー構成部材１２ａの上端寄りの位置に）配置されて、その基部２４Ａが下側のタワー構成部材１２ａの内面に溶接されている。

三相のブッシング２３は、それぞれの軸線を水平方向に向け、かつ下側のタワー構成部材１２ａの径方向に平行に並べた状態で配置されて、架台２４のブッシング固定部２４Ｂの上にブラケット２５を介して固定されている。各ブラケット２５には、各ブッシング２３を覆う保護カバー３４が取り付けられている。

各ブッシング２３の一方のコネクタ嵌合部２３Ａには、下側のタワー構成部材１２ａ内に布設された各セクションケーブル２０ａの芯線２０a1を各ブッシング２３の中心導体３３に電気的に接続する一方のＴ型コネクタ２６が接続される。セクションケーブル２０Ａへのコネクタ２６の取り付けは、タワー構成部材を現地に輸送する前に専門工場で予め行っておく。

各Ｔ型コネクタ２６は、絶縁材料から成るコネクタボディ３７と、コネクタボディ３７内に配置された圧縮端子３８とを備えている。コネクタボディ３７は、セクションケーブル２０ａの端末部の外周に固定された基部３５と、基部３５のセクションケーブル２０ａと反対側の端部に一体に形成されたブッシング嵌合部３６とを有し、ブッシング嵌合部３６の内側に、ブッシング２３の一方のコネクタ嵌合部２３Ａを嵌合させるブッシング嵌合孔が形成されている。

圧縮端子３８は、コネクタボディ３７の基部３５内で一方のセクションケーブル２０ａの芯線に圧縮接続された圧縮接続部３８Ａと、コネクタボディのブッシング嵌合部３６内でブッシング２３の中心導体３３に接続される羽子板端子部３８Ｂとを一体に有している。圧縮端子３８は、その圧縮接続部３８Ａがセクションケーブル２０ａの芯線に圧縮接続された後、コネクタボディの基部３５の内側に挿入されて、その羽子板端子部３８Ｂがコネクタボディのブッシング嵌合部３６の内側に（ブッシング嵌合孔内に）挿入される。

コネクタボディ３７の基部３５とブッシング嵌合部３６とは、それぞれの軸線を直交させた状態で設けられていて、コネクタボディ３７のブッシング嵌合部３６の内側のブッシング嵌合孔にブッシング２３の一方のコネクタ嵌合部２３Ａを嵌合させた際に、圧縮端子３８の羽子板端子部３８Ｂが、ブッシングの中心導体３３の一端に当接されるとともに、ブッシング２３の中心導体３３にねじ込まれたボルト３９が、羽子板端子部３８Ｂに設けられたボルト嵌合孔に嵌合されるようになっている。

コネクタボディのブッシング嵌合部３６の内側に設けられたブッシング嵌合孔は、ブッシング２３と反対側にも開口するように設けられていて、この開口部を通してボルト３９に螺合されたナット４１がトルクレンチで一定の締め付けトルクで締め付けられることにより、羽子板端子部３８Ｂがブッシングの中心導体３３に締結されている。ブッシング嵌合孔のブッシング２３と反対側の開口部から該ブッシング嵌合孔内に栓４０が挿入されている。栓４０とブッシング嵌合孔との嵌合はテーパ嵌合となっていて、栓４０の内側に固定された金具に設けられた雌ネジ部がボルト３９に螺合され、栓４０が回転させられて一定のトルクで締め付けられることにより、栓４０がコネクタボディ３７締結されている。

各ブッシング２３の他方のコネクタ嵌合部２３Ｂには、上側のタワー構成部材１２ｂ内の各セクションケーブル２０ｂの芯線２０b1を各ブッシング２３の中心導体３３に電気的に接続する他方のＴ型コネクタ２７が接続される。このコネクタ２７も、タワー構成部材を現地に輸送する前に、専門の工場でセクションケーブル２０ｂに予め取り付けておく。

