(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属材料からなるケーブル外装要素（３５５ａ）が設けられた少なくとも１つの第１の区間（２３５；３３５）と、
第２の金属材料からなるケーブル外装要素（３５５ｂ）が設けられた少なくとも１つの第２の区間（２２５；３２５）とを備える送電ケーブル（２００；３００）であって、前記第２の金属材料は実質的に強磁性がなく、前記諸区間は互いに長手方向に連続的であり、
前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間の接触点に対応して耐食保護が設けられ、
前記耐食保護が、前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間に挿入された亜鉛棒またはストリップ（５０５）を備える、ケーブル。
【請求項２】
前記第２の金属材料が、ステンレス鋼、銅、黄銅、青銅、あるいはそれらの複合体または合金からなる群から選択される、請求項１に記載のケーブルシステム。
【請求項３】
前記第２の金属材料が、前記第１の金属材料よりも低い導電率を有する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項４】
前記第２の金属材料が、オーステナイト系ステンレス鋼から選択されたステンレス鋼である、請求項２に記載のケーブルシステム。
【請求項５】
前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）が、前記第２の区間（２２５；３２５）の対応する外装要素（３５５ｂ）に突き合わせ溶接される、請求項１に記載のケーブル。
【請求項６】
前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）が、前記第２の区間（２２５；３２５）の対応する外装要素（３５５ｂ）にフェルールまたはねじを用いて結合される、請求項１に記載のケーブル。
【請求項７】
前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）、および前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）が、それぞれ金属ベルト（４１０）に溶接される、請求項１に記載のケーブルシステム。
【請求項８】
前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と、前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）とが、互いの上に巻き付けられ、互いに重なる、請求項１に記載のケーブル。
【請求項９】
前記耐食保護が、前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間の前記接触点から少なくとも１つの方向に１ｍから２０ｍまでの長さに延在する、請求項１に記載のケーブルシステム。
【請求項１０】
前記耐食保護が、前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間の前記接触点から、５ｍから１０ｍの長さに延在する、請求項９に記載のケーブルシステム。
【請求項１１】
前記耐食保護が、前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間の前記接触点から、少なくとも前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）の方向に延在する、請求項９に記載のケーブルシステム。
【請求項１２】
前記耐食保護が、前記第１の区間（２３５；３３５）の前記外装要素（３５５ａ）と前記第２の区間（２２５；３２５）の前記外装要素（３５５ｂ）の間の前記接触点から、異なる長さまたはほぼ等しい長さに延在する、請求項９に記載のケーブルシステム。
【請求項１３】
前記亜鉛棒は、前記外装要素（３３５ａ；３３５ｂ）の直径の４０％から６０％の直径を有する円形形状である、請求項１に記載のケーブルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電気ケーブル、すなわち送電用、特に交流（ＡＣ）送電用のケーブルの分野に関し、より詳細には実質上水中に展開することを目的とする海底電気ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
