JPH0522832A

JPH0522832A - 海底中継システムの給電方式

Info

Publication number: JPH0522832A
Application number: JP3169771A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Tagami; 俊之田上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、複数の中継器を介して信号の伝送
を行う海底中継システムの給電方式に係り、特に陸揚局
での接地線の取り方に関し、長期間の連続使用に耐え、
安定して低電位が得られ、アース設置工事が簡便な給電
方式を実現することを目的とする。【構成】複数の中継器を介して信号の伝送を行う海底
中継システムの当該中継器（２１〜２ｎ）に対し、陸揚
局に設けられた定電流源（Ｉ１）によって定電流を供給
する海底中継システムの給電方式において、上記陸揚局
に設けられた第１の定電流源（Ｉ１）を接地する第１の
ア─ス（Ａ１）と並列に接続された第２の電流源（Ｉ
０）を設け、該第１の定電流源（Ｉ１）において流れる
電流の少なくとも一部を、上記第２の電流源（Ｉ０）で
受給電するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の中継器を介して
信号の伝送を行う海底中継システムの中継器に対する給
電方式に係り、特に陸揚局での接地の取り方に関する。

【０００２】海底中継システムの給電は、システムを構
成する海底ケーブルの導体と大地とを通して給電される
リターンアース方式により行われる。この際は通常、前
記導体と大地とは、海浜の近くにアース棒を埋設して接
地抵抗を少なくした（約１Ω）海浜アースを介して接続
される。

【０００３】上記海浜アースは、Ｓｉ−Ｆｅ（シリコン
と鉄の合金）の棒状の電極（例えば直径１０ｃｍ、長さ
１．５ｍほど）が用いられることが多い。電極には常時
電流が流れているので、例えば陽極側の電極は、電蝕
（電気分解）により消耗するので、該海浜アースは電蝕
による消耗が極力少なくなるように、上記電極の周りを
Ｃ（炭素）で隙間なくコーティングしたものが用いられ
る。そのため、該海浜アースＡ１に用いられる電極１本
当たりの単価は、例えば約数百万円と高価である。

【０００４】また、該海浜アースは長期間（例えば２５
年間）にわたって安定した十分に低い接地抵抗を保つ必
要があり、その上、流れる電流量も大量（例えば１〜２
Ａ）なので安全性も要求される。そのため海浜ア─スＡ
１の敷設場所は、例えば海水浴場から遠い等安全性が十
分で、かつ土壌比抵抗（地中の抵抗値）の低い場所にす
る必要があり、特に近年の海浜アース工事は場所を選定
することが非常に難しいものとなっている。

【０００５】したがって、海底中継システムにおける給
電方式においては、長期間の連続使用に耐え、安定して
十分に低い接地電位が得られ、アースの工事が簡便な給
電方式が要請されている。

【０００６】

【従来の技術】第９図及び第１０図に、従来における一
般的な海底中継システムへの給電方式の例を示す。

【０００７】これらの図で１１，１２は陸上に設置され
た対向する２つの陸揚局局舎（以下局舎という）、Ｌは
海底を通ってこれらの間に敷設された海底ケーブル、２
１〜２ｎは該海底ケーブルＬに所定間隔で挿入された中
継器である。Ｉ１，Ｉ２は定電流源で、矢印方向に定電
流を供給する。

【０００８】第９図に示される両端給電方式では、対向
する２つの局舎１１，１２すなわち当該海底ケーブルの
両端において、逆方向に給電を行う定電流源を別々に持
ち、それぞれアースに接続されている。このとき、電流
は定電流源Ｉ１、海底ケーブルＬ、中継器２１〜２ｎ、
定電流源Ｉ２、アースＡ２、海底、アースＡ１の経路で
流れる。

【０００９】第１０図に示される片端給電方式では、局
舎１１に設けられた定電流源Ｉ１からのみ給電され、陸
揚局１２側では、単にアースＡ２により接地されるだけ
である。

【００１０】両端給電では、片端給電に比べて１台の定
電流源に係る負荷が軽い上、ケーブルの耐圧（電圧に対
する耐久性能）も低くでき、一方の定電流源が故障して
も、もう一方の定電流源により海底中継システムへの給
電を行うことができる。

