JP3792861B2 - Neutral wire composite DC power cable - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中ケーブル(海底ケーブル)に用いるのに好適な中性線を直流送電用ケーブルに一体にした中性線複合直流電力用ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、直流送電において、図3〜図5に示すように、高圧の交流電圧(AC)を交/直変換装置aで直流変換し、その直流高電圧を1または複数の直流電力ケーブルbにより直流(DC)送電する。そして、送電された直流高電圧を直/交変換装置cにより交流電圧に変換して、交流送電する。
【0003】
従来の上記の直流電力ケーブルbの運用法のひとつの単極運転法には、図3に示す大地帰路がある。これは、1条の直流電力ケーブルbを用いてその電力ケーブルb両端を大地(海水)に接地し、海水を帰路回路dとして送電するものである。
また、図4に示すように、帰路回路に帰線(中性線)eを使用した帰線帰路がある。
上記のように、単極送電における帰路回路dとしては、海水に流すか帰線eを用いるかしている。
【0004】
また、他の運用法としては、図5に示すように、正・負(+/−)の各極について交/直変換装置a1、a2、直流電力ケーブルb1、b2、直/交変換装置c1、c2を設ける双極運転法がある。この双極運転法においては、帰線eによっても高圧直流送電しているが、通常、正・負のバランスを取るために接地点間を結ぶ中性線fを設けている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来単極運転法では、大地帰路がよく用いられたが、大地電位の変動など周囲に何らかの悪影響を及ぼす危険性があり、帰線(中性線)を帰路に用いる場合が多くなってきている。
また、双極運転法はどちらかの高圧ケーブルに異常が生じた場合中性線を帰線回路とするため、中性線が必要である。
したがって、単極運転法の場合には最低2条(電力ケーブル、帰線)、双極の場合には3条(電力ケーブル2条、中性線)の布設が必要であり、布設工期およびコストが高いものになる。また、直流電力ケーブルに流れる直流電流による磁界で布設場所の近くでは、航行している船舶などにコンパスエラーが生じる恐れもある。
【0006】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたものであって、電力ケーブルの布設工期短縮およびコスト削減ができ、ケーブルから外部へ磁界が漏れることを確実に防止できる中性線複合直流電力用ケーブルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
請求項1の発明は、水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルにおいて、主直流電力ケーブル部は、中心の主導体の外周に順に内部半導電層、主絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、中性線部は導体外周に絶縁層を有するものであって、この中性線部導体の総断面積は、主導体の断面積の50〜100%であり、主直流電力ケーブル部の外周に接して中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したことを特徴とする中性線複合直流電力用ケーブルである。
請求項2の発明は、主電力ケーブル主絶縁層は耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、中性線部絶縁層は主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料からなり、主電力ケーブル部の外周には、複数配列された中性線部の内周および外周に半導電層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の中性線複合直流電力用ケーブルである。
請求項3の発明は、直流電力用ケーブルは、海中で高電圧の直流送電に用いるものであり、ケーブル外周に座床、鉄線外装およびサービング層を設けたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の中性線複合直流電力用ケーブルである。
なお、中性線部は、主電力ケーブルの外周をほぼ全周に亙って覆うように配設することが好ましい。
【0008】
上記の本発明によれば、主電力ケーブル部の金属シース層の外周に中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したので、主電力ケーブル部と中性線部が一体的になる。したがって、電力ケーブル布設に際して、従来別途に布設していた主電力ケーブルと中性線を一つの電力ケーブルとして一括に布設できる。
また、中性線部を帰路回路として用いた場合に、主導体に流れる直流電流による発生磁界が中性線部導体の電流による磁界でキャンセルできるので、主導体の電流磁界が外部に漏れるのを防止できる。
また、中性線部導体の総断面積は主導体の断面積の50〜100%として、中性線部を帰路回路として利用する場合に発熱などを防止できる。
【0009】
なお、主絶縁層を直流送電電圧用の絶縁材料とし、中性線部絶縁層を主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料とすれば、中性線部絶縁体を直流高圧用にする必要がなく、絶縁材料を低廉にすることができる。
また、中性線部は、主電力ケーブルの外周をほぼ全周に亙って覆うように配設すれば、全周にわたって均一な磁界で主導体電流発生磁界をキャンセルして該磁界が外部に漏れることをより確実に防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