中電圧範囲（ＭＶ）および高電圧範囲（ＨＶ）（ＭＶの場合は約５０ＫＶ未満、ＨＶの場合は５０ＫＶより高い）でのＡＣ送電用の通常の海底ケーブルは、１つまたは複数の導体を備える（単相送電の場合は１つの導体、三相送電の場合は３つの導体であり、２つ以上の導体を有するケーブルは「多芯」ケーブルとも呼ばれる）。各導体は、導体スクリーン、通常は絶縁層および絶縁スクリーンを備える絶縁構造体、遮水層、金属スクリーンまたはシース、および任意選択でプラスチックシースによって囲まれる。多芯構造では、コア導体は束ねられ、中空の空間は充填材で満たされ、テープまたはヤーンからなるベッディングによって、および場合によってはプラスチックシースによって囲まれる。金属線またはテープの外装は、通常はベッディングの上に外周に設けられる。一部の用途では外装は、ポリマーシースによって、またはヤーンの１つまたは複数の層によって覆うことができる。それぞれの個々の外装線材上に、薄いポリマーシースを適用することもできる。
【０００３】
外装は、ケーブルの取り扱いおよび設置時のケーブルの機械的特性および性能を強化する機能を有し、かつ外部損傷に対する耐性をもたらすための構造強化部分である。海底ケーブルにおいて外装に金属を用いることは、最終的に圧縮力がそれらに加えられ非金属外装の場合は問題となり得るので、特に望ましい。
【０００４】
通常、外装は、形状が円形または平らで、低炭素含有量から中炭素含有量の（たとえば０．０１５％未満から２％までの範囲の）鋼からなる線材の１つまたは２つの層からなる。鋼は、その低いコスト、供給の入手性、および良好な機械的特性により一般に用いられる。ケーブル外装用に用いられる他の材料は、亜鉛メッキされた（たとえば、亜鉛被覆された）鋼、銅、黄銅、青銅とすることができる。亜鉛メッキ鋼は、外装線材がポリマーシースまたはヤーン層なしで環境に曝されるときは、腐食に対するより良い耐性を確実にするために好ましい。
【０００５】
使用においては海底ケーブルは一般に水中に設置され、通常は水底地面の下に埋められるが、その諸部分は異なる環境に置かれる場合があり、これはたとえば海底リンクの海岸の端部、中間の島を渡る部分、連続した陸上部分、運河の端部および同様な状況の場合にそのようになる。これらの環境の決定的に重要な１つの側面は、沖合のメインルートでの状況と比べて、しばしば悪い熱特性および／または高い温度である。
【０００６】
電気ケーブルの重要なパラメータは、定格電流、すなわちケーブルが連続して、または所与の負荷のシナリオに従って安全に伝送することができる電流の大きさである。ある長さの時間定格電流を超過すると、発生された熱によって引き起こされる温度の上昇は導体の絶縁を損傷し、ケーブルの電気的または機械的特性の永続的な劣化を引き起こし得る。ケーブルの定格電流は、所与の負荷または引き出し電流に対する適切なケーブルコアサイズを決定するのに用いられる。ケーブルの定格電流に影響する要因は、ケーブルコアサイズ、配電回路の動作システムパラメータ、すべてのケーブル構成要素に用いられる絶縁および材料のタイプ、ならびに設置条件および周囲環境の温度特性である。
【０００７】
ＡＣ電力ケーブルでは１つまたは複数の導体中を流れる電流によって発生される磁界は、外装線材として用いられる、低炭素含有量から中炭素含有量の鋼などの強磁性材料内に損失を誘起する。「強磁性材料」としては、高い透磁率を有する材料、すなわち１０倍より大きく磁束を集中させることができる材料を意味する。磁気ヒステリシスは、磁界が変化するのに従って、磁界の変化によって引き起こされる物質の磁化の変化の遅れである。強磁性材料の磁区は、交流ケーブル内の磁界と共に回転する。この材料中の磁区の回転は、摩擦および熱を引き起こす。この摩擦によって発生される熱は、磁気ヒステリシス損失と呼ばれる。このような誘起された熱は、電流輸送により１つまたは複数の導体によって発生される熱に加えて、特にケーブルが放熱能力が低いまたは放熱能力がない環境に展開されたときは、ケーブルの全体的な電流伝送容量を妨げ得る。
【０００８】
磁気ヒステリシス損失は、外装の材料およびサイズに応じて、動作時にＡＣケーブルが被る全体的な損失の２０％以上に達し得る。
場合によりケーブルの定格電流に影響を及ぼすもう１つの現象は、渦電流の現象である。ＡＣケーブルでは渦電流は、ケーブル外装の金属などの、導電性材料内に誘起される。渦電流は、磁気ヒステリシス損失に関連してすでに上述したようにケーブルの全体的な電流伝送容量を妨げ得る熱の形で、エネルギーを損失させる。
【０００９】
渦電流損失は、動作時にＡＣケーブルが被る全体的な損失の約２％に達し得る。
海底ケーブルの場合は上述の問題は、水中の水底地面の区域とは異なる区域に敷設されたケーブル区間において特に重要であり、前記区域はたとえば高い外部温度および／または土壌熱抵抗率および／または深いケーブル埋設深さによって特徴付けられ、これらの条件はケーブルが放熱する能力に影響を及ぼす。
【００１０】
