JPS5838053B2 - 高電圧ケ−ブル用のバックアップ加圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高電圧ケーブル用のバックアップ加圧装置に関
する。

紙または油で絶縁された高電圧形電力用ケーブルは、加
圧下にある絶縁油が適切な機能状態に維持され得ること
に依存する。

いわゆるパイプタイプケーブル（１つの共通鋼管内に３
個の絶縁導体が引き込まれるもの）においては、圧力は
、正常には、油タンクから油を吸込むポンプにより維持
される。

いわゆるセルフコンテインド（自己収容形）ケーブルは
、正常には、静止的油貯蔵部により加圧状態に維持され
るが、もつとも或る場合にはこの形式のケーブルには「
ポンピングプラント（圧送設備）Ｊを用いることができ
、特に、長亘長の海底横断ケーブルの場合には該圧送設
備が用いられる。

セルフコンテインドケーブルに圧送設備が用いられる理
由の１つは、該圧送設備を用いたシステムに訃いてはケ
ーブルが万一破損した場合のために大量の油を貯蔵する
ことが合理的な低費用で行われるからであり、それによ
り破損点において油の或程度の小量の漏出を生成させる
ことにより水がケーブルに侵入することを防止し得るか
らである。

しかし、圧送設備は電力の供給に依存する。油貯蔵シス
テムは電力を必要としないが、生じ得るケーブル破損に
そなえての余分の油量を用意する費用は極度に高いもの
である。

圧送設備に督いては、停電時にかけるバックアップ手段
として電動機以外の駆動手段に依存するポンプが用いら
れることが知られている。

該バックアップ用ポンプは、ガスシリンダ内に高圧状態
で貯蔵される空気又は窒素を供給されるエアモータによ
り駆動されることが可能である。

もし、圧送設備用のバックアップとして動作し得る適切
なシステムが開発されれば、そのようなシステムは、ケ
ーブルシステムにおいて油漏出が発生した場合のために
圧力貯蔵部用のバックアップとしても適切であるという
べきである。

都合の悪いことに、セルフコンテインドケーブルにおけ
る油は、紙とともに絶縁として適切に機能するためには
、実際に湿気むよびガスを完全に排除したものでなけれ
ばならぬ。

この事情により、例えば、そのような油を、正常にはパ
イプタイプケーブル用圧送設備の場合におけるように、
窒素の「ブランケット」の下に貯蔵することは許されな
い。

この事情により、この形式のケーブル用の圧送設備にお
いては、ポンプを駆動するのにいわゆる「キャンド（封
入形）」電動機を用いることが知られている。

このような密封形電動機を使用することは、電動機とポ
ンプの間の軸上の回転形封鎖体を必要でないものとする
。

このような軸封鎖体は、油を圧送するために動作開始さ
せられる前に時には数年間にもわたることのあるパック
アツプの状態を保たねばならぬポンプの場合には、特に
望ましくないものである。

回転形封鎖体を有しない空気駆動形電動機用の密封形電
動機とポンプの組み合わせは存在しない。

「密封形」であることに最も近いポンプは、膜の原理を
用いるポンプである。

そのようなポンプの１つ（「サンドパイパー」ポンプと
いう商品名で市販されるもの）は、１個の棒で接続され
た２個の膜を有し２個の膜の「棒側」に接触する駆動ガ
スを用いるものであるが、この目的に特に適合するよう
に思われる。

このものの唯一の短所は、金属製ではない膜を用いるこ
とであり、それゆえ、時間の経過とともにこ膜を通って
ガスおよび湿気の他側のケーブル油への侵入を許容する
ことであるＯ 本発明の主要な目的は、従来知られているバックアップ
システムの短所を克服することにある。