各Ｔ型コネクタ２７は、コネクタ２６と同様に、絶縁材料から成るコネクタボディ４７と、コネクタボディ４７内に配置された圧縮端子４８とを備えている。コネクタボディ４７は、セクションケーブル２０ｂの端末部の外周に固定された基部４５と、基部４５のセクションケーブル２０ｂと反対側の端部に一体に形成されたブッシング嵌合部４６とを有し、ブッシング嵌合部４６の内側に、ブッシング２３の他方のコネクタ嵌合部２３Ｂを嵌合させるブッシング嵌合孔が形成されている。圧縮端子４８は、コネクタボディ４７の基部４５内でセクションケーブル２０ｂの芯線に圧縮接続された圧縮接続部４８Ａと、コネクタボディ４７のブッシング嵌合部４６内でブッシング２３の中心導体３３に接続される羽子板端子部４８Ｂとを一体に有している。圧縮端子４８は、その圧縮接続部４８Ａがセクションケーブル２０ｂの芯線に圧縮接続された後、コネクタボディ４７の基部４５の内側に挿入されて、その羽子板端子部４８Ｂがコネクタボディのブッシング嵌合部４６の内側に（ブッシング嵌合孔内に）挿入される。

コネクタボディ４７の基部４５とブッシング嵌合部４６とは、それぞれの軸線を直交させた状態で設けられていて、コネクタボディ４７のブッシング嵌合部４６の内側のブッシング嵌合孔にブッシング２３の他方のコネクタ嵌合部２３Ｂを嵌合させた際に、圧縮端子４８の羽子板端子部４８Ｂがブッシングの中心導体３３の他端に当接されるとともに、ブッシング２３の中心導体３３にねじ込まれたボルト４９が、羽子板端子部４８Ｂに設けられたボルト嵌合孔に嵌合される。

コネクタボディ４７のブッシング嵌合部４６の内側に設けられたブッシング嵌合孔は、ブッシング２３と反対側にも開口するように設けられ、この開口部を通してボルト４９に螺合されたナット５１が一定の締め付けトルクで締め付けられることにより、羽子板端子部４８Ｂがブッシングの中心導体３３に締結されている。ブッシング嵌合孔のブッシング２３と反対側の開口部から該ブッシング嵌合孔内に栓５０が挿入されている。栓５０とブッシング嵌合孔との嵌合もテーパ嵌合となっていて、栓５０の内側に固定された金具に設けられた雌ネジ部がボルト４９に螺合され、栓５０が回転させられて一定のトルクで締め付けられることにより、栓５０がコネクタボディ４７に締結されている。

下側のタワー構成部材１２ａの内側には、３本のセクションケーブル２０ａを相互間に間隔を保った状態で保持するケーブルクリート２８が、ブッシング２３の下方に位置させた状態で取り付けられ、このケーブルクリート２８により、３本のセクションケーブル２０ａのコネクタ２６に近い部分がタワー構成部材２０ａに対して支持されている。ケーブルクリート２８は、３本のセクションケーブル２０ａのコネクタ２６に接続された部分に曲げを生じさせないようにするために設けられている。

タワー構成部材１２ａ内にはまた、３本のセクションケーブル２０ａを俵積みした状態で保持するケーブルクリート２９が架台２４の直下に位置させた状態で取り付けられ、このケーブルクリート２９により、３本のセクションケーブル２０ａが一括してタワー構成部材１２ａに対して支持されている。

セクションケーブル２０ａのケーブルクリート２９により支持された部分より更に下方に位置する部分は、上下方向に適宜に間隔をあけて設けられたケーブルクリート２９と同様の他の複数のケーブルクリートにより三相一括してタワー構成部材１２ａに支持されている。

下側のタワー構成部材１２ａの内面にはまた、該タワー構成部材１２ａの上端に近い位置に位置させて、３本のセクションケーブル２０ｂを相互間に間隔を保った状態で保持するケーブルクリート３０が取り付けられ、このケーブルクリート３０により、３本のセクションケーブル２０ｂのコネクタ２７に近い部分がタワー構成部材１２ａに対して支持されている。

また上側のタワー構成部材２０ｂの内面に、３本のセクションケーブル２０ｂを俵積みした状態で保持するケーブルクリート３１が、タワー構成部材２０ｂの下端寄りに位置させた状態で取り付けられ、このケーブルクリート３１により、３本のセクションケーブル２０ｂの下端寄りの部分が一括してタワー構成部材１２ｂに対して支持されている。

