(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの主直流電力ケーブル部と１つの中性線部を複合した、水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルであって、
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、この主電力ケーブル主絶縁層が、耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、
中性線部は、導体外周に順に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、この中性線部絶縁層が前記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、
２つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して１つの中性線部を配設し共に撚り合わせてその撚り合わせた外周部を押さえテープにより巻いて固定して一体化し、
押さえテープと前記主電力ケーブルおよび中性線との間に介在物を入れ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】
中性線部導体の断面積は主導体の断面積の５０〜１００％である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。
【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２〜図４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２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３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４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およぼすおそれがあり、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。
本発明は、２つの主直流電力ケーブル部と１つの中性線部を複合した、水中で高電圧の直流送電に用いる直流電力用ケーブルであって、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、この主電力ケーブル主絶縁層が、耐直流送電電圧用の絶縁材料からなり、中性線部は、導体外周に順に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、金属シース層および防食層を有し、この中性線部絶縁層が前記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、２つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して１つの中性線部を配設し共に撚り合わせてその撚り合わせた外周部を押さえテープにより巻いて固定して一体化し、押さえテープと前記主電力ケーブルおよび中性線との間に介在物を入れ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。
本発明においては、中性線部導体の断面積を主導体の断面積の５０〜１００％にできる。
【０００８】
上記の本発明によれば、２つの主電力ケーブル部の外周に隣接して中性線部を配設し共に撚り合わせてその撚り合わせた外周部を押さえテープにより巻いて固定して一体化し、押さえテープと前記主電力ケーブルおよび中性線との間に介在物を入れたので、２つの主電力ケーブル部と１つの中性線部が一体的に複合し、全体で１条の電力ケーブルとすることができる。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。よって、電力ケーブル布設工期を短縮しかつコストを削減できる。
【０００９】
また、直流高圧送電のために、例えば２つの電力ケーブル部をそれぞれ正極・負極として中性線部を中性線として用いて双極運転法を行うと、それぞれの主導体に流れる直流電流により磁界が発生するが、発生磁界同士は相互に互いにキャンセルするので、主導体の電流磁界が外部に漏れるのを防止できる。
【００１０】
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るので、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、中性線部導体の総断面積は主導体の断面積の５０〜１００％とすれば、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。
【００１１】
【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中性線複合直流電力用ケーブルの説明図である。図１に示すように、この直流電力用ケーブルは、２つ（２本）の主直流電力ケーブル部１０、１０と１つ（１本）の中性線部１２とからなり、前記図４の双極運転法に使用可能なものである。
【００１２】
図１に示すように、前記２つの主直流電力ケーブル部１０、１０は、いずれも中心の導体（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。また、前記中性線部１２は中心導体２６外周に順に内部半導電層２８、絶縁層３０、外部半導電層３２、鉛被層（金属シース層に相当）３４、および防食層３６を有する。
【００１３】
そして、２つの主直流電力ケーブル部１０、１０の外周に接して（隣接の一例）一つの中性線部１２を配設し共に撚り合わせて、その外周部を押さえテープ３８により巻いて固定し一体化したものである。
押さえテープ３８の内周部と主直流電力ケーブル部１０、１０および中性線部１２との間には介在４０を入れる。
実施形態の中性線複合直流電力用ケーブルを海底ケーブルとして用いる場合は、押さえテープ３８外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける。
【００１４】
前記中性線部１２の中心導体２６の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％とすることが好適である。実施形態では、中心導体２６と主導体１４との断面積（あるいは外径）は同じに形成している。
【００１５】
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（例えば６０〜５００ｋｖ）用の絶縁材料ゴム系またはプラスチック系のものからなり、例えばカーボン充填入り架橋ポリエチレン、変成ポリオレフィン樹脂または単独の架橋ポリエチレンからなる。また、主直流電力ケーブル部１０をＭＩＮＤ（Mass Impregnated Non Drain）電力ケーブルとする場合等は、主絶縁層１８には、絶縁テープ巻とすることができる。
また、中性線部１２の絶縁層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とすればよい。この場合、絶縁層２８は、非架橋ポリエチレン、あるいは絶縁テープ巻きで形成できる。
【００１６】
なお、一例として５００ｋｖで８００ｍｍ2のケーブルの場合、主直流電力ケーブル部１０の主導体１４が外径３４ｍｍで全体が外径１０９ｍｍとし、中性線部１２の中心導体２６が外径３４ｍｍで全体が外径６５．５ｍｍとすることができる。すなわち、主直流電力ケーブル部１０が大径で、中性線部１２が小径で互いに撚り合わせることができるものである。
【００１７】
上記実施形態によれば、２つの主直流電力ケーブル部１０、１０の外周に中性線部１２を隣接して撚り合わせ、さらに押さえテープ３８で固定したので、２つの主直流電力ケーブル部１０、１０と１つの中性線部１２が一体になり、電力ケーブル布設に際して、電力ケーブルと中性線を一つの電力用ケーブルとして一括に布設できる。よって、電力用ケーブルの布設工期を短縮しかつコストを削減できる。
【００１８】
また、２つの主直流電力ケーブル部１０、１０をそれぞれ正極・負極とし、中性線部を中性線として用いて双極運転法を行うと、それぞれの主導体１４、１４および中性線部中心導体２６に流れる直流電流により磁界が発生するが、発生磁界同士が相互にキャンセルし合うので、主導体１４、１４および中心導体２６から発生する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。
また、主電力ケーブル部１０と中性線部１２とは独立されて接続しやすいので、終端部、工場内接続（ＦＪ）の設計が容易である。
【００１９】
なお、中性線部１２の絶縁に問題がなく、主絶縁層１８を直流送電電圧用の絶縁材料とし、絶縁層２８と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とすればよい。したがって、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。
【００２０】
また、中性線部１２導体２６の断面積は主導体の断面積の５０〜１００％とするので、中性線部１２を中性線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。
【００２１】
実施形態の直流電力用ケーブルは、基本構成は、交流３芯の電力ケーブルと一見同様の構造であるが、中性線部１２絶縁層３０に要求される絶縁レベルが主絶縁層１８に要求される絶縁レベルより低減できるので、全体の横断面積が交流３芯電力ケーブルよりも小さくすなわち重量が軽くなるものである。
具体的には、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１６６．３ｍｍ、重量６４ｋｇ／ｍ、許容電流１１２０Ａであり、１２５ｋｖ級で外径１６７．１ｍｍ、重量７１ｋｇ／ｍ、許容電流１１１０Ａである。また、２５０ｋｖ級で外径１６８．７ｍｍ、重量８６ｋｇ／ｍ、許容電流１０９０Ａであり、５００ｋｖ級で外径２５９．８ｍｍ、重量１１７ｋｇ／ｍ、許容電流１０６０Ａ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、１条で例えば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級で外径１３２ｍｍ、許容電流１３２０Ａである。
従来の海底電力ケーブルに比較して実施形態の直流電力ケーブルは大きさ的にも極端に大きくなっておらず、しかも従来３条であったものを１条にするので、重量が軽減されかつ布設などの容易になることが理解できる。
【００２２】
【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が一体にするので、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】直流電力ケーブルの大地帰路に単極運転法の説明図である。
【図３】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４】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
２６  中性線部の中心導体
２８  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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