【００１１】このため、海底中継システムへの給電方式
は、システムの信頼性確保の理由からも、一般に両端給
電方式が用いられる。しかし、どうしても商用電源が引
き込めないような立地条件であるなど、陸揚局の事情に
よっては、片端給電方式も選択される。

【００１２】海底ケーブルの両端の陸揚局局舎は、低い
接地抵抗を得やすいので海岸付近に設置するのが好まし
い。なぜなら、海岸付近の土壌は砂が主成分であるため
海水を多く含有しており、土壌比抵抗が低いからであ
る。しかし、今日では用地難から、海岸から遠く離れた
丘の上など、十分に低い接地抵抗値が得られない場所に
設置せざるを得ないケースが増えている。

【００１３】第９図及び第１０図のような従来の例では
海浜アースＡ１が故障すると、海底中継システムにおけ
る給電が停止し、海底ケーブルを利用する通信が断絶す
る。そこでこの対策として、第７図に示すように局舎ア
ースＡ３とスイッチＳＷを設け、海浜アースＡ１の故障
時は該スイッチＳＷにより局舎アースＡ３に切り換えて
給電を継続し、この間に海浜アースＡ１を修理すること
が行われている。

【００１４】ただし、上記スイッチＳＷは、海浜アース
Ａ１が切れかかる、または接地抵抗の増大などで電位が
上昇すると、これを検出してアースをＡ１からＡ３へ切
り換えるもので、局舎アースＡ３は通常、海浜アースＡ
１とは常時並列接続はされないものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】海底中継システムの給
電方式において、従来のアースの取り方では以下のよう
な問題があった。

【００１６】アースは、設置点において可能な限り大地
と同電位を得ることが一つの目的であり、これを達成す
るためには、電極の接地抵抗を下げる、電極に流れる電
流を下げる、の何れかの方法がとられる。

【００１７】しかし、電極に流れる電流を下げることは
システムの給電電流が決まっているため困難なので、土
壌比抵抗の低い場所に設置するか、電極の数を増やすか
で、電極の設置抵抗を下げる必要がある。

【００１８】更に、海底中継システムに用いられるアー
スは２５年間の寿命を保証されなくてはならないので、
長期間の電蝕に耐え得る高価な材料が用いられている。
なお、ここでいう接地抵抗とはアース電極と大地の間の
抵抗のことで、接地抵抗は接地体の形状、寸法、埋設深
さ、土壌の抵抗率によって定まるが、土壌の抵抗率は土
壌中の水分、電解質の量、土壌の温度などによって変化
するので、接地抵抗値は一般に、季節変動、経年変化を
示す。

【００１９】そのため、上記海浜アースは陸揚局の近傍
に土壌比抵抗の低い場所を選んで電極を設置するのが望
ましい。しかし、現状はこのような条件を満足する場所
は局舎近傍に得ることが難しく、局舎から数百ｍ〜数十
ｋｍ離れた土壌比抵抗の低い場所を選んで１本数百万円
のアース電極を十数本設置し、局舎の給電装置までケー
ブル（アースケーブル）でつないでいる。

【００２０】局舎とアース設置場所を数百ｍ〜数十ｋｍ
離す場合は、近傍に落雷があった場合、アースケーブル
がアンテナとなり雷サージ（雷により発生する誘導電
流）が給電回路に流れ込み易くなり、局舎の給電設備や
通信設備が誤動作したり破壊されたりして、当該海底中
継システムの伝送路における通信に傷害をきたす恐れが
ある。本発明は以上のような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、海底中継システムに給電方式において、
長期間の連続使用に耐え、安定して低電位が得られ、ア
ース設置工事が簡便な給電方式を実現することを目的と
する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】第１図に示すように本発
明では、アースＡ１と並列に第２の電流源Ｉ０を設け
る。該第２の電流源Ｉ０には、海底中継システムの給電
用定電流源Ｉ１に流れる電流の、少なくとも一部を負担
するような電流を常時流すものとする。理想的には、該
第２の電流源Ｉ０に流れる電流値を、該定電流源Ｉ１の
ものと等しくすることが好ましい。