米国特許第４，６４４，０９７号は、外装された海底ケーブルに関する。具体的にはケーブルには、導体を含むコアと、コアの外側にコアを囲んで配置された外装の層とが設けられ、この層は、ケーブルがケーブルに印加される機械力に耐え得るように端部を有する重い金属線材の少なくとも１つの層を含む重い外装の少なくとも１つの区間と、端部を有する軽量外装の少なくとも１つの区間と、外装区間および軽量外装区間がケーブルの剛性および可撓性が制御されるように結合される移行領域とを含む。具体的にはケーブルは、浅水域区間では金属線材外装を有し、深水域区間では軽量の非金属外装を有する。ケーブルの浅水域区間と深水域区間の間の移行は、ケーブルの可撓性の緩やかで制御された変化を得るようになされる。好ましくは外装線材および要素の端部部分は、合成結合材料を適用する前に表面積を増加するように、機械的および／または化学的手段により処理されるべきである。エポキシ樹脂が好ましい、結合材料は、加圧成形または他の手段によって適用することができる。
【００１１】
重い外装区間または軽量外装区間として用いるべき特定の材料については述べられておらず、それらの特性についてのヒントは与えられていない。軽量区間は非金属とすることができ、その場合は米国特許第４，６４４，０９７号はそのような区間を、本発明の損失の問題がケーブルの定格電流能力に大幅な影響を及ぼさない深水域に配置することを教示している。
【００１２】
米国特許第６，５６７，５９１号は、ある長さの外装を有する海底ケーブルに関し、外装は、ケーブルコアを囲み、外装の長手方向の少なくともいくつかの部分で、外装より軽く低い抗張力を有する材料で製造された充填材ストランドによって置き換えられる外装線材を有する。外装線材はたとえば、鋼、特殊鋼、特にステンレス鋼、またはアルミニウムから構成される。プラスチックから形成される充填材ストランドは、これらの要件を満たす。これらは非強化熱可塑性プラスチック、または強化プラスチック、特に繊維強化プラスチック、たとえばガラス繊維強化プラスチックとすることができる。このような充填材ストランドは外装線材より軽く、それにより外装を一般的な圧力条件に適合させることによって海底ケーブルの重量を減少させることができる。ケーブル外装は、その長さに沿って異なる耐負荷容量の外装を有することができる。
【００１３】
このケーブルは機械的な観点から異なる外装区間を有するが、この文書は場合によってはケーブルの電流伝送能力に影響を与える環境条件については言及していない。
米国特許第３，９２５，５９８号は、ケーブルの中心のケーブルコアと、コアの周りにコアから間隔をあけて配置された、ほぼケーブルの長手方向に延在する複数の外装線材とを含む外装された海底ケーブルを開示している。外装線材のそれぞれは、複数の長さ方向に連続して配列された耐食性金属線材の区間、および前記金属線材の隣接する２つの区間の間の電気的絶縁手段を備える。
【００１４】
米国特許第３，９２５，５９８号によって変更された外装線材のそれぞれは、依然として磁気ヒステリシスおよび渦電流損失を被る。
米国特許第６，７４７，２１３号は、少なくとも１つの強化用線材、または線材の１つまたは複数の層を有する外装を組み込むことによって、構造的に強化された電力輸送ケーブルに関する。具体的には、ケーブルは標準型の鋼のコアを有しステンレス鋼の層に覆われた、複合体の鋼からなる少なくとも１つの強化用または外装線材を有する。
【００１５】
上述のケーブル外装には、長手方向での変化がない。腐食の問題は解決されるが、標準型の鋼のコアがあることにより依然として磁気ヒステリシス損失が存在する。ケーブルの全体のコストは増加する。
【００１６】
本出願人は、ケーブル外装での損失によって発生される熱による電気ケーブルの電力輸送能力の減少を避けるという問題は、ケーブルのサイズ、またはケーブルの諸部分でのサイズ、特に使用時に上述の不利な条件にあるケーブル区間でのサイズを増加することによって解決し得るが、このような解決策は、第１のケースではケーブルが、後者のケースでは異なるケーブルサイズのケーブル区間の間の移行結合部の設置が、重くなりより高価になることを意味するので十分ではないことに注目する。また異なるサイズの互いに異なる区間から形成されるケーブルを有することは、ケーブルの連続性が損なわれ、ケーブルの機械抵抗に対して有害であり、したがって敷設作業時に注意深い取り扱いを要するので望ましくない。
【００１７】
ケーブル外装での損失を減少させるもう１つの可能性は、外装用に異なる材料を用いることであり、具体的には銅、青銅、黄銅、またはステンレス鋼などの非強磁性金属を用いることである。しかしながら、ケーブル外装全体を製作するためにこれらの材料を用いることはケーブルのコストを大幅に増加させ、一部の場合にはコストを低減するために線材の間にプラスチックスペーサを用いることによってこれらの材料の量を最小化し得るが、この場合はケーブルの機械抵抗／保護が減少することになる。
