(57)【要約】【課題】発電ユニット部分のヨー旋回によって捩じり回される状態の下で昇圧された高い電圧クラスに絶縁体が耐えられる風力発電機用電力ケーブを提供する。【解決手段】風力発電機から電力を取り出す電力ケーブルにおいて、可撓芯１の上に、可撓導体層２、内部電界緩和層３、絶縁層４、外部電界緩和層５、遮蔽層６、押え巻きテープ層７および外部シース８を順次形成してなる構成としたもので、上記可撓芯１は、中心に複合撚り線１ａのテンションメンバーを配し、その直上周囲にエラストマー（ＥＰゴム１ｂ）で被覆してなり、上記遮蔽層６を構成する銅箔巻き糸６ｃは、ポリエステル繊維糸６ａに銅箔テープ６ｂを巻き回してなるものを採用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力発電機から電力を取り出す電力ケーブルにおいて、可撓芯の上に、可撓導体層、内部電界緩和層、絶縁層、外部電界緩和層、遮蔽層、押え巻きテープ層および外部シースを順次形成したことを特徴とする風力発電機用電力ケーブル。
【請求項２】
上記遮蔽層は、銅箔巻き糸の編組からなることを特徴とする請求項１に記載の風力発電機用電力ケーブル。
【請求項３】
上記可撓芯は、エラストマーからなることを特徴とする請求項１または２に記載の風力発電機用電力ケーブル。
【請求項４】
上記可撓導体層は、可撓集合撚り線をさらに撚り合わせて可撓複合集合撚り線とし、この可撓複合集合撚り線を、上記可撓芯上に巻き付けてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の風力発電機用電力ケーブル。
【請求項５】
上記銅箔巻き糸は、ポリエステル繊維糸に銅箔テープを巻き付けてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の風力発電機用電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は風力発電機で発生する電力を取り出す風力発電機用電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電機の発電容量は１０００ｋＷクラスであったものが、大型化して２０００ｋＷの発電容量のものが製作されようとしている。
【０００３】
一方、風力発電の出力電圧は６００Ｖクラスで、２０００ｋＷの電力を取り出すには、表皮効果などの送電効率を考慮すると送電線のサイズは２２０ｍｍ2 が限度となり、その結果、２２０ｍｍ2 の送電線を３相×７本、合計２１本必要となる。
【０００４】
図２に示すように、風力発電機１０は、タワー１１の頂上に風車１２、図示しない回転力伝達機構、発電機などを備えた発電ユニット１３がヨー旋回可能に取付けられ、上記送電線１４は発電ユニット１３から５ｍ乃至１０ｍ垂下してＵターンし、シーブ１５を介してもう一度Ｕターンしてタワーの内面に沿って引き下げられ、上記発電ユニット１３から垂下した送電線１４は、上記発電ユニット１３のヨー旋回によって捩じり回されることとなり、その捩じり角は、風向きの変化に風力発電機を追尾させながら効率的運転をするためには±５４０°程度許容される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように表皮効果による送電ロスを考慮した限界サイズ、２２０ｍｍ2 の大サイズ送電線２１本を±５４０°捩じり回すには、大きなエネルギーが必要で、このため風力発電で得た電力を多く消費し、ヨー旋回機構に大きな負荷が掛かって発電ユニットの保守・保全コストを上げることとなり、送電線そのものにも断線を含む疲労損傷を発生させるなどの問題をもっている。
【０００６】
また、風力発電機で発生する電力を、発電ユニットで例えば２２kＶに昇圧し、電力ケーブルにより取り出すことが考えられるが、電力ケーブルにすると導体径を小さくできるものの、その導体は同心撚り線導体であり絶縁層も厚くそのため可撓性が阻害され、絶縁層の厚さ方向の電位傾度が大きいため、これを緩和するため導体上に内部電界緩和層、絶縁体上に外部電界緩和層や誘導障害防止のための遮蔽層を設けることが必要となる。
【０００７】
従って、既存の電力ケーブルでは、導体および絶縁体の可撓性が悪く、導体の可撓性を改善するために可撓集合撚りの複合導体とすることが考えられるが、上記のように大きく捩じり回されるとき、撚り方向に捩られるときは撚り素線に張力が加わり、撚りの反対方向に捩られるときは撚りが戻されていわゆる「笑い」となって、上記両捩じりが繰り返されるとキンクから断線に至る恐れがある。
【０００８】
また、絶縁層が厚い電力ケーブルは可撓性が悪く、繰り返し捩じり回されると、その間に絶縁層と内外電界緩和層との密着性が低下して絶縁特性を低下させ、遮蔽層を構成する銅細線が断線しその先端が外部電界緩和層を経て絶縁層に突き刺さると電界が集中して絶縁破壊に至る恐れもある。
【０００９】