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は実施形態にかかる直流送電に用いる直流電力用ケーブルの説明図である。図に示すように、直流電力用ケーブルは、主直流電力ケーブル部10と中性線部12とからなり、前記図3の単極送電法、図4の双極送電法のいずれにも使用可能なものである。
【0011】
前記主直流電力ケーブル部10は、中心の導体(主導体)14の外周に順に内部半導電層16、主絶縁層18、外部半導電層20、鉛被層(金属シース層に相当)22、および防食層24を有する。それと共に、前記中性線部12は中心導体26外周に絶縁層28を有するものである。
そして、主直流電力ケーブル部10の外周に接して中性線部12を複数(実施形態では25本)、主直流電力ケーブル部10に同心円上に配設しかつ一体的に固定したものである。
【0012】
主直流電力ケーブル部10の主絶縁層18は、耐直流送電電圧用(60〜500kv)の絶縁材料を用いることができる。ゴム系またはプラスチック系のもので例えばカーボン充填材入り架橋ポリエチレン、変成ポリオレフィンの樹脂、または単独の架橋ポリエチレンからなることができる。
また、中性線部絶縁層28は主直流電力ケーブル部10との絶縁が確保される絶縁材料からなり、例えば非架橋ポリエチレンを2〜7mm被覆したものである。
【0013】
なお、主直流電力ケーブル部10の鉛被層22内周部には遮蔽層30を設けることができる。また、中性線部12はその配列された内周に半導電クッション層32、外周に半導電遮水層34などを設けることができる。また、中性線部12は、主直流電力ケーブル部10の外周をほぼ全周に亙って覆うように配設することが好ましい。
【0014】
そして、中性線部12中心導体26の総断面積は前記電力ケーブル部10の主導体14の断面積の50〜100%である。
【0015】
前記実施形態の中性線複合直流ケーブルを海底ケーブルとして用いる場合は、外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける。
【0016】
上記実施形態によれば、主電力ケーブル部10の鉛被層22の外周に中性線部12を複数配設して固定したので、主電力ケーブル部10と中性線部12が一体になり、電力ケーブル布設に際して、主電力ケーブルと中性線を一つの電力ケーブルとして一括に布設できる。また、中性線部12を帰路回路として用いた場合に、主導体14に流れる直流電流による発生磁界が中性線部導体26の電流による磁界でキャンセルできるので、主導体14の電流磁界が外部に漏れるのを防止できる。したがって、航行船舶にコンパスエラーが生じることはない。
【0017】
なお、主絶縁層18を直流送電電圧用の絶縁材料とし、絶縁層28を鉛被層22との絶縁が確保される絶縁材料とするので、中性線部絶縁層28を直流高圧用にする必要がなく、絶縁材料を低廉にすることができる。
【0018】
また、中性線部12導体26の総断面積は主導体の断面積の50〜100%とするので、中性線部12を帰路回路として利用する場合に十分な導体断面積であるので発熱などを防止できる。
また、中性線部12は、主直流電力ケーブル部10の外周をほぼ全周に亙って覆うように配設するので、全周にわたって均一な磁界で主導体電流発生磁界を確実にキャンセルできる。
【0019】
さらに、概略設計値として、例えば導体が800mm2の海底直流電力ケーブルにおいて、60kv級で外径126.2mm、許容電流1300Aであり、125kv級で外径132.0mm、許容電流1280Aである。また、250kv級で外径142.8mm、許容電流1250Aであり、500kv級で外径165.0mm、許容電流1210Aである。これに対して従来の800mm2の海底直流電力ケーブルでは、60kv級で外径88.6mm、許容電流1530Aであり、125kv級で外径95mm、許容電流1480Aであり、また250kv級で外径107.8mm、許容電流1410A、500kv級では外径132mm、許容電流1320Aであり、大きさ的にも極端に大きくなっておらず、布設などが容易になることが理解できる。
【0020】
なお、本発明は前記実施形態のように主直流電力ケーブル部にCV直流電力ケーブルの構造を採用することに限定されず、図2に示すような、OF直流電力ケーブルによっても同様に実施できることは明らかである。図2において、3は油路であって油路3内周面に金属スパイラルが設けられている。その他は、図1と同様部分に同一符号を付している。
【0021】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、主直流電力ケーブルと中性線一体にするので、電力ケーブルの布設工期短縮およびコスト削減ができ、それと共に、複数の中性線が直流電力ケーブルの外周を取り巻くので直流電力ケーブルから外部へ磁界が漏れることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る中性線複合直流電力用ケーブルの説明図である。
【図2】他の実施形態の中性線複合直流電力用ケーブルの説明図である。
【図3】直流電力ケーブルの大地帰路の単極運転法の説明図である。
【図4】直流電力ケーブルの帰線回路の単極運転法の説明図である。
【図5】直流電力ケーブルの双極運転法の説明図である。
【符号の説明】
10 主直流電力ケーブル部
12 中性線部
14 主導体
18 主絶縁層
22 鉛被層
26 中性線部中心導体
28 中性線部絶縁層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a neutral wire composite DC power cable in which a neutral wire suitable for use in an underwater cable (submarine cable) is integrated with a DC power transmission cable.