【００１８】
本出願人は、電気ケーブルの電流輸送能力が、ケーブルシステムルートのいくつかの特定の区間で、ケーブル外装での損失によって妨げられるのをいかにして避けるかという問題に取り組んだ。
【００１９】
本出願人は、全体的なシステムの点から一般にはケーブルの定格電流をケーブルシステムルート全体にわたって増加させる必要はなく、異なる、かつより重要な環境および設置条件、たとえば非限定的に、高い外部温度および／または土壌熱抵抗率および／またはより深いケーブル埋設深さ、あるいはダクト内のケーブルの設置、空隙の存在、ケーブルの近くの熱源の存在、およびケーブルルートに沿った特定の区間においてケーブルの定格電流を減じ得るその他の原因などが存在しかつ避けることができないケーブルルートに沿った特定の区間のみにおいて達成すれば十分であることに注目した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本出願人は、電気ケーブルのコストを過度に増加せず、ケーブルの取り扱いおよび設置作業がより重要になることもない、上述の問題を克服するのに有効な解決策を見出した。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本出願人は、海底ケーブルが、挑戦を要する温度条件によって特徴付けられる区域においてケーブル定格電流に影響を及ぼす電流損失を制限する、さらには避けるように適合された外装が与えられた少なくとも１つの区間を備える解決策を考察した。具体的には、この解決策は、外装の金属材料のみが互いに異なる区間を備える海底ケーブルを提供し、ケーブルの定格電流が挑戦を要する区域に敷設されるべき区間には、本質的に強磁性のない金属材料、たとえば非強磁性金属材料からなる要素で本質的に構成される外装システムが与えられ、標準のケーブル外装を用いて定格電流を達成することができるケーブルの残りの区間では、外装はたとえば炭素鋼をベースとする。
【００２２】
１つのケーブル区間から別の区間に外装材料は変化するが、ケーブル構造は同じままであり（すなわち、１つの区間から別の区間への移行は、ケーブル外装材料のみに影響を及ぼす）、したがって機械的および取り扱い特性における一様性をシステムに与え、２つの導体の接続、およびそれに関連する電気的絶縁の再構築に関連する機械的および電気的問題を回避する。本発明のケーブルの諸区間は、実質的に、１つまたは複数の導体、絶縁層、およびシースなどのケーブル構造における連続性を形成し、区間の間の移行は外装要素のみに関連する。
【００２３】
本出願人はまた、移行部における、１つの区間の非強磁性金属材料と別の区間の通常の金属材料との間の接触は、主として通常の金属材料の電食現象を生じ得ることに注目した。
【００２４】
したがって好ましい実施形態では、本発明は、非強磁性金属材料外装と通常の金属材料外装との間の移行区間に耐食性材料を設け、前記材料は、絶縁ポリマーおよび好ましくは亜鉛から選択される。亜鉛は、棒、線材、ストリップ、またはエナメルの形とすることができる。
【００２５】
有利には耐食性材料は、２つの外装材料の間の接触点から、１ｍから２０ｍ、好ましくは５ｍから１０ｍの長さに、少なくとも１つの方向に、好ましくは第１の区間の外装要素の通常の金属外装の方向に分配される。外装要素に沿った耐食性材料の長さは、２つの外装材料の間の接触点から始まる２つの方向で同じまたは異なるものとすることができる。
【００２６】
本発明の一態様によれば、
第１の金属材料からなる外装要素が設けられた少なくとも１つの第１の区間と、
第２の金属材料からなる外装要素が設けられた少なくとも１つの第２の区間とを備える送電ケーブルであって、第２の金属材料は、第１の金属材料より大幅に低い強磁性特性を有し、前記諸区間は互いに長手方向に連続的である、ケーブルが提供される。
【００２７】
第１の金属材料は強磁性体、たとえば標準型の鋼、たとえば炭素鋼である。
第２の金属材料は、ステンレス鋼、特にオーステナイト系ステンレス鋼、銅、黄銅、青銅、またはそれらの複合体または合金からなる群から選択することができる。有利には、第２の金属材料はステンレス鋼である。
【００２８】
有利には、第２の金属材料は、第１の金属材料より低い導電率を有する。
好ましくは、第１および第２のケーブル区間での外装要素は、複数の細長い外装要素である。
【００２９】
第１の区間の外装要素は、第２の区間の対応する外装要素に突き合わせ溶接することができる。
第１の区間の外装要素は、第２の区間の対応する外装要素にフェルールまたはねじを用いて結合することができる。
【００３０】
第１の区間の外装要素、および第２の区間の外装要素は、ケーブル上に設けられた金属材料スリーブにそれぞれ溶接することができる。