本発明によれば、油漏出を生じさせるケープルシースの
破損の際に油貯蔵部からケーブル心部へケーブル油を圧
送するための少くとも１つの膜ポンプ、および該膜ポン
プにｋける駆動すなわちガスの側トよび出入口すなわち
吸込の側が少くともポンプの待機状態において油の支配
下にあるように設定する手段を具備することにより、従
来知られているバックアップシステムの短所を克服する
。

膜のガス側をガス抜きされたケーブル油により充填する
ことにより、ポンプのこの部分は正の圧力の下に維持さ
れることができる（これはケーブルについて用いられる
圧力貯蔵部と同じ形式の圧力貯蔵部によるか、又は、圧
送設備を有するシステムの場合にはケーブルに訃ける圧
力を維持するための電動機により行われる）が、この維
持はポンプがケーブルに補足的油を供給するため（例え
ば油漏れの発生の場合など）、または、圧送設備を有す
るシステムの場合には停電のときに電動ポンプからの引
継ぎを行うために稼動されるまで行われる。

勿論、この時点において膜の駆動側の油は駆動用ガスで
置換されるが、この状態はケーブルに３ける油漏出が停
止する時点まで継続するだけであり（又はケーブル完全
切断の場合にはケーブル終端は封止される）、ケーブル
は圧力貯蔵部により再び加圧状態に保たれる。

この時間長は相当に短いものであり、湿気およびガスが
有害な状態となるまで膜を透過するほどの時間ではない
。

ポンプを「待機状態」に準備させるにあたり、全ポンプ
について真空排気が行われる（２個の膜を連結する棒体
を往復動させる弁システムを含み、膜の油側およびガス
側に耘いて）。

ポンプが真空状態にある間に、ポンプはガス抜きされた
油で充填される。

本発明の付加的利点の１つは、重大な部分のすべて（特
に弁システム）が油により良好な状態に保たれ、それに
より、ポンプが、数年間にわたることもある待機状態の
後においても実際に動作し得ることが確実であることで
ある。

バックアップシステムがその機能を遂行したとき、ポン
プは再び空にされそしてガス抜きされた油で充填される
。

この作業が油貯蔵タンクが空にされそしてガス抜きされ
た油で充填される時に行われると、便利である。

本発明の一実施形態によれば本発明が標準形圧送設備と
結合されて用いられると特に便利であるが、「ガス駆動
形」ポンプの機能の定期的点検をポンプのガス室へガス
を導入することなく行うことが可能である。

このことは、正常にはケーブルシステムに圧力を印加す
る電動式油ポンプにより供給される加圧油によりポンプ
を駆動することにより遂行される。

このような試験は、第１に、圧送動作を負担するよう要
求されたときにポンプが真に動作することを証明し、ま
た、待機期間において「油室」に存在していた油がガス
含有量および力率に関して点検されることができる。

膜の両側に油が存在するから、膜の両側を弁封止し、差
圧を監視することにより膜の割れ目の検出試験を行うこ
とが可能である。

前述の試験は加圧油貯蔵部から油供給されるケーブル用
のバックアップシステムについても行．うことができる
が、どの場合には試験を遂行するために別個のガス抜き
装置および１つの油ポンプが使用されねばならぬ。

本発明の一実施形態によれば、バックアップ装置は、必
要な部品のすべて、例えば貯蔵タンク、加圧貯蔵部、ポ
ンプ、ガス容槽等を装備する滑動体に搭載されることが
できる。

このようなバックアップ装置は工場において空にされそ
して処理済み油を充填され、稼動地へ船舶輸送され、そ
して貯蔵部形または圧送設備形のいずれかの形式の実在
する加圧システムへと吊り上げられる。

本発明による装置は、金属製膜を有するポンプが用いら
れる場合、特に、稼動が要求されるときに有効にポンプ
動作することを確実化するためにポンプを時々始動する
ことを必要とする場合に、有利に使用され得る。

もしこのような試験が膜の「ガス側」において油ではな
くガスにより行われる場合には、膜に割れ目が発生して
いるとケーブルにとって重大な結果を生ずる可能性があ
るのであり、その理由は、ケーブル内へガスが直ちに侵
入するからである。

