(57)【要約】【課題】本発明は故障探索が可能な電力ケーブルを提供する。【解決手段】本発明に係る電力ケーブルは、導体、及び導体と最外層の間の内部層に挿入されて長さ方向に沿って螺旋形象で延長されるように設置される補助線を含みから構成される。前記補助線は光纎維で、前記電力ケーブルが毀損される強度によって切れるようにその太さが決まる。前記補助線の螺旋ピッチは３０ｍｍ以下が望ましい。また、前記内部層は、外部からの衝撃や腐食を防止するために形成された防蝕層にあたるとか前記導体を被服する絶縁体を被服するポリエチレンシースにあたる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、
前記導体と最外層の間の内部層に挿入されて、長さ方向に沿って螺旋形象で延長されるように設置される補助線を含みから構成される電力ケーブル。
【請求項２】
前記電力ケーブルは地中で電力を運送する送電線路または配電線路の内で何れか一つであることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項３】
前記電力ケーブルは海底で電力を運送する海底電力ケーブルであることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項４】
前記補助線が挿入される内部層は外部からの衝撃や腐食を防止するために形成された防蝕層にあたることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項５】
前記補助線が挿入される内部層は外部からの衝撃や腐食を防止するために形成された防蝕層にあたることを特徴とする請求項２記載の電力ケーブル。
【請求項６】
前記補助線が挿入される内部層は前記導体を被服する絶縁体を被服するポリエチレンシースにあたることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項７】
前記補助線が挿入される内部層は前記導体を被服する絶縁体を被服するポリエチレンシースにあたることを特徴とする、請求項３記載の電力ケーブル。
【請求項８】
前記補助線は前記内部層を成す多くの層の間に挿入されることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項９】
前記補助電線は光纎維であることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項１０】
前記補助電線はプラスチックからなる光纎維であることを特徴とする、請求項９記載の電力ケーブル。
【請求項１１】
前記補助線は前記電力ケーブルが毀損される強度によって切れるようにその太さが決まることを特徴とする、請求項９記載の電力ケーブル。
【請求項１２】
前記補助線の太さは２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１１記載の電力ケーブル。
【請求項１３】
前記電力ケーブルの故障状態を感知するように、前記補助線にはレーザーが常時的や一定な期間によって間歇的に印加されることを特徴とする、請求項９記載の電力ケーブル。
【請求項１４】
前記補助線が切れた地点で反射する反射波が前記レーザーが印加される地点に到逹する時間を基礎でケーブルの故障地点が検出されることを特徴とする、請求項１３記載の電力ケーブル。
【請求項１５】
前記補助線の螺旋ピッチは３０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は故障探索が可能な電力ケーブルに関し、さらに詳しくは電力の送電または配電のための各種電力ケーブルの外部故障または内部故障が発生した故障地点を容易に探索できるようにする電力ケーブル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電用または配電用で使われる電力線ケーブルは複数の電力使用地点までよほど長い長さの地上配電線路または地上送電線路を形成して複雑に延長されている。最近には安全性問題、環境問題を考慮して都心地域や特定の美観の保護が要求される地域を中心に漸次的に地中化される成り行きで、このような地中送電線路にはＯＦケーブル及びＸＬＰＥケーブルが主に使われているし、地中配電線路にはＸＬＰＥケーブルが主に使われている。
【０００３】
このような電力線ケーブルは、地上配電線路または地上送電線路を形成する場合に自然災害や外部の衝撃によって毀損される可能性があって、送電線路または配電線路が地中線路を形成する場合には経年変化による腐食、事故、または外傷などによって毀損される可能性が常存するようになる。
【０００４】
このような電力線ケーブルが毀損される故障が発生する場合には電力供給が中断されて、このような故障状態を適時に復旧しなくなれば波及事故によって莫大な人的、物的損失をもたらすようになる。
【０００５】