第１の区間の外装要素、および第２の区間の外装要素は、互いの上に巻き付け、互いに重なることができる。
【００３１】
本発明のケーブルは有利には、第１の区間と第２の区間の間の移行部に対応して連続である、少なくとも１つの導体および関連する絶縁体を有する。
有利には本発明のケーブルは、複数の導体、好ましくは３つの導体を備える。
【００３２】
好ましくは、第１の区間のケーブルから第２の区間への移行部に対応して耐食保護が設けられる。
耐食保護は、外装要素の間に挿入された亜鉛棒またはストリップを備えることができる。
【００３３】
好ましくは、耐食保護は、２つの外装要素金属材料の間の接触点から少なくとも１つの方向に、好ましくは両方向に、約１ｍから２０ｍの長さに、好ましくは少なくとも通常の金属外装、すなわち第１のケーブル外装要素の方向に５ｍから１０ｍの長さに延在する。
【００３４】
本発明の耐食保護の一方の方向への延在は、他方の方向への延在とほぼ同じ、または異なる長さとすることができる。
前記細長い外装要素は円形線材とすることができ、亜鉛棒は円形形状であり、それぞれ大きなおよび小さな線材直径に対して、外装要素の直径の４０〜６０％の範囲の直径を有することができる。
【００３５】
本発明のさらなる詳細は、添付の図面を参照して以下の説明にて示される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】電気ケーブルの構造を断面図にて概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による設置されたケーブルを絵画図にて示す図である。
【図３】本発明の一実施形態により、異なる材料のケーブル外装の区間の間の移行部が存在する、図２のケーブルの一部分を概略的に示す図である。
【図４】異なる材料のケーブル外装の間の移行部を達成する代替の方法を用いた、図３のケーブル部分を概略的に示す図である。
【図５】異なる材料のケーブル外装の間の移行部にて耐食構成を有する、図３のケーブル部分を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図面を参照すると図１には、電気ケーブル１００、具体的にはＭＶまたはＨＶ範囲でのＡＣ送電用海底ケーブルの断面図が概略的に示される。
ケーブル１００は三相送電に適合された多芯ケーブルであり、ケーブル内のコア１０１の数は本発明を限定するものではない。本発明は好ましくは、任意の数のコア１０１を有する多芯ケーブルに応用されるが、単芯ケーブルにも有利に応用することができる。
【００３８】
図１によって示される構造ではケーブル１００は、それぞれが、導体スクリーン１１０、典型的には絶縁層１１５および絶縁スクリーン１２０を備える絶縁部、遮水層１２５、金属スクリーン１３０、および任意選択でポリマーシース１３５によって囲まれた導体１０５を備える、３つのコア１０１を具備する多芯ケーブルである。
【００３９】
絶縁層１１５は、たとえば架橋ポリエチレンからなる押出絶縁層、またはたとえば、充填コンパウンドで含浸された（ｍａｓｓ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ）紙またはポリプロピレン紙積層テープからなる絶縁層とすることができる。
【００４０】
絶縁層１１５が押出成形される場合は、導体スクリーン１１０および絶縁スクリーン１２０は、通常は半導電性押出材料からなる。絶縁層１１５が、含浸されたテープに基づく場合は、導体スクリーン１１０および絶縁スクリーン１２０は、同様にテープからなるものとすることができる。
【００４１】
遮水層１２５は、水膨張性粉末で適切に含浸された編織布からなるものとすることができる。
コア１０１は一緒に撚り合わされ、場合によってはバインダテープ１４０が巻き付けられ、ベッディング層１５０が設けられる。結果として生じる中空の空間は、充填材１４５によって満たされる。たとえば充填材１４５として、ポリプロピレンヤーンまたはラフィアのようなストランドを使用することができる。これらの材料は、ケーブルに過度の重量を追加せずに中空の空間を充填することを可能にする。
【００４２】
金属材料線材１５５の外装は、ベッディング層１５０を囲む。最後に外装は、ヤーン、またはプラスチック、ポリマーシースの層１６０によって囲まれる。
任意選択で光ケーブル１６５を、ベッディング層１４５内のコア隙間に収容することができる。
【００４３】
上記で述べたように、ＡＣ電気ケーブルの送電能力は、特定の環境条件およびケーブル敷設要件よって決定される。
たとえば、図１の典型的な設計を有し、以下の基本特性を有するケーブルの場合を考察する。
【００４４】