セクションケーブル２０ｂのケーブルクリート３１により支持された部分より更に上方に位置する部分は、上下方向に適宜に間隔をあけて設けられたケーブルクリート３１と同様の他の複数のケーブルクリートにより三相一括してタワー構成部材１２ｂに支持されている。

上側のタワー構成部材１２ｂ内に布設されたセクションケーブル２０ｂの上端は、タワー構成部材１２ｂの上端寄りに設けられた、上記したケーブル接続部２１と同様なケーブル接続部により、更に上側のタワー構成部材１２ｃ内に布設されたセクションケーブル２０ｃの下端に接続される。同様にして一連のタワー構成部材内の対応するセクションケーブル同士が順次直列に接続されて、三相の電力ケーブル１０が構成される。

本実施形態においては、上下に隣り合う各２つのタワー構成部材のうち、下側のタワー構成部材へのブッシング２３の取り付け、下側のタワー構成部材１２ａ内に布設されたセクションケーブルの上端へのコネクタ２６の取り付け、該コネクタ２６とブッシング２３との接続及びケーブルクリート２８，２９による下側のセクションケーブルの固定は、各タワー構成部材を製造する専門の工場で予め行っておくが、上側のタワー構成部材内に布設されたセクションケーブルの下端の端末部に取り付けられたコネクタ２７とブッシング２３との接続及び該セクションケーブルの下端寄りの部分のケーブルクリート３０，３１による固定は、現地でタワー１を構築した後に行う。例えば、図２ないし図４において、下側のタワー構成部材１２ａ内へのブッシング２３の取り付け、下側のタワー構成部材１２ａ内に布設されたセクションケーブル２０ａの上端に取り付けられたコネクタ２６とブッシング２３との接続及びケーブルクリート２８，２９によるセクションケーブル２０ａの固定は、各タワー構成部材を製造する専門の工場で予め行っておくが、上側のタワー構成部材１２ｂ内に布設されたセクションケーブル２０ｂの下端に取り付けられたコネクタ２７とブッシング２３との接続、及びケーブルクリート３０及び３１によるセクションケーブル２０ｂの固定は、現地でタワー１を構築した後に行う。

また各タワー構成部材を現地に輸送する際には、各タワー構成部材内に布設されたセクションケーブルの各部うち、後で各タワー構成部材の下端から下方に引出される部分（現地で下側のタワー構成部材内のセクションケーブルに接続される部分）、及び最上部のタワー構成部材１２ｅ内に布設されたセクションケーブル２０ｅのうち弛み部１０Ｂを形成する部分及び弛み部よりも上方の部分を、ゆるく曲げた状態で各タワー構成部材の中に収めておく。

図２ないし図４に示すように各ケーブル接続部２１が構成される場合、現地での風力発電装置の組立は例えば下記のようにして行う。
先ずタワー構成部材１２ａないし１２ｅを順次連結して積み上げることにより、タワー１を構築し、タワー１の上端にナセル３を取り付ける。次いで一連のタワー構成部材のうち、下から２番目に配置されたタワー構成部材１２ｂ内からセクションケーブル２０ｂの下端を下方に引出して、該セクションケーブルの下端に取り付けられたＴ型コネクタ２７をブッシング２３の他方のコネクタ嵌合部２３Ｂに嵌合させ、栓５０を取り付けることにより、上側のセクションケーブル２０ｂの下端をブッシング２３の中心導体３３に電気的に接続する。その後、上側のセクションケーブル２０ｂの下部のコネクタ２７に接続された部分に曲げを生じさせないように、セクションケーブル２０ｂの下部をケーブルクリート３０によりタワー構成部材１２ｂに固定し、更にセクションケーブル２０ｂのクリート３０により保持された部分よりも上方の部分を俵積みにしてケーブルクリート３１によりタワー構成部材１２ｂに固定する。

同様にして、更に上方のタワー構成部材内に布設されたセクションケーブルの下端に取り付けられたコネクタ２７を下方に隣接して配置されたタワー構成部材内のブッシング２３に接続していくことにより、一連のタワー構成部材内に布設されたセクションケーブル２０ａないし２０ｅを順次直列に接続して各相の電力ケーブル１０を構成する。