[0002]
[Prior art]
In general, in DC power transmission, as shown in FIGS. 3 to 5, a high-voltage AC voltage (AC) is converted into DC by an AC / DC converter a, and the DC high voltage is converted into DC by one or more DC power cables b. (DC) Transmit power. Then, the transmitted DC high voltage is converted into an AC voltage by the DC / AC converter c, and AC transmission is performed.
[0003]
One of the conventional methods for operating the DC power cable b is a single-pole operation method as shown in FIG. This uses a single DC power cable b to ground both ends of the power cable b to the ground (seawater) and transmit the seawater as a return circuit d.
Further, as shown in FIG. 4, there is a return route using a return line (neutral line) e in the return circuit.
As described above, as the return circuit d in the single-pole power transmission, the return circuit e is flowed into seawater or the return line e is used.
[0004]
As other operation methods, as shown in FIG. 5, the AC / DC converters a1 and a2, the DC power cables b1 and b2, and the DC / AC converter c1 with respect to the positive and negative (+/−) poles. , C2 is a bipolar operation method. In this bipolar operation method, high-voltage direct current transmission is performed also by a return line e, but normally, a neutral line f connecting between grounding points is provided in order to balance positive and negative.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional single-pole operation method, the earth return path is often used, but there is a risk of adverse effects on the surroundings such as fluctuations in the earth potential, and the return line (neutral line) is often used for the return path. ing.
In addition, the bipolar operation method requires a neutral wire because a neutral wire is used as a return circuit when an abnormality occurs in one of the high-voltage cables.
Therefore, in the case of the single pole operation method, it is necessary to lay at least 2 (power cable, return line), and in the case of bipolar, 3 (power cable, 2 neutral lines) is required. It will be expensive. Further, a compass error may occur in a navigating ship or the like near a laying place due to a magnetic field generated by a direct current flowing through a direct current power cable.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is possible to reduce the installation period and cost of the power cable, and to reliably prevent the magnetic field from leaking from the cable to the outside. An object is to provide a power cable.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
The invention according to claim 1 is a DC power cable used for high-voltage DC transmission in water, wherein the main DC power cable portion is formed in order of an inner semiconductive layer, a main insulating layer , and an outer semiconductive layer on the outer periphery of the central main conductor. , has a metal sheath layer and anticorrosive layer, the neutral line portion is a one having an insulating layer on the conductor periphery, the total cross-sectional area of the neutral section conductors, 50-100% of the cross-sectional area of the main body A neutral wire composite DC power cable characterized in that a plurality of neutral wire portions are disposed in contact with the outer periphery of the main DC power cable portion and are integrally fixed.
According to another aspect of the invention, the main power cable main insulating layer is made of an insulating material for耐直stream transmission voltage, neutral section insulator layer is made of an insulating material insulating the main DC power cable section is secured, the main The neutral wire composite DC power cable according to claim 1, wherein a semiconductive layer is provided on an inner periphery and an outer periphery of a plurality of arranged neutral wire portions on an outer periphery of the power cable portion .
According to a third aspect of the present invention, the DC power cable is used for high-voltage DC transmission in the sea, and is provided with a seating floor, an iron wire exterior, and a serving layer on the outer periphery of the cable. The neutral wire composite DC power cable according to 1 or 2.
In addition, it is preferable to arrange | position a neutral wire part so that the outer periphery of a main power cable may be covered over the perimeter.
[0008]
According to the present invention, a plurality of neutral wire portions are disposed and fixed integrally on the outer periphery of the metal sheath layer of the main power cable portion, so that the main power cable portion and the neutral wire portion are integrated. . Therefore, when laying the power cable, the main power cable and the neutral wire that have been separately laid conventionally can be laid as a single power cable.