定格システム送電電圧  Ｕ＝１３２ｋＶ（Ｕｍ＝１４５ＫＶ）
導体サイズ（各相に対して）  ８００ｍｍ２
架橋ポリエチレン絶縁体（ＸＬＰＥ）
各コア導体の上に鉛シースおよびプラスチックシース
直径が６ｍｍの亜鉛メッキ鋼の外装線材
ケーブルは本土から島へ接続するために用いられ、海底の下に１．４ｍの埋設深さにて外海を１５Ｋｍの長さの沖合部分を横断し、０．８Ｋ＊ｍ／Ｗの土壌熱抵抗率で、２０℃の周囲（水および土壌）温度と仮定する。これらの設置条件にてケーブルは必要な連続（負荷率１００）の電流を伝送することができ、この電流は８００Ａと仮定する。
【００４５】
次にケーブルは、陸上ケーブルおよび／またはケーブル終端に接続されるように、岸上の短い部分（たとえば、沖合部分の一端または両端にて５００ｍの長さ）を横断しなければならず、このような区域に対応してケーブルは、たとえば８ｍの深さにて、水面または地表下に深く埋められると仮定する。埋設深さの増加は、たとえば水平方向掘削（ＨＤＤ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｄｒｉｌｌｉｎｇ）パイプ内でケーブルを引っ張る必要性のため、または岸の高さが海水面に対して高いために必要となる。
【００４６】
上述の設置シナリオは、図２に概略的に示される。
岸部分の周囲温度が１０℃と低く、かつ地面の熱抵抗率が海底と同様であると仮定した場合でも、ケーブルがより深く埋められること、したがってケーブル損失によって発生される熱を放熱しにくくなることは、岸部分でのケーブル温度の許容できない増加に直面しないように全ルートに沿って８００Ａの電流の流れを確実に保つためにケーブル導体サイズを１２００ｍｍ２に増加するべきであるということを意味している。このような場合、８００ｍｍ２の代わりに１２００ｍｍ２の導体を有する１５Ｋｍのケーブルを製造し設置することは大幅な追加コストを必要とするので、ケーブルの全体のコストは大きく増加することになる。
【００４７】
一方、不利な条件に直面するのは、ケーブル長さのうちの５００ｍのみである。
不利な条件に直面する岸の近くのみで大きなサイズ（１２００ｍｍ２の導体）のものと、沖合部分での小さなサイズ（８００ｍｍ２の導体）の別のものとが直列に接続された２つの異なるケーブル区間を用いることは、異なる導体サイズを有するケーブルを接続するために、異なるケーブル間の移行結合部の設置が必要になる。移行結合部は、工場内で適用することができるが、その場合はケーブル敷設プロセス時に嵩の大きな移行結合部を取り扱う必要があるため、ケーブルの取り扱いおよび設置がより決定的に重要になる。代替として移行結合部はケーブル設置作業時に適用することができるが、これは設置をより複雑にし、その結果現場での結合部の組み立てが必要になるので、設置はより費用がかかることになる。電力ケーブル構造内に含まれる光ケーブルが存在する場合は、結合手順はさらに複雑になる。
【００４８】
別の可能性はすべてのルート全体にわたって８００ｍｍ２のケーブルを用い、外部手段を用いて熱の分散を改善するために岸部分のみに強制冷却システムを設置することであるが、これは接続の全体のコストの増加を伴い、管理システムおよび保守を必要とする。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば、図２に概略的に示されるように、ケーブル２００は水面２１５の下に、海または湖２１０の底２０５上に敷設された区間２３５を含む（場合によっては区間２３５は、約１ｍの深さにて海底の下にわずかに埋められる）。
【００５０】
海岸２２０あるいは海または湖の端の崖に対応して、システム２００の区間２２５が好ましくはパイプまたはダクト２３０内に挿入されて埋設され、区間２２５は結合部２３１を通じて陸上ケーブル２３３に結合される。
【００５１】
ケーブル２００の区間２２５は温度および放熱の点から、図面のように水中に沈められたあるいは海底または湖底の下に埋められたケーブル２３５より不利な環境条件を受ける。
【００５２】
本発明の一実施形態によれば、使用時には水面２１５の下に位置ししたがって水中に沈められたケーブル２００の区間２３５は、当技術分野でその目的のために通常使用される金属材料、たとえば導電性で強磁性材料である炭素鋼からなる外装を有する。周囲温度および放熱の点からより不利な条件に位置する区間２２５は、本質的に非強磁性の材料からなる外装を有する。好ましい実施形態では、区間２２５の外装の材料は低導電率を有する。
【００５３】
言い換えれば本発明の一実施形態によれば、ケーブル２００は少なくとも１つの第１の区間、実施例では区間２３５と、少なくとも１つの第２の区間、実施例では区間２２５とを備える。第１の区間２３５は、比較的安価で、非常に入手性があり、所望の強度を確実にする、たとえば炭素鋼などの通常の金属材料の１つからなる外装を有する。第２の区間２２５は、本質的に非強磁性でかつ好ましくは低導電率金属材料からなる外装を有し、それにより損失および結果として発生される過剰な熱を低減する。