本発明によればこの危険性は除去されるのであり、その
理由は、膜の両側にむいてガス抜きされた油が存在する
からである。

もしバックアップ装置がケーブルにをける圧力を維持す
るために稼動させられるならば、ガスが割れ目をもつ膜
を通して侵入することは事実であるが、このときはケー
ブルから電力は既に遮断されており、それゆえ、乾燥し
た窒素の導入は重大な結果を生じさせることがない。

ガスはケーブルに釦ける電気絶縁破壊を生じさせること
がなく、ガスは、ケーブルの再付勢に先立つケーブル油
の其の後の処理により除去されることができる。

前述の問題点に対する代りの解決策は、付加膜形ポンブ
を導入することであり、それにより主ポンプの駆動側は
常に付加ポンプから供給されるガス抜きされた油により
作動される。

付加ポンプは、試験および作動状態の期間に耘いて、加
圧されたガス又は空気により作動されることができる。

付加ポンプの膜が破損しガス又は空気がポンプ側におい
て油システム内へ導入される可能性は存在するが、劣化
した油が主ポンプのポンプ側へ輸送される危険性は無視
できる程度であり、その理由は、付加ポンプのポンプ側
釦よびポンプ５の駆動側における油はひんぱんにガス抜
きされるからである。

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第１図にかいては、標準ポンププラントの３つの要素の
み、すなわち、油貯蔵タンク１、電気ポンプ２および逆
止め弁３が設けられている。

逆止め弁３はポンプが作動していないときに油がタンク
１に逆流するのを防止する。

油が詰ったケーブルの油ダクトは４においてポンププラ
ントに接続されている。

第２図に釦いては、第１図（および第６図）に示される
弁の説明が与えられている。

Ａは手動作動弁を示し、Ｂは電気作動弁を示し、Ｃは矢
印の方向のみに流体が流れるいわゆる逆止め弁を示して
いる。

再び第２図に戻って、標準ポンププラントは上述のごと
く当業者には周知の膜ボンプ５を主とするバックアップ
システムを具備しており、このシステムは１つのガスボ
ンベ装置６から減圧弁７を介してガスを作動させる。

ポンプの「ロンド側」もしくは「ガス側」の入口耘よび
出口はｂ訃よびｄによってそれぞれ示され、ａは油吸入
側を示しＣは油出口を示す。

また、バックアップシステムは、電気的に作動する弁８
，９および１０（これらの弁は待機バツテリからの直流
電流によって作動する）、手動作動弁１１（ガスボンベ
装置６に直接接続された弁とは別個のもの）、釦よび２
つの逆止め弁１２．１３を備えている。

ポンプ／バックアップシステムは３つの作動モード、す
なわち、待機モード、試験モード耘よびバックアップ作
動モードを有する。

このような種種の作動モードを明瞭に理解するために、
下表に各弁の状態を示す。

なお、Ｏは開弁、Ｃは閉弁を示す。

第３図に概略的に示される待機モードにおいては、膜ポ
ンプ５の膜の両側に油が充満している。

吸入側ａにおいては、油が貯蔵タンクに訃ける油の落差
に等しい圧力で保持され、他方、ポンプのガス側の油は
４で示されるケーブルに電気ポンプ２によって与えられ
る圧力と同一の圧力に保持される。

膜ポンプ５が作動可能であることをポンプにガスを導入
することなしに試験するために、弁９以外のすべての弁
を開にする。

（弁１１は少しのみ開にする。

）これにより、出口ｄが開となった弁８により開となる
ので、油はタンク１から電気ポンプ２および弁１０を介
して流れ、膜ポンプ５が作動する。

この結果、ポンプは油をａ側からＣ側へ押出し、押出さ
れた油は弁１１を介して排出される。

弁１１から排出された油は弁８から排出された油と共に
バックアップシステムの条件の指示を得るための劣化試
験が行われるべきである。

必要であれば弁１１から排出された油はガス抜き（脱ガ
ス）してタンク１に戻すべきである。

試験モードは第４図に示されている。

停電により電気ポンプ２が４で示されるケーブルの所望
の圧力を保持できなくなったとき、圧力検知器（図示せ
ず）が弁１０を開から閉に切替え、しかる後に、弁８，
９を閉から開に切替える。