In addition, when the neutral wire portion is used as a return circuit, the magnetic field generated by the direct current flowing in the main conductor can be canceled by the magnetic field due to the current of the neutral wire portion conductor, so that the current magnetic field of the main conductor leaks to the outside. Can be prevented.
Further, the total cross-sectional area of the neutral wire portion conductor is 50 to 100% of the cross-sectional area of the main conductor, so that heat generation can be prevented when the neutral wire portion is used as a return circuit.
[0009]
If the main insulation layer is an insulation material for DC transmission voltage, and the neutral wire insulation layer is an insulation material that ensures insulation from the main DC power cable, the neutral wire insulation is used for DC high voltage. Therefore, the insulating material can be made inexpensive.
In addition, if the neutral wire portion is arranged so as to cover the outer circumference of the main power cable over almost the entire circumference, the magnetic field generated by the main conductor current is canceled with a uniform magnetic field over the entire circumference. Leakage can be prevented more reliably.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Drawing 1 is an explanatory view of the cable for direct-current power used for direct-current power transmission concerning an embodiment. As shown in the figure, the DC power cable is composed of a main DC power cable portion 10 and a neutral wire portion 12, and can be used for either the unipolar power transmission method of FIG. 3 or the bipolar power transmission method of FIG. Is.
[0011]
The main DC power cable unit 10 includes an inner semiconductive layer 16, a main insulating layer 18, an outer semiconductive layer 20, a lead coating layer (corresponding to a metal sheath layer) 22 in order on the outer periphery of a central conductor (main conductor) 14. And an anticorrosion layer 24. At the same time, the neutral wire portion 12 has an insulating layer 28 on the outer periphery of the central conductor 26.
A plurality of neutral wire portions 12 (25 in the embodiment) are disposed in contact with the outer periphery of the main DC power cable portion 10, are concentrically arranged on the main DC power cable portion 10, and are integrally fixed. .
[0012]
The main insulating layer 18 of the main DC power cable unit 10 can be made of an insulating material for a DC-proof transmission voltage (60 to 500 kv). For example, the rubber-based or plastic-based one can be made of a crosslinked polyethylene containing a carbon filler, a modified polyolefin resin, or a single crosslinked polyethylene.
The neutral wire portion insulating layer 28 is made of an insulating material that ensures insulation from the main DC power cable portion 10, and is, for example, coated with 2 to 7 mm of non-crosslinked polyethylene.
[0013]
A shielding layer 30 can be provided on the inner periphery of the lead coating layer 22 of the main DC power cable unit 10. Further, the neutral wire portion 12 can be provided with a semiconductive cushion layer 32 on the inner circumference where the neutral wires 12 are arranged and a semiconductive water shielding layer 34 on the outer circumference . Moreover, it is preferable that the neutral wire portion 12 is disposed so as to cover the outer circumference of the main DC power cable portion 10 over almost the entire circumference.
[0014]
The total cross-sectional area of the neutral conductor 12 center conductor 26 is 50 to 100% of the cross-sectional area of the main conductor 14 of the power cable section 10.
[0015]
When the neutral wire composite DC cable of the embodiment is used as a submarine cable, a seat floor, an iron wire exterior, and a serving layer are provided on the outer peripheral portion.
[0016]
According to the above embodiment, since a plurality of neutral wire portions 12 are disposed and fixed on the outer periphery of the lead coating layer 22 of the main power cable portion 10, the main power cable portion 10 and the neutral wire portion 12 are integrated. When laying the power cable, the main power cable and the neutral wire can be laid together as one power cable. Further, when the neutral wire portion 12 is used as a return circuit, the magnetic field generated by the direct current flowing through the main conductor 14 can be canceled by the magnetic field due to the current of the neutral wire portion conductor 26, so that the current magnetic field of the main conductor 14 is external. To prevent leakage. Therefore, no compass error occurs in the sailing vessel.
[0017]
In addition, since the main insulating layer 18 is an insulating material for DC transmission voltage and the insulating layer 28 is an insulating material that ensures insulation from the lead-coated layer 22, the neutral line insulating layer 28 is used for DC high voltage. There is no need, and the insulating material can be made inexpensive.