【００５４】
展開後に周囲温度および／または放熱の点から不利な条件に直面することが予想されるケーブル区間のみは、本質的に非強磁性となるように選択された材料からなる外装を用いて製造され、これはそのケーブル区間または複数の区間でのケーブル損失および結果としてのケーブルの温度の上昇を低減することを可能にすることが分かる。温度上昇の問題に対処する必要がないケーブルの長さの残りのすべては、炭素鋼などの通常の材料からなる外装を有することができる。ケーブル２００のすべての区間は同じ構造を有することができ、および特に導体およびその絶縁体の点ではほぼ連続であり、それにより複雑な移行部は必要ない。変更点は、より厳しい温度条件に対処しなければならない区間に対して、ケーブルの通電部分の基本的な設計を変更せずにケーブル定格電流を保つことを可能にする異なる、非強磁性の、好ましくは低導電性の外装用材料の使用にある。
【００５５】
１つの第１の区間と、隣接する第２の区間の間の移行は、外装の材料が異なっていてもケーブルシステムの長手方向の連続性を変化させない。
この解決策は、いくつかの点で有利である。これは、異なる、より高価な材料の外装を用いて実現すべき区間は、通常は全体のケーブルの長さに比べて短いので、ケーブルの電流輸送能力の減少の問題を比較的安価な方法で克服することを可能にする。システムの残りの１つまたは複数の区間は変更しないままとすることができ、ケーブルのコストが大幅に増加することになる、ケーブル長さ全体に対する導体サイズの増加は必要なくまた、異なるサイズのケーブル区間を結合するための結合部を設けることが必要になりその結果としてケーブルの取り扱いおよび設置での問題を生じることになる、ケーブルの諸区間に対する導体サイズの増加も必要ない。
【００５６】
区間２３５（通常の金属材料で作られた外装を有する）と、区間２２５（非強磁性材料で作られた外装を有する）の間の移行部（図２の２４０で示される）は好ましくは工場製である。
【００５７】
一般に、異なる材料での外装を有する２つの区間の間の移行は、いくつかの方法で達成することができる。
たとえばケーブル３００の一部分を概略的に示す図３に示されるように、本発明の一実施形態によれば、ケーブル３００の第１の区間３３５の外装構造を形成する、たとえば炭素鋼のような当技術分野でその目的のために活用される通常の金属材料の１つからなる線材３５５ａは、ケーブル３００の第２の区間３２５の外装を形成する、本質的に非強磁性で好ましくは低導電率の金属材料からなる対応する線材３５５ｂに、３６０にて突き合わせ溶接することができる。２つの区間３３５および３２５において外装を形成する線材３５５ａおよび３５５ｂは、ほぼ等しい、好ましくは少なくとも同様または同程度の寸法である。２つ以上の線を一時に溶接することができる。この解決策は、ケーブルの不連続性を避けるという利点を有する。
【００５８】
異なる材料からなる外装を有する２つの区間の間の移行を達成するための他の技法は、たとえば第１の金属材料の各外装線材を第２の金属材料からなるそれぞれの外装線材に接続するために、フェルールまたはねじを使用することを含む。１つの区間の外装を形成する線材はまた、異なる材料で隣接する区間の外装を形成する線材の上に重ねることができ、任意選択でたとえば外装線材のほぼ１つまたはいくつかの撚りピッチの長さにわたって巻き付けることができる。
【００５９】
異なる材料からなる外装を有する２つのケーブル区間の間の移行はまた、図４に概略的に示されるように共通の金属ベルトに外装線材を固定または溶接することによって達成することができ、ケーブル３００の第１の区間３３５の外装構造を形成する、たとえば炭素鋼のような当技術分野でその目的のために活用される通常の金属材料の１つからなる線材３５５ａの端部は、それらの端部４０５にて、ケーブル外装に対して半径方向で内側位置にケーブル構造体の周りに配置された金属スリーブまたはベルト４１０に溶接され、同様にケーブル３００の第２の区間３２５の外装を形成する本質的に非強磁性体からなる線材３５５ｂは、それらの端部４１５にて金属ベルト４１０に溶接される。金属ベルト４１５は、ケーブル上への金属ベルト４０５の挿入を容易にするために、互いに溶接された２つの別々の金属の半分の環状体から形成することができ、また金属ベルト４０５は２つ以上の部分から形成することができる。
【００６０】
本出願人は、使用時に不利な条件に直面するケーブル区間の外装を作製するのに適した材料はステンレス鋼であることを見出し、ステンレス鋼は非強磁性で炭素鋼よりもずっと低い導電性であり、それにより炭素鋼の代わりに使用することで、外装内に誘起される損失を大幅に低減し、したがってケーブルの送電能力を局部的に改善する。