このモードにおいては、第５図に示すように、始めに、
ポンプを作動しながら、ガスボンベ装置６から供給され
るガスがポンプ内の待機された油を強制的に弁８を介し
て外に出し、最後に、所望するガスにもとづいてポンプ
を作動させる。

ポンプの作動によって、油はタンク１から４で示される
ケーブルに供給される。

バックアップポンプを作動させた欠陥の修理後に待機モ
ードを復帰して始めて、このシステムは試験モードに切
替わる。

油タンク１は油で完全に充満される必要はない。

その理由は、油の上の空間は連続的に作動する真空ポン
プ（図示せず）によって真空に保持されているからであ
る。

第６図に耘いては、標準圧力貯蔵システムに関連した本
発明の他の実施例が示してあり、ここでは、圧力貯蔵器
２０が４で示されるケーブルに油を供給する。

バックアップシステムの主要部で’；ｈる要素４〜９，
１１ ，１２は第１図の場合は同一である。

弁２１はバックアップシステムと圧力貯蔵システムとの
間に導入されている。

タンク２２は、脱ガスされた油で完全に充満されて保持
されている点に耘いて、第１図のタンク１と異なる。

温度が変化したときのタンク内の油容量の変化を補償す
るために、圧力貯蔵装置２３が弁２４を介してタンク２
２に接続されている。

最後に、待機モードに耘いて膜ポンプの２つの入口を内
部接続するための弁２５、および試験モードに３いて膜
ポンプ５の作動を確認し且つタンクを充満したときに用
いる弁２６が設けられている。

タンク２２の初期充てんお゛よびポンプの試験のための
油は脱ガス装置２７から供給される。

バックアップシステムは、タンク、ポンプむよびパイプ
が真空にされて脱ガスされた油を充てんできる工場にお
いて組立てられる。

このシステムには、一般に、４つのモード、すなわち、
真空／充てんモード、待機モード、試験モード耘よひバ
ックアップ作動モードがある。

各弁の状態は下表に与えられ、また、各モードは第７図
〜第１０図に示されるＯ 真空充てんモード（第７図）に３いては、始めにタンク
、ポンプ耘よび付随するパイプを真空にするために弁２
５．２６以外のすべての弁を閉にし、この結果、油をシ
ステムに充てんすなわち押込む。

タンク２２は充てん前および充てん中に使用する真空ポ
ンプを備えている。

バックアップシステムがケーブル圧力貯蔵場所への輸送
の準備し終ると、弁２６を閉にし且つ弁２４を開にして
、第８図の待機モードが得られる。

ポンプにガスを導入することなく、正しく作動中の膜ポ
ンプを試験するために、油供給装置２７を有する携帝用
の脱ガス装置を持込み弁２６に接続する。

試験は弁２６，８を開にする（始めに弁２１ ．２５を
閉にした後に）ことによって脱ガスされた油を供給して
ポンプを作動させて行われる。

タンク２２からの油は第１図の場合と同様に弁１１を介
して排出され、また、ポンプのａおよびＣ側の油は劣化
のために試験され得る。

しかしながら、できればポンプ出口ｄに排出された油も
また試験されるべきである。

外部の機械的損傷もしくは他の理由によりケーブルから
油がリークした場合には、圧力貯蔵装置２０が４で示さ
れるケーブルに油を補給し、これにより、圧力は次第に
減少する。