最上部のタワー構成部材１２ｅ内の各セクションケーブル２０ｅの下端を下側に隣接するタワー構成部材１２ｅ内に保持された各ブッシング２３に接続した後、タワー構成部材１２ｅ内のセクションケーブル１２ｅを弛ませて電力ケーブル１０の弛み部１０Ｂを形成し、各セクションケーブル２０ｅの上端をナセル３内に引込んで、変圧器８の二次側に接続する。

なお最上部のタワー構成部材１２ｅ内のセクションケーブル２０ｅの上端と変圧器８の二次側との接続は、タワー１の上端にナセル３を取り付ける際に行ってもよい。

本実施形態では、セクションケーブルの下端をブッシングに接続するコネクタとしてＴ型コネクタを用いているため、各セクションケーブルの下端のコネクタ２７をブッシング２３の他方のコネクタ嵌合部２３Ｂに嵌合接続する作業を簡単に行うことができる。例えば、図４に鎖線で示したように、上側のタワー構成部材の下端から引出したセクションケーブル２０ｂの下部を振り子のように水平方向に移動させるだけでコネクタ２７をブッシング２３に嵌合させることができる。コネクタ２７をブッシング２３に接続する際には、コネクタを上下方向に変位させる必要がないため、セクションケーブルに無理な力を加えることなく、コネクタ２７をブッシング２３に接続することができ、タワー内の狭いスペースでのコネクタの接続作業を容易にすることができる。

また本実施形態のように構成すると、万一タワー１内で地絡事故が生じた際には、事故で損傷したセクションケーブルのみを交換すれば良く、電力ケーブル全体を交換する必要がないため、事故の復旧を経済的に、かつ短時間で図ることができる。

本実施形態では、ナセル３内に発電機６の出力電圧を昇圧する変圧器８を収納して、発電機の出力電圧を特別高圧電圧まで昇圧して電力ケーブル１０に送り込むので、電力ケーブルを通して流れる電流を小さく抑えて、セクションケーブル同士の接続部で生じる電力損失を少なくすることができ、タワー内の電力ケーブルを複数のセクションケーブルに分割したことにより生じる電力損失を少なくすることができる。

上記の実施形態では、三相のセクションケーブル同士を接続するケーブル接続具２１ｕないし２１ｗをタワー構成部材の径方向に並べて配置したが、図５及び図６に示したように、三相のケーブル接続具２１ｕないし２１ｗをタワー構成部材の内周面上に並べて配置するようにしても良い。図５及び図６に示した例では、ケーブル接続部２１の相間の距離を短くするために、三相のケーブル接続具２１ｕないし２１ｗが、順次タワーの軸線方向に位置をずらして、タワー構成部材の周方向に対して傾斜した方向に並べて配置されていて、ケーブル接続具２１ｕないし２１ｗのそれぞれのコネクタ２６に接続された三相のセクションケーブル２０ａと、ケーブル接続具２１ｕないし２１ｗのそれぞれのコネクタ２７に接続された三相のセクションケーブル２０ｂとが、タワー構成部材の周方向に１相分位置をずらした状態で配置されている。本実施形態では、三相のケーブル接続具２１ｕないし２１ｗのそれぞれのブッシング２３が個別に設けられた架台２４′によりタワー構成部材１２ａに支持されている。また下側に配置されたタワー構成部材１２ａ内に布設されてコネクタ２６に上端が接続されたセクションケーブル２０ａがコネクタ２６に近い位置でケーブルクリート２８′により個別に支持され、上側に配置されたタワー構成部材１２ｂ内に布設されてコネクタ２７に下端が接続されたセクションケーブル２０ｂがコネクタ２７に近い位置でクリート３０′により個別に支持されている。その他の点は図２ないし図４に示した実施形態と同様に構成されている。

