(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルにおいて、
主直流電力ケーブル部は、中心の主導体の外周に順に内部半導電層、主絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、中性線部は導体外周に絶縁層を有するものであって、この中性線部導体の総断面積は、主導体の断面積の５０〜１００％であり、
主直流電力ケーブル部の外周に接して中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したことを特徴とする中性線複合直流電力用ケーブル。
【請求項２】
主電力ケーブル主絶縁層は耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、中性線部絶縁層は主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料からなり、
主電力ケーブル部の外周には、複数配列された中性線部の内周および外周に半導電層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の中性線複合直流電力用ケーブル。
【請求項３】
直流電力用ケーブルは、海中で高電圧の直流送電に用いるものであり、ケーブル外周に座床、鉄線外装およびサービング層を設けたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の中性線複合直流電力用ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中ケーブル（海底ケーブル）に用いるのに好適な中性線を直流送電用ケーブルに一体にした中性線複合直流電力用ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、直流送電において、図３〜図５に示すように、高圧の交流電圧（ＡＣ）を交／直変換装置ａで直流変換し、その直流高電圧を１または複数の直流電力ケーブルｂにより直流（ＤＣ）送電する。そして、送電された直流高電圧を直／交変換装置ｃにより交流電圧に変換して、交流送電する。
【０００３】
従来の上記の直流電力ケーブルｂの運用法のひとつの単極運転法には、図３に示す大地帰路がある。これは、１条の直流電力ケーブルｂを用いてその電力ケーブルｂ両端を大地（海水）に接地し、海水を帰路回路ｄとして送電するものである。
また、図４に示すように、帰路回路に帰線（中性線）ｅを使用した帰線帰路がある。
上記のように、単極送電における帰路回路ｄとしては、海水に流すか帰線ｅを用いるかしている。
【０００４】
また、他の運用法としては、図５に示すように、正・負（＋／−）の各極について交／直変換装置ａ１、ａ２、直流電力ケーブルｂ１、ｂ２、直／交変換装置ｃ１、ｃ２を設ける双極運転法がある。この双極運転法においては、帰線ｅによっても高圧直流送電しているが、通常、正・負のバランスを取るために接地点間を結ぶ中性線ｆを設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来単極運転法では、大地帰路がよく用いられたが、大地電位の変動など周囲に何らかの悪影響を及ぼす危険性があり、帰線（中性線）を帰路に用いる場合が多くなってきている。
また、双極運転法はどちらかの高圧ケーブルに異常が生じた場合中性線を帰線回路とするため、中性線が必要である。
したがって、単極運転法の場合には最低２条（電力ケーブル、帰線）、双極の場合には３条（電力ケーブル２条、中性線）の布設が必要であり、布設工期およびコストが高いものになる。また、直流電力ケーブルに流れる直流電流による磁界で布設場所の近くでは、航行している船舶などにコンパスエラーが生じる恐れもある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたものであって、電力ケーブルの布設工期短縮およびコスト削減ができ、ケーブルから外部へ磁界が漏れることを確実に防止できる中性線複合直流電力用ケーブルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
請求項１の発明は、水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルにおいて、主直流電力ケーブル部は、中心の主導体の外周に順に内部半導電層、主絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、中性線部は導体外周に絶縁層を有するものであって、この中性線部導体の総断面積は、主導体の断面積の５０〜１００％であり、主直流電力ケーブル部の外周に接して中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したことを特徴とする中性線複合直流電力用ケーブルである。
請求項２の発明は、主電力ケーブル主絶縁層は耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、中性線部絶縁層は主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料からなり、主電力ケーブル部の外周には、複数配列された中性線部の内周および外周に半導電層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の中性線複合直流電力用ケーブルである。
請求項３の発明は、直流電力用ケーブルは、海中で高電圧の直流送電に用いるものであり、ケーブル外周に座床、鉄線外装およびサービング層を設けたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の中性線複合直流電力用ケーブルである。
なお、中性線部は、主電力ケーブルの外周をほぼ全周に亙って覆うように配設することが好ましい。
【０００８】
上記の本発明によれば、主電力ケーブル部の金属シース層の外周に中性線部を複数配設しかつ一体的に固定したので、主電力ケーブル部と中性線部が一体的になる。したがって、電力ケーブル布設に際して、従来別途に布設していた主電力ケーブルと中性線を一つの電力ケーブルとして一括に布設できる。
また、中性線部を帰路回路として用いた場合に、主導体に流れる直流電流による発生磁界が中性線部導体の電流による磁界でキャンセルできるので、主導体の電流磁界が外部に漏れるのを防止できる。