圧力が下限の臨界値に近づいて圧力スイッチ（図示せず
）によって検知されたときには、始めに、弁２５が閉に
され、次に、弁８，９が開にされる。

これにより、膜ポンプの作動が開始し、最後に、弁２１
が開にされて油がタンクから４に示されるケーブルに押
出される。

これは第１０図に示されている。ポンプがポンピングを
開始するとただちにタンクの油の上には真空が発生する
ので、ポンプにより作動されるガスはタンクの十分下方
に位置し油の十分な落差（少なくとも３〜４フィート（
９１．４４ｃｍ〜１ ２ １．９ ２Ｃｒｒｌ）を与え
てポンプ自身を下準備させる。

本発明の実施例によれば、吸入線はタンクの真下でちょ
うつがいに接続され、従って、この線の下部はポンプと
共に（スキツドの中央にむいて）９０’回転することが
でき、これにより、搬出時に必要とされる空間は減少す
る。

第１１図に釦いては、前処理於よび設置場所への輸送の
ための滑動体（スキツド）３０に装着された第６図のバ
ックアップシステムが概略的に示されている。

膜ポンプ５は２つの位置に示され、実線で示す位置は油
の必要な落差を得るための位置であり、他方、点線で示
す位置は輸送位置を示すＯ 第１２図にむいては、ポンププラント用のバックアップ
システムが概略的に示されている。

これは第１図に示されたシステムの変形例であって、主
ダイヤフラムポンプ５の駆動すなわちガス側（ｂ−ｄ）
が待機状態モードむよび緊急作動モード中にあってはい
つでも加圧されたケーブルの油に支配されている。

これは、タンクもしくはボンベ６からの加圧された油も
しくは空気によって第２のダイヤフラムポンプ１４を作
動させる、すなわち、ガスは入口ｂに入りこのポンプ１
４の駆動すなわちガス側の出口ｄを介して排出され、こ
れにより、ポンプ１４のａ − ｃ側から主ポンプ５の
ｂ−ｄ側を介して脱ガスされたケーブルの油が循環され
る。

このループに釦いて、圧力は圧力タンク１５によって保
持され、油は時々脱ガス器（図示せず）を介して循環さ
れ、油を脱ガスして再びタンク１５に充てんする。

第１図のレイアウトと比較して弁８，１０および１３は
省略されている。

第１２図のレイアウトの待機モード、試験モードおよび
緊急モードは第１３図〜第１５図に示されている。

第１６図においては、第６図に訃いて説明された圧力貯
蔵プラントに関して用いられるバックアップシステムの
変更例が示されている。

第１２図に関連して上述したシステムに３いては、付加
されたダイヤフラムポンプ１４および圧力貯蔵装置１５
が導入され、この結果、脱ガスされた油が２つのダイヤ
フラムポンプを介して循環し、すなわちポンブ１４のａ
− Ｃ側からポンプ１５のｂ−ｄ側に循環し、これに
より、主ポンプ５は、待機モード、試験モードおよび緊
急作動モードにあってはいつでも脱ガスされた油で充満
されている。