上記の各実施形態では、上下方向に隣り合う各２つのタワー構成部材の内、下側に配置されたタワー構成部材の内側にケーブル接続具２１ｕないし２１ｗを配置している。このように構成すると、コネクタ２７を振り子のように移動させることにより、ブッシング２３に嵌合させることができ、コネクタをブッシングに接続する際にコネクタを上下方向に移動させる必要がないため、コネクタをブッシングに接続する作業を容易にすることができる。しかしながら、本発明においては、複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士が隣り合うタワー構成部材の連結部近に配置されたケーブル接続部により相互に接続されていれば良く、上記の各実施形態に示したようにケーブル接続具２１ｕないし２１ｗを配置する場合に限定されない。

例えば、上下方向に隣り合う各２つのタワー構成部材の内、上側に配置されたタワー構成部材の内側にケーブル接続具２１ｕないし２１ｗを配置するようにしても良い。この場合は、上下方向に隣り合う各２つのタワー構成部材の内、上側に配置されるタワー構成部材の下端寄りの位置にブッシング２３を取り付け、上側のタワー構成部材内に布設されたセクションケーブルの下端の端末部に取り付けたコネクタ２７を工場でブッシング２３に接続しておく。現地では、タワー１が完成した後に、下側のタワー構成部材内に布設されたセクションケーブルの上端の端末部に取り付けられたコネクタ２６を上側のタワー構成部材の下端寄りに取り付けられたブッシング２３に接続する作業と、該下側のセクションケーブルの上端寄りの部分をケーブルクリートにより固定する作業とを行う。

上記のように構成した場合には、下側のコネクタ２７の上端に取り付けられたコネクタ２６をブッシングに接続する際に、下側のセクションケーブルの上端を上側のタワー構成部材内に引き上げる必要があるが、コネクタ２６としてＴ型コネクタを用いれば、コネクタ２６とブッシング２３とを接続する際には、コネクタ２６を横方向にのみ動かせばよいため、コネクタ２６とブッシング２３との接続を容易に行うことができる。

上記の各実施形態のように、ブッシングと、セクションケーブルの芯線に接続された圧縮導体をコネクタボディ内に有して該圧縮導体がブッシングの中心導体にボルトにより締結される構造のＴ型コネクタとによりケーブル接続具を構成すると、ケーブル接続部での接続を確実にして信頼性を高めることができる。しかしながら本発明はこのようなケーブル接続具を用いる場合に限定されるものではなく、各ケーブル接続部を、該ケーブル接続部で接続される一方のセクションケーブル及び他方のセクションケーブルの端末部にそれぞれ取り付けられたプラグ及びレセプタクルにより構成することもできる。

この場合、プラグ及びレセプタクルは、それぞれが取り付けられているセクションケーブルに対して直角な方向に抜き差しし得るように構成することが好ましい。

本発明においては、セクションケーブル同士を接続するケーブル接続部が切り離し可能に構成されていることが好ましく、セクションケーブル同士の接続はコネクタを介して行うことが好ましいが、コネクタを用いずに、タワー内でセクションケーブル同士を接続するケーブル接続部を構成する処理を行って、該ケーブル接続部によりセクションケーブル同士を接続するようにしてもよい。

上記の説明では、複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部近で相互に接続する作業を、タワーの下部から上部に向けて順次行うとしたが、対応するセクションケーブル同士の接続を行う順序は上記の例に限定されるものではない。例えば、タワーの上部から下部に向って順次隣り合うタワー構成部材内の対応するセクションケーブル同士を接続する作業を行うようにしてもよく、タワー構成部材の複数の連結部付近での対応するセクションケーブル同士の接続作業を同時に並行して進めるようにしてもよい。

１タワー
３ナセル
１０電力ケーブル
１２ａないし１２ｅタワー構成部材
２０ａないし２０ｅセクションケーブル
２１ケーブル接続部
２１ｕないし２１ｗケーブル接続具
２３ブッシング
２６一方のコネクタ
２７他方のコネクタ

