(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流の電力ケーブルにおいて、３相のうちの１相を２本以上の導体を使用して中心に配置し、該１相を中心とした１または複数の同一円周上に、他の２相の導体を配置してなり、他の２相の導体はそれぞれ２本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とする電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺の磁界を低減させた電力ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電力ケーブルの周辺にできる磁界が問題視されておりその低減が要望されている。この磁界の特徴としては、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚという非常に低い周波数であるため、遮蔽が難しいという点である。
【０００３】
従来、３相交流の電力を送電するのに用いられる電力ケーブルとしては、図６に示すように、３相の各導体ａ、ｂ、ｃを正三角形に配置したものや、図７に示すように３相の各導体ａ、ｂ、ｃを同軸に配置したものや、図８に示すように、３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ２本の導体を使用し、各導体を半径ｒの同一円周上に相毎に交互にかつ等間隔に配置したものや、図９に示すように、３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ３本の導体を使用し、中心に３本の導体の内の各１本の導体を正三角形に配置し、かつ半径ｒの同一円周上に残りの各２本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものや、図１０に示すように３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ４本の導体を使用し、中心に４本の導体の内の各１本の導体を正三角形に配置し、かつ半径ｒの同一円周上に残りの各３本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものが知られている。
【０００４】
上記図６に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算すると次のようになる。すなわち図１１に示すように、３相の各導体ａ、ｂ、ｃから距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃ離れたＰ点の磁界の強さは次のようになる。ただし導体は直線状で無限長と仮定し、２次元で考える。またここで考える電流および磁界は交流なので、時間の関数として扱う。また各導体ａ、ｂ、ｃには電流Ｉａ（ｔ）、Ｉｂ（ｔ）、Ｉｃ（ｔ）が流れているものとする。
Ｈａ（ｔ）＝Ｉａ（ｔ）／２πｒａ
Ｈｂ（ｔ）＝Ｉｂ（ｔ）／２πｒｂ
Ｈｃ（ｔ）＝Ｉｃ（ｔ）／２πｒｃ
【０００５】
これらの合成値Ｈ（ｔ）の一例として、Ｈａ（ｔ）が最大となった瞬間ｔ１における磁界のベクトルを図示した。Ｈｂ（ｔ１）およびＨｃ（ｔ１）は、Ｈａ（ｔ１）とほぼ逆方向を向き、大きさは最大振幅の１／２となっている。これはＩａ（ｔ）、Ｉｂ（ｔ）、Ｉｃ（ｔ）の位相が１２０°ずつずれているためである。
【０００６】
図１２は上記の図７に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算したものである。条件等は上記図１１に示したものと同様である。この電力ケーブルにおいては、ｒａ＝ｒｂ＝ｒｃであり、かつＩａ（ｔ）、Ｉｂ（ｔ）、Ｉｃ（ｔ）の位相が１２０°ずつずれているため合成値Ｈ（ｔ）は必ず零になる。このように、ｒａ＝ｒｂ＝ｒｃとすれば外部の磁界を零にすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように図６に示した電力ケーブルは、周辺の磁界が大きくなるという問題があり、また図７に示した電力ケーブルは、周辺の磁界を零にできるが、同等の容量の正三角形配列の電力ケーブルよりもサイズが大きくなってしまうと共に高電圧の場合絶縁が難しいという問題があった。さらに図８〜図１０に示した電力ケーブルは、正三角形配列の電力ケーブルより周辺の磁界を低減することができるが、未だ不十分であるという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決した電力ケーブルを提供するものであり、その構成は、３相交流の電力ケーブルにおいて、３相のうちの１相を２本以上の導体を使用して中心に配置し、該１相を中心とした１または複数の同一円周上に、他の２相の導体を配置してなり、他の２相の導体はそれぞれ２本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
上記のように３相の内の１相の２本以上の導体を中心に配置し、他の２相の導体を同一円周上に交互に等間隔で配置すると、観測点の距離が離れれば、各相を構成する複数本の導体と観測点との距離が３相共にほぼ等しいと見做すことができるので、図７に示した同軸配置の電力ケーブルに近い構成となる。このために周辺の磁界を低減することができるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る電力ケーブルの一実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、１相の導体ａを２本使用すると共に他の２相ｂ、ｃの導体もそれぞれ２本使用し、１相の２本の導体ａを中心に配置し、ｒ（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ２本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。
【００１１】
図２は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、１相の導体ａを３本使用すると共に他の２相ｂ、ｃの導体もそれぞれ３本使用し、１相の３本の導体ａを中心に配置し、ｒ（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ３本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。
【００１２】
図３は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、１相の導体ａを４本使用すると共に他の２相ｂ、ｃの導体もそれぞれ４本使用し、１相の４本の導体ａを中心に配置し、ｒ（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ４本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。
【００１３】