上記問題に鑑みこの発明は、風力発電機の出力電圧を発電ユニット内で昇圧することにより、小さい導体サイズの電力ケーブルで効率よく発生電力を取り出すこととし、このときに問題となる電力ケーブル全体の可撓性、導体の可撓性と耐ねじり特性および内外電界緩和層と絶縁体との密着性を維持し、遮蔽層の損傷から始まる絶縁層への電界の集中と絶縁破壊を防止し、さらに、これらを通じて発電ユニットの保守・保全コストを低減し得る風力発電機用電力ケーブルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためにこの発明は、風力発電機から電力を取り出す電力ケーブルにおいて、可撓芯の上に、可撓導体層、内部電界緩和層、絶縁層、外部電界緩和層、遮蔽層、押え巻きテープ層および外部シースを順次形成してなる構成としたものであり、上記遮蔽層を銅箔巻き糸の編組で、上記可撓芯をエラストマーで、上記可撓導体層を、可撓集合撚り線をさらに撚り合わせて可撓複合集合撚り線とし、この可撓複合集合撚り線を、上記可撓芯上に巻き付けてなる構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
上記の如く構成するこの発明によれば、中心に可撓芯を配し、その上に可撓複合集合撚り導体を巻き付けて可撓導体層とすることにより導体の可撓性と耐捩じり性を向上させるとともに、内外電界緩和層と絶縁層との密着性を維持し、遮蔽層の損傷から始まる絶縁層への電界の集中と絶縁破壊を防止し、さらに、これらを通じて発電ユニットの保守・保全コストを低減することができる。
【００１２】
また、遮蔽層を、ポリエステル繊維糸に銅箔テープを巻き回した銅箔巻き糸を多条持ちで編組することにより、遮蔽層を構成する銅箔巻き糸がヨー旋回による捩じり回しによって断線することがなく、もし、断線したとしても、その先端が絶縁層に刺さることがなく、電界集中による絶縁破壊に繋がる心配はない。
【００１３】
また、発電ユニット内で出力電圧を２２ｋＶに昇圧するならば同一電力を取り出すのに必要な電流が大幅に下がり、６００Ｖ，２２０ｍｍ2 ，２１本の送電線を３０ｍｍ2 程度のもので３本（各相１本）とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次にこの発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。１は可撓芯で、中心に０．２６ｍｍφの錫めっき軟銅線を２２本撚り、さらにこれを７本撚りした複合撚線１ａの上にエチレンプロピレンゴム層１ｂを厚さ３．２ｍｍで被覆したものである。
【００１５】
可撓芯１の上には、０．１２ｍｍφの軟銅線を２５本集合撚り、さらにこれを７本撚りした可撓複合集合撚り導体１７本を可撓芯上に層心径の１０倍以下の撚りピッチで巻き付けて可撓導体層２とし、その上に導電ゴム引き布テープ３ａをラップ巻きし、さらにその上に半導電層３ｂを押し出し成形して内部電界緩和層３とする。
【００１６】
上記の如く、可撓複合集合撚り導体を可撓芯１の上に層心径の１０倍以下の撚りピッチで巻き付けることにより、可撓性が向上し、可撓芯の弾性により可撓複合集合撚り導体が捩じられたときに生じる撚りの締め付け、緩みが吸収されてキンク乃至は断線が防止される。
【００１７】
内部電界緩和層３の上には架橋ポリエチレン絶縁層４が形成され、その上に半導電層５ａが形成され、さらに導電ゴム引き布テープ５ｂをラップ巻きして外部電界緩和層５としている。
【００１８】
外部電界緩和層５の上には、２５０デニールのポリエステル繊維糸６ａに厚さ２７μｍの銅箔テープ６ｂを巻き回した銅箔巻き糸６ｃを６本持ちで編組密度８０％以上に編組して遮蔽層６が設けられ、その上に不織布テープ７をラップ巻きし、その上に塩化ビニル混和物によりシース８を形成している。
【００１９】
上記実施の形態は、あくまでも一実施形態であって、特許請求の範囲を拘束するものではなく、例えば、可撓芯の中心メンバーは上記複合撚り線に替えて、ポリエステル繊維紐やＦＲＰ紐などを採用することができ、中心メンバーをなくすることもできる。また、可撓芯の材料をエチレンプロピレンゴムに替えて各種の合成ゴム、天然ゴムおよびその混和物を採用することができる。
【００２０】
各部分の寸法構成は、ケーブル全体のサイズが変更されれば当然、相応してサイズ変更される。銅箔巻き糸の中心糸にポリエステル繊維糸を採用したが、他の糸も採用でき、銅箔テープのサイズも上記実施形態に拘束されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）この発明の実施形態の斜視図、（ｂ）銅箔巻き糸の説明図
【図２】（ａ）風力発電機の側面図、（ｂ）同要部断面図
【符号の説明】
【００２２】
１  可撓芯
１ａ  複合撚り線
１ｂ  エチレンプロピレンゴム層
２  可撓導体層
３  内部電界緩和層
３ａ  導電ゴム引き布テープ
３ｂ  半導電層
４  架橋ポリエチレン絶縁層
５  外部電界緩和層
５ａ  半導電層
５ｂ  導電ゴム引き布テープ
６  遮蔽層
６ａ  ポリエステル繊維糸
６ｂ  銅箔テープ
６ｃ  銅箔巻き糸
７  不織布テープ（押え巻きテープ層）
８  シース
１０  風力発電機
１１  タワー
１２  風車
１３  発電ユニット
１４  送電線
１５  シーブ
【図１】
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【図２】
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