【００２２】

【作用】第１図において、電流源Ｉ０は定電流源Ｉ１に
対して順方向に電流を流すものとすると、当該システム
の電流はアースＡ１と電流源Ｉ０とに分岐され、地中へ
或いは図示しない他の回路へと流れる事になる。

【００２３】この際、上記当該システムの電流をＩ、ア
ースＡ１の電流をｉ１、電流源Ｉ０の電流をｉ０とする
と、Ｉ＝ｉ１＋ｉ０となり、Ｉが一定であるので、上式
から、ｉ０→Ｉのときｉ１→０となる。

【００２４】ここで、電流ｉ１の値は電流源Ｉ０の電流
値ｉ０が決定されることによって定まるとも言え、換言
すれば、電流源Ｉ０の電流値ｉ０を任意に決定する事に
よってアースＡ１の電流ｉ１を小さくすることも、ま
た、好ましくは零にすることも出来る。

【００２５】本発明では、アースＡ１に流れる電流
（値）ｉ１が従来よりも小さくなるので、接地抵抗があ
っても電位は極めて低くなり、また、アースＡ１の電蝕
の進行も遅くなり、理想的にはｉ１＝０を維持すれば電
蝕は全く生じない。

【００２６】ｉ１が微小であるならば、アースＡ１の電
蝕の進行も極めて遅くなるので、アースＡ１に使用する
電極は、耐蝕性の低い簡単で安価なものにして良く、接
地抵抗は高くても良いので、接地場所も選ばない。した
がってアース接地場所を局舎敷地内とすることで、アー
スケーブルが不要となる。

【００２７】また、雷サージもアンテナとなるアースケ
ーブルがなくなるので、給電路に流入しない。

【００２８】

【実施例】（１）第１の実施例第２図は、本発明の第１の実施例を示すものである。

【００２９】図において、１１は陸揚局局舎、２１〜２
ｎは中継器、Ｉ１は陸揚局における海底中継システム給
電用の定電流源で、Ｉ０は本発明により追加された第２
の電流源、Ａ１は定電流源Ｉ１に接続されたア─ス、Ａ
０は電流源Ｉ０に接続されたＡ１とは異なるア─スであ
る。

【００３０】図中、電流源Ｉ０には、アースＡ１に流れ
る電流値が小さくなる（好ましくは零となる）ような電
流を流すものとする。ここで、アースＡ０は第７図にお
ける局舎アースＡ３の機能を備えている。すなわち、ア
ースＡ１が故障してもアースＡ０で代行でき（但し、電
位上昇はある）、この間にアースＡ１を修理すればよ
い。このとき、該アースＡ３に自動的に切り換える必要
もなくなるので、その分、回路は簡略化できる。

【００３１】電流源Ｉ０の故障等があっても、図中のア
ースＡ１に電流が流れるのは短時間である。したがっ
て、通常は電流が流れない点で、該アースＡ１には従来
の局舎アースのような設備を用いれば十分である。

【００３２】また、アースＡ１において電位がほぼ零に
なっているので、アースＡ０の接地抵抗が高くても給電
路に対する影響は殆どない。したがってアースＡ０は、
必要な期間の間だけ電流を流し続けるのに十分な大きさ
の、例えば不純物を多く含む様な鉄の塊など簡単、安価
な電極を用意し、適当な任意の場所（例えば局舎内）に
接地すればよい。（２）第２の実施例第３図は、本発明の第２の実施例を示すもので、Ｃ１は
アースＡ１に流れる電流値を検出する手段、Ｃ２は電流
源Ｉ０の電流を制御する手段である。

【００３３】上記第１の実施例において、アースＡ１の
電流ｉ１は零にすることが望ましいことを述べたが、接
地抵抗、地電位の経時的変化の影響に随時対応し、現実
的にｉ１を常に零に近づけるためには本実施例のように
構成すると良い。

【００３４】即ち、図中の前記電流制御手段Ｃ２は、前
記検出手段Ｃ１によってアースＡ１に流れる電流値を監
視し、アースＡ１の電流値が小さくなるように電流源Ｉ
０の電流を制御する。