また、中性線部導体の総断面積は主導体の断面積の５０〜１００％として、中性線部を帰路回路として利用する場合に発熱などを防止できる。
【０００９】
なお、主絶縁層を直流送電電圧用の絶縁材料とし、中性線部絶縁層を主直流電力ケーブル部との絶縁が確保される絶縁材料とすれば、中性線部絶縁体を直流高圧用にする必要がなく、絶縁材料を低廉にすることができる。
また、中性線部は、主電力ケーブルの外周をほぼ全周に亙って覆うように配設すれば、全周にわたって均一な磁界で主導体電流発生磁界をキャンセルして該磁界が外部に漏れることをより確実に防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は実施形態にかかる直流送電に用いる直流電力用ケーブルの説明図である。図に示すように、直流電力用ケーブルは、主直流電力ケーブル部１０と中性線部１２とからなり、前記図３の単極送電法、図４の双極送電法のいずれにも使用可能なものである。
【００１１】
前記主直流電力ケーブル部１０は、中心の導体（主導体）１４の外周に順に内部半導電層１６、主絶縁層１８、外部半導電層２０、鉛被層（金属シース層に相当）２２、および防食層２４を有する。それと共に、前記中性線部１２は中心導体２６外周に絶縁層２８を有するものである。
そして、主直流電力ケーブル部１０の外周に接して中性線部１２を複数（実施形態では２５本）、主直流電力ケーブル部１０に同心円上に配設しかつ一体的に固定したものである。
【００１２】
主直流電力ケーブル部１０の主絶縁層１８は、耐直流送電電圧用（６０〜５００ｋｖ）の絶縁材料を用いることができる。ゴム系またはプラスチック系のもので例えばカーボン充填材入り架橋ポリエチレン、変成ポリオレフィンの樹脂、または単独の架橋ポリエチレンからなることができる。
また、中性線部絶縁層２８は主直流電力ケーブル部１０との絶縁が確保される絶縁材料からなり、例えば非架橋ポリエチレンを２〜７ｍｍ被覆したものである。
【００１３】
なお、主直流電力ケーブル部１０の鉛被層２２内周部には遮蔽層３０を設けることができる。また、中性線部１２はその配列された内周に半導電クッション層３２、外周に半導電遮水層３４などを設けることができる。また、中性線部１２は、主直流電力ケーブル部１０の外周をほぼ全周に亙って覆うように配設することが好ましい。
【００１４】
そして、中性線部１２中心導体２６の総断面積は前記電力ケーブル部１０の主導体１４の断面積の５０〜１００％である。
【００１５】
前記実施形態の中性線複合直流ケーブルを海底ケーブルとして用いる場合は、外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける。
【００１６】
上記実施形態によれば、主電力ケーブル部１０の鉛被層２２の外周に中性線部１２を複数配設して固定したので、主電力ケーブル部１０と中性線部１２が一体になり、電力ケーブル布設に際して、主電力ケーブルと中性線を一つの電力ケーブルとして一括に布設できる。また、中性線部１２を帰路回路として用いた場合に、主導体１４に流れる直流電流による発生磁界が中性線部導体２６の電流による磁界でキャンセルできるので、主導体１４の電流磁界が外部に漏れるのを防止できる。したがって、航行船舶にコンパスエラーが生じることはない。
【００１７】
なお、主絶縁層１８を直流送電電圧用の絶縁材料とし、絶縁層２８を鉛被層２２との絶縁が確保される絶縁材料とするので、中性線部絶縁層２８を直流高圧用にする必要がなく、絶縁材料を低廉にすることができる。
【００１８】
また、中性線部１２導体２６の総断面積は主導体の断面積の５０〜１００％とするので、中性線部１２を帰路回路として利用する場合に十分な導体断面積であるので発熱などを防止できる。
また、中性線部１２は、主直流電力ケーブル部１０の外周をほぼ全周に亙って覆うように配設するので、全周にわたって均一な磁界で主導体電流発生磁界を確実にキャンセルできる。
【００１９】
さらに、概略設計値として、例えば導体が８００ｍｍ2の海底直流電力ケーブルにおいて、６０ｋｖ級で外径１２６．２ｍｍ、許容電流１３００Ａであり、１２５ｋｖ級で外径１３２．０ｍｍ、許容電流１２８０Ａである。また、２５０ｋｖ級で外径１４２．８ｍｍ、許容電流１２５０Ａであり、５００ｋｖ級で外径１６５．０ｍｍ、許容電流１２１０Ａである。これに対して従来の８００ｍｍ2の海底直流電力ケーブルでは、６０ｋｖ級で外径８８．６ｍｍ、許容電流１５３０Ａであり、１２５ｋｖ級で外径９５ｍｍ、許容電流１４８０Ａであり、また２５０ｋｖ級で外径１０７．８ｍｍ、許容電流１４１０Ａ、５００ｋｖ級では外径１３２ｍｍ、許容電流１３２０Ａであり、大きさ的にも極端に大きくなっておらず、布設などが容易になることが理解できる。
【００２０】
なお、本発明は前記実施形態のように主直流電力ケーブル部にＣＶ直流電力ケーブルの構造を採用することに限定されず、図２に示すような、ＯＦ直流電力ケーブルによっても同様に実施できることは明らかである。図２において、３６は油路であって油路３６内周面に金属スパイラルが設けられている。その他は、図１と同様部分に同一符号を付している。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、主直流電力ケーブルと中性線を一体にするので、電力ケーブルの布設工期短縮およびコスト削減ができ、それと共に、複数の中性線が直流電力ケーブルの外周を取り巻くので直流電力ケーブルから外部へ磁界が漏れることを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る中性線複合直流電力用ケーブルの説明図である。
【図２】他の実施形態の中性線複合直流電力用ケーブルの説明図である。
【図３】直流電力ケーブルの大地帰路の単極運転法の説明図である。
【図４】直流電力ケーブルの帰線回路の単極運転法の説明図である。
【図５】直流電力ケーブルの双極運転法の説明図である。
【符号の説明】
１０  主直流電力ケーブル部
１２  中性線部
１４  主導体
１８  主絶縁層
２２  鉛被層
２６  中性線部中心導体
２８  中性線部絶縁層
【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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