【００６１】
特に好ましい材料は、いわゆるオーステナイト系ステンレス鋼である。このようなステンレス鋼はすべての温度範囲にて最大０．１５％の炭素、最小１６％のクロム、および十分なニッケルおよび／またはマンガンおよび／またはモリブデンを含む。たとえば通常の１９％のクロム、１１％のニッケル、および２％のモリブデンの組成は一般にＡＩＳＩ３１６ステンレスとして知られる。
【００６２】
用いることができる他の非強磁性材料は、たとえば銅、黄銅、青銅である。
使用時には、異なる材料からなる外装を有する２つの区間の間の移行が存在する、ケーブルの１つまたは複数の部分は、腐食を受け得る。異なる金属材料の存在により、卑金属材料（たとえば、ステンレス鋼と比べた場合の炭素鋼）での腐食が、程度の差はあるがある期間内に生じ得る。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、本発明による異なる材料を備える外装の間の移行部での腐食を避けるまたは少なくとも軽減するために、以下の対策（耐食保護）を採用することができる。
【００６４】
外装線材の間に長手方向に亜鉛棒またはストリップを挿入することができ、通常のかつ非強磁性の金属材料であり、好ましくは２つの外装材料の間の接触点から約１ｍから２０ｍの長さに延在し、好ましくは卑金属でありしたがって腐食をより受ける金属材料（たとえば炭素鋼）が存在する少なくとも１つの方向に約５ｍから１０ｍ、好ましくは外装材料移行部の両側に延在する。２つの外装材料の間の接触点からの耐食保護の長さは、隣接する諸区間で異なり得る。
【００６５】
亜鉛棒またはストリップによってもたらされる陰極防食を有効にするために、これらは卑金属材料の外装線材たとえば炭素鋼での外装線材と、少なくとも１つの点にて密接に接触されるまたは溶接されるべきである。亜鉛棒またはストリップは、亜鉛メッキ鋼線上に設けられた亜鉛被覆よりも大幅に厚くするべきである。一実施形態では円形の外装線材に対して、亜鉛棒は円形形状で、たとえば（それぞれ大きなおよび小さな線材直径に対して）外装線材の直径の４０％〜６０％の範囲の直径とすることができる。
【００６６】
たとえば図５に示されるように、亜鉛棒またはストリップ５０５は、５１０にて金属ベルト４１５に溶接することができる。
別の可能な耐食保護は、たとえば外装材料移行部の両側に約５ｍの長さに、ばねのように外装の周りに密に巻いて、連続して亜鉛線、平らなストリップ、または亜鉛テープの部分を巻き付けることを行うことができる。亜鉛線、平らなストリップ、または亜鉛テープの部分は、外装線材と密接に接触されるまたは溶接されるべきである。
【００６７】
亜鉛含有量を増加し、亜鉛要素と外装の間の接触を改善するために、移行部分にエナメル亜鉛ベースのコンパウンドを適用することもできる。
亜鉛線の使用の代替として、外装材料移行領域はまた、絶縁樹脂ですべての外装線材移行区間を充填し、熱収縮プラスチックシースまたは密な不浸透性のプラスチックテーピングによって保護することにより十分に絶縁することができる。これは、単一の基本外装線材の移行部を絶縁することによっても得ることができる。この解決策は、すでにケーブルのすべての長さにわたってすなわち沖合および岸部分の両方において、外装線材を個々にプラスチックの薄いシースで覆う必要がある場合に好ましいものと見なされ、この場合は追加の亜鉛材料は必要ない。しかしこの解決策は、ステンレス鋼の隙間腐食の傾向により、裸の外装線材を使用する場合には推奨されない場合もある。
【００６８】
亜鉛は、同様な陰極防食特性を有する材料、たとえば亜鉛合金によって置き換えることができる。
上記の説明は、本発明のいくつかの実施形態について詳しく示し論じたが、それにもかかわらず、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱せずに、説明した実施形態へのいくつかの変更、および発明の異なる実施形態が可能である。
【００６９】
たとえば外装は、円形線材の代わりに平らなストライプから形成することができる。
上述の非強磁性材料のいずれも用いることができるが、ステンレス鋼は他の非強磁性材料と比べて、一般に通常の金属材料外装線材に溶接および接続する解決策はあまり重要ではないので、好ましい。またステンレス鋼は、耐食保護の有効性、および長さ／延在（たとえば銅に必要なものより少ない）の点から耐食保護を容易にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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