循環している油は時々、脱ガス装置（図示せず）を通過
すべきである。

脱ガス装置２７は、充てんの目的に必要とされるときに
のみ、手動弁２５′，２６を介してシステムに接続され
る。

な釦、直列接続された２つのダイヤフラムポンプの原理
は脱ガス器２７のような脱ガス器を介して循環する油に
対しても用いることができる。

第１７図〜第１９図には、第１５図に示されたレイアウ
トの待機モード、試験モード於よび緊急モードが示され
ている。

第１６図に概略的に示された形式のバックアップシステ
ムは、もちろん、第１１図に示されたスキツド３０に装
着することも可能である。

本発明は特定の実施例について説明したが、言うまでも
なく発明の精神から離れることなく当業者は種々の変更
をなし得る。

従って、上述の説明は特許請求の範囲によってのみ限定
されるべき発明の範囲を規定することを意図するもので
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図はポンププラントに関して用いられる本発明の一
実施例を示す図、第２図は弁を説明する図、第３図〜第
５図は第１図のシステムの３つの作動モードを概略的に
示す図、第６図はバックアツプがケーブルの圧力を保持
するために圧力貯蔵装置を用いるケーブル設備に対して
設けられた本発明の他の実施例を示す図、第７図〜第１
０図は第６図のシステムの４つの作動モードを概略的に
示す図、第１１図は第６図のバックアップシステムが前
処理および設置場所への輸送のためのスキツドに装着さ
れた図、第１２図は本発明のさらに他の実施例としての
２つのダイヤフラムを用いたポンププラント用のバック
アップシステムを示す図、第１３図〜第１５図は第１２
図のシステムの３つの作動モードを示す図、第１６図は
本発明のさらに他の実施例としての圧力貯蔵プラントに
関して２つのダイヤフラムボンプを用いたバックアップ
システムを概略的に示す図、第１７図〜第１９図は第１
６図のシステムの３つの作業モードを示す図である。 １・・・・・・油貯蔵タンク、２・・・・・・電気ポン
プ、５，１４・・・・・・膜ポンプ（ダイヤフラムポン
プ）、６・・・・・・ガスボンベ装置、Ｔ・・・・・・
減圧弁、１５，２０，２３・・・・・・圧力貯蔵装置、
２７・・・・・・脱ガス装置、３０・・・・・・スキツ
ド、１１，Ａ・・・・・・手動作動弁、８，９，１０，
Ｂ・・・・・・電気作動弁、３，１２，１３，Ｃ・・・
・・・逆止め弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油入り電力ケーブル用のバックアップ加圧装置であ
   って、該バックアップ加圧装置が、油漏出を生じさせる
   ケープルシースの破損の際に油貯蔵部からケーブル心部
   へケーブル油を圧送するための少くとも１つの膜ポンプ
   、むよび、該膜ポンプにむける膜の駆動むよび吸込の両
   側が待機状態に３いて油の支配下にあるように設定する
   手段を具備する、油入り電力ケーブル用のバックアップ
   加圧装置。 ２ 該ポンプの作動のときに、膜の駆動側に導入された
   油をガス供給装置からの加圧ガスにより排出する手段を
   さらに具備する、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 油ポンプを有するケーブル油圧送設備とともに用い
   られ、待機状態においては、該膜ポンプの駆動側へ導入
   される油は該油ポンプにより油貯蔵部から供給される、
   特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 圧力貯蔵形ケーブル設備とともに用いられ、待機状
   態に耘いては、該膜ポンプの駆動側へ導入される油は、
   油加圧タンクにより供給される、特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ５ 鴎加圧タンクに耘ける圧力変動を補償するために該
   膜ポンプの駆動側を圧力貯蔵部に接続する手段をさらに
   具備する、特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 該膜ポンプの試験の期間に該膜ポンプを加圧油によ
   り駆動する手段をさらに具備する特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ７ ケーフル油圧送設備とともに用いられ、該膜ポンプ
   の試験の期間に、該加圧油が油貯蔵部から供給される、
   特許請求の範囲第６項記載の装丸８ ケーブル油圧送設
   備とともに用いられ、該膜ポンプの試験の期間に、該加
   圧ケーブル油がガス抜きされた油供給部から供給される
   、特許請求の範囲第６項記載の装置。 ９ 待機試験および作動の状態の期間に、膜ポンプの駆
   動側に、ガス供給部から供給される加圧ガスにより作動
   される第２の膜ポンプからの作動油が供給され、該作動
   油を該第２の膜ポンプの吸込側の入口へ返環する手段を
   さらに具備する、特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０該作動油を、該第２の膜ポンプの吸込側の入口へ返
   環する前に、ガス抜きするガス抜き装置をさらに具備す
   る、特許請求の範囲第９項記載の装置０