[0018]
Further, since the total cross-sectional area of the neutral wire portion 12 conductor 26 is 50 to 100% of the cross-sectional area of the main conductor, the conductor cross-sectional area is sufficient when the neutral wire portion 12 is used as a return circuit. Can be prevented.
Further, since the neutral wire portion 12 is disposed so as to cover the outer periphery of the main DC power cable portion 10 over almost the entire circumference, the magnetic field generated by the main conductor current can be reliably canceled with a uniform magnetic field over the entire circumference. .
[0019]
Further, as a rough design value, for example, in a submarine DC power cable having a conductor of 800 mm 2 , an outer diameter of 60 kv class is 126.2 mm and an allowable current is 1300 A, and an outer diameter of 125 kv class is 132.0 mm and an allowable current is 1280 A. In addition, the outer diameter is 142.8 mm and the allowable current is 1250 A in the 250 kv class, and the outer diameter is 165.0 mm and the allowable current is 1210 A in the 500 kv class. In contrast, a conventional 800 mm 2 submarine DC power cable has an outer diameter of 88.6 mm and an allowable current of 1530 A at 60 kv class, an outer diameter of 95 mm and an allowable current of 1480 A at 125 kv class, and an outer diameter of 107 at 250 kv class. .8 mm, allowable current 1410 A, and 500 kv class have an outer diameter of 132 mm and an allowable current of 1320 A, which are not extremely large in size and can be understood to be easy to lay.
[0020]
Note that the present invention is not limited to adopting the structure of the CV DC power cable in the main DC power cable portion as in the above-described embodiment, and can be similarly implemented with an OF DC power cable as shown in FIG. it is obvious. 2, 3 6 metal spiral is provided an oil passage to the oil passage 3 within 6 peripheral surface. Other parts are the same as those in FIG.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the main DC power cable and the neutral wire are integrated, the construction period of the power cable can be shortened and the cost can be reduced. Since it surrounds the outer periphery, it is possible to reliably prevent the magnetic field from leaking from the DC power cable to the outside.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a neutral wire composite DC power cable according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a neutral wire composite DC power cable according to another embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a single-pole operation method of a ground return path of a DC power cable.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a single pole operation method of a return circuit of a DC power cable.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a bipolar operation method of a DC power cable.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main DC power cable part 12 Neutral wire part 14 Main conductor 18 Main insulation layer 22 Lead coating layer 26 Neutral wire part center conductor 28 Neutral wire part insulation layer

Claims (3)

水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルにおいて、
主直流電力ケーブル部は、中心の主導体の外周に順に内部半導電層、主絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、中性線部は導体外周に絶縁層を有するものであって、この中性線部導体の総断面積は、主導体の断面積の50〜100%であり、
主直流電力ケーブル部の外周に接して中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したことを特徴とする中性線複合直流電力用ケーブル。
In DC power cables used for high voltage DC transmission in water ,
The main DC power cable part has an inner semiconductive layer, a main insulating layer , an outer semiconductive layer, a metal sheath layer and a corrosion protection layer in order on the outer periphery of the central main conductor, and the neutral wire part has an insulating layer on the outer periphery of the conductor. The total cross-sectional area of the neutral wire portion conductor is 50 to 100% of the cross-sectional area of the main conductor,
A neutral wire composite DC power cable, wherein a plurality of neutral wire portions are arranged in contact with the outer periphery of the main DC power cable portion and fixed integrally.
主電力ケーブル主絶縁層は耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、中性線部絶縁層は主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料からなり、
主電力ケーブル部の外周には、複数配列された中性線部の内周および外周に半導電層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の中性線複合直流電力用ケーブル。
The main power cable main insulation layer is made of an insulating material for DC-proof transmission voltage, and the neutral wire portion insulation layer is made of an insulating material that ensures insulation from the main DC power cable portion.
The neutral wire composite DC power cable according to claim 1, wherein a semiconductive layer is provided on an inner periphery and an outer periphery of a plurality of neutral wire portions arranged on the outer periphery of the main power cable portion .
直流電力用ケーブルは、海中で高電圧の直流送電に用いるものであり、ケーブル外周に座床、鉄線外装およびサービング層を設けたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の中性線複合直流電力用ケーブル。The DC power cable is used for high-voltage DC transmission in the sea, and is provided with a seat floor, an iron wire exterior, and a serving layer on the outer periphery of the cable. Cable for composite direct current power.
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