【００３５】こうすることによって、該電位Ｖを常にほ
ぼ零にしておくことが可能である。なお、第１の実施例
及び本実施例において、電流源Ｉ０とアースＡ０とから
なる直列回路を複数組用意し、アースＡ１に対して並列
に接続してもよい。このことは、常時電流が流れる電流
源Ｉ０とアースＡ０とに冗長性を持たせることで、アー
スＡ０の信頼性を上げ、電流源Ｉ０の故障時などでの保
守性を上げる効果が期待できる。（３）第３の実施例第４図は、本発明の第３の実施例を示すものである。

【００３６】該局舎は該海底中継システムＡと、上記他
の海底中継システムＢとに共用されることがある。本図
において、Ｉ０は他の海底中継システムＢに電流を供給
する定電流源である。

【００３７】このような場合、第４図のように、システ
ムＡでは定電流源Ｉ１は電流を引き込む極性、システム
Ｂでは定電流源Ｉ０は電流を送り出す極性、そして、両
定電流源とも電流値は同じとすると、アースＡ１の電流
は零になる。つまり、他の海底中継システムＢの定電流
源Ｉ０で前記ダミー電流源の代用ができ、また、アース
Ａ０も付設することなく、第１図のアースＡ１が実現で
きる。

【００３８】換言すれば上記の様な複数のシステムに共
用される局舎では両定電流源の極性が第４図のように逆
になるようにし、電流値が等しくなるようにするとよ
い。（４）第４の実施例第５図は、本発明の第４の実施例を示すものである。

【００３９】第４図に示すような局舎が複数のシステム
に共用される場合において、該システムＡと該システム
Ｂとに流れる電流値に差分が生じる場合がある。例え
ば、両システムに必要な電流量がそれぞれ異なるような
時などがこれに相当する。

【００４０】このような時、第５図に示すように、アー
スＡ１と並列に、更に電流源Ｉ３及びアースＡ０を設け
て、両システムの電流値の差分にあたるような電流を該
電流源Ｉ３に流せば、該システムＡと該システムＢとに
流れる電流値の差分が生じる場合についても、第１図の
アースＡ１が実現する。

【００４１】勿論、図示のような２つのシステムに対す
る給電の場合に限らず、もっと多数の海底中継システム
が一つの局舎を共有する場合でも本発明は実施できる。
すなわち、局舎に入ってくる方向の電流を持つシステム
と、出ていく方向の電流を持つシステムとを対応させて
並列接続し、上記のような接続の結果、余剰した電流値
を該電流源Ｉ３に対応させて流すことでも同様の作用が
得られる。

【００４２】またこのような接続の場合、局舎に新たな
システムを追加する時は、特に新たなアース設備や電源
装置を増設することなく、該電流源Ｉ３の電流値を増減
することでシステムの拡張に比較的簡単に対応すること
ができる。（５）第５の実施例第６図は、本発明の第５の実施例を示すものである。

【００４３】両側給電方式の場合だけでなく、片側給電
方式の場合でも、本発明を実施できる。即ち、第６図に
示すような位置に電流源Ｉ０及びアースＡ０を設け、ア
ースＡ１の電流ｉ１が小さくなるように構成すれば、第
１図のアースＡ１が実現する。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、海底中継システムに給
電される電流Ｉの一部が電流源Ｉ０によって負担され、
アースＡ１に流れる電流が従来に比べ少ないので、両端
給電方式或いは片端給電方式においても、また、１つの
局舎で複数の海底中継システムに対して給電する場合に
おいても、局舎内に設置したアースＡ１により、ほぼ一
定の低電位（好ましくは０Ｖ）を得ることができる。即
ち、電極自身の抵抗を特に下げることなく電位低下を図
ることができる。

【００４５】アース電極Ａ１は、長期間に渡る電蝕にさ
らされないので、比較的簡単、安価な短寿命のものを用
いる事ができ、接地場所を選ばない。電蝕はアース電極
Ａ０が分担することになり、アース電極Ａ０を定期的に
保守することが可能なので、アース電極Ａ０も安価で短
寿命のもので良い。

【００４６】アース接地場所における電位Ｖは、ほぼ接
地抵抗に依らず低電位である。近傍で落雷が発生して
も、アースＡ１と局舎の給電装置間にアースケーブルが
ないため、雷サージが給電回路内に流入する恐れはな
い。