Claims

管状のタワー構成部材が複数個直列に連結されて構成されたタワーと、前記タワーの上端に取り付けられたナセルと、前記ナセルに設けられた回転軸に取り付けられた風車と、前記風車により駆動される発電機と、前記発電機の出力を外部に取り出すために前記タワー内に布設された複数の電力ケーブルとを備えた風力発電装置において、
各電力ケーブルは、前記複数のタワー構成部材にそれぞれ対応する複数のセクションケーブルに分割されて、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルが各タワー構成部材の内側に布設され、
前記複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士が隣り合うタワー構成部材の連結部近に配置されたケーブル接続部により相互に接続されることにより各電力ケーブルを構成する複数のセクションケーブルが直列に接続されていること、
を特徴とする風力発電装置。
前記ナセル内には、前記発電機の出力電圧を昇圧する変圧器が収納され、前記変圧器の二次側に前記電力ケーブルが接続されている請求項１に記載の風力発電装置。
前記ケーブル接続部は、
絶縁材からなるブッシングボディと該ブッシングボディの軸心部に設けられた中心導体とを有して、前記ブッシングボディの軸線方向の一端側及び他端側にそれぞれ一方のコネクタ嵌合部及び他方のコネクタ嵌合部が形成されたブッシングと、
前記ブッシングの一方のコネクタ嵌合部に嵌合されて前記ケーブル接続部で接続される一方のセクションケーブルを前記ブッシングの中心導体に電気的に接続する一方のコネクタと、
前記ブッシングの他方のコネクタ嵌合部に嵌合されて前記ケーブル接続部で接続される他方のセクションケーブルを前記ブッシングの中心導体に電気的に接続する他方のコネクタとを備え、
前記ブッシングは、隣接する２つのタワー構成部材のいずれか一方の内面に支持部材を介して固定されていること、
を特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
前記ブッシングはその軸線をタワーの軸線方向に対して直角な方向に向けた状態で前記タワー構成部材の内面に支持部材を介して支持され、
各コネクタは、前記一方のセクションケーブルまたは他方のセクションケーブルの端末部に固定された基部と該基部のセクションケーブルと反対側の端部に一体に形成されたブッシング嵌合部とを有して前記ブッシング嵌合部内に前記ブッシングの一方のコネクタ嵌合部または他方のコネクタ嵌合部を嵌合させるブッシング嵌合穴が形成された絶縁性のコネクタボディと、前記コネクタボディの基部内で前記一方のセクションケーブルまたは他方のセクションケーブルの芯線に圧縮接続された圧縮接続部と前記ブッシング嵌合部内で前記ブッシングの中心導体に接続される端子部とを有する圧縮端子とを備え、
前記コネクタボディの基部とブッシング嵌合部とは、それぞれの軸線を直交させた状態で設けられ、
前記コネクタの圧縮端子の端子部は、前記コネクタボディのブッシング嵌合部内で前記ブッシングの中心導体にボルトを介して接続されること、
を特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
前記ケーブル接続部は、該ケーブル接続部で接続される一方のセクションケーブル及び他方のセクションケーブルの端末部にそれぞれ取り付けられたプラグ及びレセプタクルからなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電装置。
前記プラグ及びレセプタクルは、それぞれが取り付けられているセクションケーブルに対して直角な方向に抜き差しし得るように設けられていること、
を特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。
管状のタワー構成部材が複数個直列に連結されて構成されたタワーと、前記タワーの上端に取り付けられたナセルと、前記ナセルに設けられた回転軸に取り付けられた風車と、前記風車により駆動される発電機とを備えた風力発電装置の前記タワー内に前記発電機の出力を外部に取り出すために複数の電力ケーブルを布設する方法であって、
各電力ケーブルを、前記複数のタワー構成部材にそれぞれ対応する複数のセクションケーブルに分割して、各タワー構成部材に対応するセクションケーブルを各タワー構成部材の内側に予め布設しておき、
前記複数のタワー構成部材を連結して前記タワーを構築した後に、前記複数のタワー構成部材内にそれぞれ布設されたセクションケーブルの対応するもの同士を隣り合うタワー構成部材の連結部近で相互に接続することにより各電力ケーブルを構成する複数のセクションケーブルを直列に接続すること、
を特徴とする風力発電装置の電力ケーブル布設方法。
前記セクションケーブル同士の接続は、前記タワーの軸線に対して直角な方向に抜き差しが可能なコネクタを用いて行うことを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置の電力ケーブル布設方法。