従来の電力ケーブルは電気的な要求事項のみを満足する構造に設計されているし、故障を起こした時その故障地点を易しく探索することができる方法が考慮されていない。
【０００６】
従来ケーブル構造で故障地点を探索する方法ではＭｕｒｒａｙ Ｌｏｏｐ
Ｔｅｓｔ、 Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ、ＴＤＲ(Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ)、ＡＲＭ(Ａｒｃ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｍｅｔｈｏｄ)などのように多様な方法が開発されているが、従来の電力ケーブルの構造的な限界のため効率的な故障地点の探索が難しいという短所がある。
【０００７】
これに、電力ケーブルに要求される電気的な要求事項を充分に満足しながら故障地点の探索が容易い構造の電力ケーブルの開発が切実に要求される実情である。
【０００８】
また、海底ケーブルは、陸地と島嶼地域または島嶼地域の間を連結する電力ケーブルとして、絶縁油が含浸された地絶縁ケーブルが主に使われているが、船舶の錨、トロール漁船のトロールなどによる外部からの衝撃及びケーブル内部の製造上欠陥等によって故障を起こす可能性が常存する。
【０００９】
従来の海底ケーブルは海底ケーブルが取り揃えなければならない電気的な要求事項のみを満足する構造に設計されていて、故障地点を易しく探索することができる方法が具現されていない。
【００１０】
従来海底ケーブルで故障地点を探索する方法ではケーブル導体に信号を印加して海上でその信号を受信する方法が主に使われているが、海底ケーブルの構造的な限界のため故障地点を探すことが効率的に成ることがにくくなっている。
【００１１】
これに、電力ケーブルまたは海底ケーブルに要求される通常の電気的な要求事項を充分に満足しながら故障地点の探索が容易い構造の電力ケーブルまたは海底ケーブルの開発が切実に要求される実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明は前記の従来の問題点を解決するために成り立ったこととして、本発明の目的は迅速で容易く故障地点を探索するようにする故障探索が可能な電力または海底ケーブル構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を果たすために本発明に係る電力ケーブルは、導体及び前記導体と最外層の間の内部層に挿入されて長さ方向に沿って螺旋形象で延長されるように設置される補助線を含みから構成されることを特徴とする。
【００１４】
前記実施形態で、前記電力ケーブルは地中で電力を運送する送電線路または配電線路とか、海底で電力を運送する海底電力ケーブルであることを特徴とする。
【００１５】
前記内部層は、外部からの衝撃や腐食を防止するために形成された防蝕層にあたるとか前記導体を被服する絶縁体を被服するポリエチレンシースにあたることを特徴とする。前記補助線は前記内部層を成す多くの層の間に挿入されることもできる。
【００１６】
前記補助線は光纎維で、プラスチック光纎維で成るのが望ましい。また、前記補助線は、前記電力ケーブルが毀損される強度によって切れるようにその太さが決まるのに、その太さは２ｍｍ以下が望ましい。また、前記電力ケーブルの故障状態を感知するように、前記補助線にはレーザーが常時的や一定な期間によって間歇的に印加されるのに、前記補助線が切れた地点で反射する反射波が前記レーザーが印加される地点に到逹する時間を基礎でケーブルの故障地点が検出される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電力線ケーブル及び海底ケーブルの故障地点に対する正確な位置を速かに把握するのが可能になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では本発明に係る一つの実施形態を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【００１９】
図１は本発明の一つの実施形態に係る故障探索が可能な電力ケーブルの横断面を示す図面である。
【００２０】
図１に示したように、本発明の一つの実施形態に係る電力ケーブルは、電力線の中心部に電力を運ぶ一定太さの導体１０が絶縁体２０によって被服されていて、その絶縁体２０の外側ではシース（Ｓｈｅａｔｈ）（３０）が被服されているし、前記シース３０の外側では外部からの衝撃や腐食を防止する防蝕層４０が一定厚さに形成されている。
【００２１】
同図面で、故障感知のための故障探索用補助線５０が前記防蝕層４０内に挿入されて前記導体１０が延長される方向と同一方向に延長される。図２に示したように前記故障探索用補助線５０は、電力ケーブルの故障状態を全般的に感知するように、当該の電力ケーブルの長さ方向に沿って規則的な螺旋形象で延長されるように設置される。