【００４７】以上説明したように、本発明によれば、海
底中継システムにおける給電方式において、長期間の連
続使用に耐え、安定して低電位が得られ、アース設置工
事が簡便な給電方式が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図。

【図２】本発明による第１の実施例の説明図。

【図３】本発明による第２の実施例の説明図。

【図４】本発明による第３の実施例の説明図。

【図５】本発明による第４の実施例の説明図。

【図６】本発明による第５の実施例の説明図。

【図７】分散アースの説明図。

【図８】アース切り替え方式の説明図。

【図９】従来例（両端給電方式）の説明図。

【図１０】従来例（片端給電方式）の説明図。

【符号の説明】

１１，１２：第１及び第２の陸揚局局舎２１〜２ｎ：海底中継システムの当該中継器Ｉ１，Ｉ２：陸揚局における海底中継システム給電用
の定電流源Ｉ０，Ｉ３：本発明により追加された電流源Ａ１，Ａ２：陸揚局における海浜ア─スＡ３：陸揚局における局舎ア─スＡ０：本発明により追加された電流源のア─スａ１１〜ａ１ｍ：陸揚局における海浜ア─ス（分散アー
ス）ＳＷ：海浜ア─スＡ１と局舎アースＡ３の切り換えス
イッチＣ１：海浜ア─スＡ１に流れる電流を検出する手段Ｃ２：追加された定電流源Ｉ０の電流値を制御する電
流制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の中継器（２１〜２ｎ）を介して信
号の伝送を行う海底中継システムの当該中継器（２１〜
２ｎ）に対し、陸揚局に設けられた定電流源（Ｉ１）に
よって定電流を供給する海底中継システムの給電方式に
おいて、上記陸揚局に設けられた第１の定電流源（Ｉ１）を接地
する第１のア─ス（Ａ１）と並列に接続された第２の電
流源（Ｉ０）を設け、該第１の定電流源（Ｉ１）において流れる電流の少なく
とも一部を、上記第２の電流源（Ｉ０）で受給電するよ
うにしたことを特徴とする海底中継システムの給電方
式。
【請求項２】請求項１の海底中継システムの給電方式
において、前記第２の電流源（Ｉ０）が、前記第１のア
─ス（Ａ１）と異なる第２のア─ス（Ａ０）で接地され
るダミ─電流源（Ｉ０）からなることを特徴とする海底
中継システムの給電方式。
【請求項３】請求項１の海底中継システムの給電方式
において、前記第１のア─ス（Ａ１）に流れる電流を検出する手段
（Ｃ１）と、前記第２の電流源（Ｉ０）の電流値を制御
する電流制御手段（Ｃ２）とを設け、該第１のア─ス
（Ａ１）に流れる電流値が少なくなるように前記電流制
御手段（Ｃ２）を制御するようにしたことを特徴とする
海底中継システムの給電方式。
【請求項４】請求項１の前記第２の電流源（Ｉ０）と
して他の海底中継システムの定電流源を使用するように
したことを特徴とする請求項１に記載の海底中継システ
ムの給電方式。
【請求項５】請求項４の海底中継システムの給電方式
において、前記第１のア─ス（Ａ１）及び他の海底中継システムの
電流源（Ｉ０）と並列にダミ─電流源（Ｉ３）を設けた
ことを特徴とする海底中継システムの給電方式。
【請求項６】複数の中継器（２１〜２ｎ）を介して信
号の伝送を行う海底中継システムの当該中継器（２１〜
２ｎ）に対し、第１の陸揚局に設けられた第１の定電流
源（Ｉ１）により定電流を供給し、他端の第２の陸揚局
のア─ス（Ａ２）で接地する片端給電による海底中継シ
ステムの給電方式において、前記第２の陸揚局におけるア─ス（Ａ２）と並列に接続
された第２の電流源（Ｉ０）を設け、前記複数の中継器
（２１〜２ｎ）を介して第１の定電流源（Ｉ１）により
給電される電流の一部を上記第２の電流源（Ｉ０）によ
り受給電するようにしたことを特徴とする海底中継シス
テムの給電方式。