図４は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、１相の導体ａを６本使用すると共に他の２相ｂ、ｃの導体もそれぞれ６本使用し、１相の６本の導体ａを中心に配置し、ｒ（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ６本の導体を２本を組として交互にしかも等間隔に配置したものである。
【００１４】
【実施例】
実施例１
図１に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち１相の２本の導体ａを中心に配置し、０．３（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ２本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する２本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００１５】
実施例２
図２に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち１相の３本の導体ａを中心に配置し、０．３（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ３本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する３本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００１６】
実施例３
図３に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち１相の４本の導体ａを中心に配置し、０．３（ｍ）離れた同一円周上に、他の相ｂ、ｃのそれぞれ４本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する３本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００１７】
比較例１
図６に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち３相の各導体ａ、ｂ、ｃを正三角形に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とした。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００１８】
比較例２
図８に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ２本の導体を使用し、各導体を同一円周上に相毎に交互にかつ等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する２本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００１９】
比較例３
図９に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ３本の導体を使用し、中心に３本の導体の内の各１本の導体を正三角形に配置し、かつ同一円周上に残りの各２本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する２本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００２０】
比較例４
図１０に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち３相の導体ａ、ｂ、ｃとしてそれぞれ４本の導体を使用し、中心に４本の導体の内の各１本の導体を正三角形に配置し、かつ同一円周上に残りの各３本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は１００Ａ／相とし、１相を構成する２本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に１〜１０ｍとした。
【００２１】
測定結果を図５に示す。図５から明らかなように本発明に係る電力ケーブルは周辺の磁界が低減されており、距離が離れるに従って減衰が著しいことが分かる。また１相当たりの導体数を増加させると距離減衰も大きくなることが分かる。このように１相当たりの導体数を増加させると距離減衰が大きくなる理由は、各相を構成する複数本の導体と観測点との距離が３相共にほぼ等しくなるので、同軸配置の電力ケーブルに近い構成になるためでる。したがって１相当たりの導体数を増加させることが好ましいが、導体数が多くなるとケーブル構造が複雑となるので、導体数は２〜６本、特に２〜４本が好ましい。なお磁束密度測定時にバックグランドノイズが０．８ｍＧあったので、特に実施例２および実施例３のものは約３ｍ程度で略バックグラウンドノイズまで磁界が低減されているものである。
【００２２】
【発明の効果】
上記のように本発明に係る電力ケーブルは、３相交流の電力ケーブルにおいて、３相のうちの１相を２本以上の導体を使用して中心に配置し、該１相を中心とした１または複数の同一円周上に、他の２相の導体を配置してなり、他の２相の導体はそれぞれ２本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とするものである。したがって、周辺の磁界を有効に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電力ケーブルの一実施の形態を示す要部説明図。
【図２】  本発明の他の実施の形態を示す要部説明図。
【図３】  本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
【図４】 本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
【図５】 測定結果を示すグラフ。
【図６】  従来の電力ケーブルの実施の形態を示す要部説明図。
【図７】  従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
【図８】  従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
【図９】  従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
【図１０】  従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
【図１１】  従来の電力ケーブルの磁界の説明図。
【図１２】  従来の電力ケーブルの磁界の説明図。
【符号の説明】
ａ、ｂ、ｃ  導体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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