【００２２】
故障感知のための補助線が電力ケーブルの長さ方向に沿って並んで設置される電力ケーブルの場合、電力ケーブルの横断面で眺める時補助線が設置されない部分が破損されても前記補助線は破損または切断しないこともある。このような問題を解決するために、本発明では補助線が電力ケーブルの長さ方向に沿って規則的な螺旋形象で延長されるように設置される。
【００２３】
しかし、補助線の素材がエナメル線のような電線の場合、このような螺旋形象はリアクタンス（ｒｅａｃｔａｎｃｅ）を発生させて、補助線での電流の流れを邪魔するようになる。すなわち、電線が螺旋形象で設置されれば、伝送損失が大きくなるようになって、故障地点を探索するための閉回路検出器がずっと短い間隔で設置されなければならない問題が発生する。
【００２４】
このような問題を解決するために、本発明では、補助線の素材で伝送損失が非常に少ない光纎維が使われる。光纎維は光源から出力される光、例えばレーザーを伝達する役目をするのに、光纎維が変形されるとか破損される場合光纎維の中を進行する光の強さ、位相、偏光、波長などに変化が発生して、これを光検出器を通じて検出することができる。本発明では、光纎維が切れれば光が光纎維の切れた部分で反射して戻る時間から光纎維が切れた地点を感知することができる。
【００２５】
また、補助線の螺旋ピッチが大きければ、補助線が破損されなくケーブルの破損を検出することができない場合が発生することができるし、螺旋ピッチが小さければその位電力ケーブルに使われる補助線の長さが長くなるようになる。したがって、１０ｃｍ乃至１２ｃｍの直径を持つ１５４ｋＶのＯＦケーブルまたはＸＬＰＥケーブルには３ｃｍまたはその以下の螺旋ピッチが適当である。
【００２６】
電力ケーブルの毀損による故障状態を監視するため、光纎維からなる故障探索用補助線５０には、光源からレーザーが常時的にまたは一定時間によって間歇的に印加される。また、前記補助線５０は、外部からの衝撃や内部影響によってケーブルが毀損されればそれに対応する衝撃によって容易く切断するように、その太さが決まる。
【００２７】
光纎維を素材にする故障探索用補助線５０を電力ケーブルの防蝕層４０内に挿入して、５０ｂａｒの圧力によってシース３０が変形される変位を防蝕層４０の荷重条件で加えて、防蝕層４０に挿入された補助線５０の直径を変更しながら解釈した結果が図３に示されている。
【００２８】
図３で、光纎維の太さが２ｍｍ以下の場合、シースが破損された後光纎維に印加される応力が光纎維の引張強度である６．７ｋｇｆ／ｍｍ2より大きくなる。これは電力ケーブルの破損によって光纎維補助線も破損されることを意味するので、光纎維の太さを２ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００２９】
図３に示したように、故障探索用補助線５０の素材で使われる光纎維の太さによった破断特性を確保することができるようになった。これを利用して、電力ケーブルの設置位置特性及び周辺環境によって最適の太さ及びピッチを適切に合わせるのが可能になる。
【００３０】
技術の発達によって電力ケーブルの太さが細くなることがある。細くなる電力ケーブルの太さがどの位比例して補助線である光纎維の螺旋ピッチ及び/または光纎維の太さが細くなる傾向は、実験または解釈を通じて確認することができる。
【００３１】
故障探索用補助線５０は防蝕層４０内に挿入されることもできて、または絶縁体２０とシース３０の間、シース３０と防蝕層４０の間のように電力ケーブルを成す各層の間に挿入されることもできる。
【００３２】
また、故障探索用補助線５０である光纎維はガラスまたはプラスチックで作られることがあるのに、本発明には軟性がさらにすぐれたプラスチックからなる光纎維を使うのがさらに望ましい。
【００３３】
本発明の一つの実施形態によって電力ケーブルの故障地点を探索する動作に対して図４及び図５の添付図面を参照して詳しく説明する。
【００３４】
先に、電力ケーブルの防蝕層４０内に補助線５０が当該電力ケーブルの長さ方向をついて螺旋形象で延長されるように設置されている状態で、図５に示したように電力ケーブルの一定区間ごとに設置されている光検出器７０の光源からレーザーが前記補助線５０に印加されるようにする。
【００３５】
図５の各光検出器７０は、補助線５０を通じて伝達する、例えばレーザーを発生させる光源、切れた補助線から反射する反射波を検出するフォトディテクター、及び印加されたレーザーと反射した反射波との時間差から故障が発生した地点を計算する計算部を含みから構成される。また、前記光検出器７０は、検出された故障地点を遠距離に位置した、電力ケーブルの状態を管理するサーバーに知らせるための通信モジュールをさらに含むこともできる。
【００３６】
前記光検出器７０の光源は、次の区間の光検出器まで伝送されることができる強さの光、例えばレーザーを生成して補助線５０に印加する。
【００３７】
その状態で、図４に示したように外部原因または内部原因によって電力ケーブルが毀損される場合に、故障地点６０の補助線５０が衝撃によって切れるようになる。
【００３８】
前記補助線５０が電力ケーブルの故障地点６０で切れるようになれば、当該の補助線が開放（Ｏｐｅｎ）になりながら開放地点で反射する反射波を利用して、図５に示したように電力ケーブルの一定区間ごとに設置されている光検出器７０で補助線５０の切れるによる開放状態と開放地点を検出することができるようになる。
【００３９】
次に、添付図面を参照して本発明の他の実施形態に対して詳しく説明する。
【００４０】
図６は本発明の他の実施形態に係る故障探索が可能な海底電力ケーブルの横断面を示す図である。
【００４１】
図６に示したように、本発明の他の実施形態に係る海底電力ケーブルは、電力線の中心部に電力を運ぶ一定太さの導体８０が絶縁体８２によって被服されていて、その絶縁体８２の外側ではポリエチレンシース(Ｓｈｅａｔｈ)８４が被服されているし、前記ポリエチレンシース８４の外側では外部からの衝撃でケーブルを保護するための外装鉄線（Ａｒｍｏｕｒ）８６が設置されていて、前記外装鉄線８６の外側では外装（ｏｕｔｅｒ
ｓｈｅａｔｈ）８８が一定厚さに形成されている。
【００４２】
同図面で、故障感知のための故障探索用補助線９０が前記ポリエチレンシース８４内に挿入されて前記導体８０が延長される方向と同一方向に延長される。故障探索用補助線９０は、ポリエチレンシース８４と外装鉄線８６の間または外装鉄線８６と外装８８の間に挿入されることもできる。
【００４３】
前記故障探索用補助線９０も本発明の一つの実施形態に係る故障探索用補助線５０と同じく海底電力ケーブルの故障状態を全般的に感知できるように、当該の海底ケーブルの長さ方向に沿って規則的な螺旋形象で延長されるように設置される。
【００４４】
海底電力ケーブルの毀損による故障状態を監視するため、前記故障探索用光纎維補助線９０には、光源からレーザーが常時的にまたは一定時間によって間歇的に印加される。また、前記補助線８０には、外部からの衝撃や内部影響によってケーブルのポリエチレンシース８４が毀損されれば彼に対応する衝撃によって容易く切断するように、２ｍｍ以下の太さの光纎維、例えばプラスチック光纎維を使うのが望ましい。
【００４５】
本発明の他の実施形態によって海底電力ケーブルの故障地点を探索する動作に対して図６を参照して詳しく説明する。
【００４６】
先ず、海底ケーブルのポリエチレンシース８４内に補助線９０が該当該の海底ケーブルの長さ方向をついて螺旋形象で延長されるように設置されている状態で、前記補助線９０にレーザーが印加されるようにする。
【００４７】
その状態で、外部原因または内部原因によって海底ケーブルが毀損される場合に、故障地点の補助線９０が衝撃によって切れるようになる。
【００４８】
前記補助線９０が海底ケーブルの故障地点で切れるようになれば、当該の補助線が開放されながら開放地点で反射する反射波を利用して、海底ケーブルの一定区間ごとに設置されている光検出器で補助線９０の開放状態と開放地点を検出することができるようになる。
【００４９】
以上とように本発明によれば、電力線ケーブル及び海底ケーブルの故障地点に対する正確な位置を速かに把握するのが可能になる効果を持つようになる。
【００５０】
一方、本発明は前述の典型的な望ましい実施形態にだけ限定されるのではなく本発明の要旨を脱しない範囲内でいろいろに改良、変更、代替えまたは付け加えて実施することができることなのは当該技術分野に通常の知識を持った者なら容易く理解することができる。このような改良、変更、代替えまたは付け加えによる実施が特許請求範囲の範疇に属することならその技術思想も本発明に属することで見なければならない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一つの実施形態に係る故障探索が可能な電力ケーブルの横断面を示す図である。
【図２】本発明に係る電力ケーブルに故障探索用補助線が設置された状態を示す図面である。
【図３】本発明に係る故障探索用補助線のストレス実験結果を示す図である。
【図４】電力ケーブルの毀損によって本発明の一つの実施形態に係る故障探索用補助線が切断する状態を例示的に示す図である。
【図５】本発明の望ましい事実施形態によって電力ケーブルの故障感知及び故障地点探索のための補助線の連結状態を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る故障探索が可能な海底電力ケーブルの横断面を示す図である。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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