(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主直流電力ケーブル部と中性線部とを複合した、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主絶縁層および金属シース層を有し、かつこの主直流電力ケーブル部の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、導体外周に絶縁層および金属シース層を有し、かつこの中性線部の絶縁層が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るものであって、
一つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して中性線部を一つ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】
主直流電力ケーブル部と中性線部とを複合した、水中で高電圧の直流送電に用いるＯＦ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主絶縁層を有し、かつこの主直流電力ケーブル部の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絶縁層を有し、かつこの中性線部の絶縁層が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るものであって、
１つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して中性線部を一つ配設し、主直流電力ケーブル部と中性線部とを一括して金属シースで覆い、
この金属シースの内側に前記主電力ケーブル部と中性線部に接して油通路を形成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３】
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５〜図７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５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６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７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、主直流電力ケーブル部と中性線部とを複合した、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主絶縁層および金属シース層を有し、かつこの主直流電力ケーブル部の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、導体外周に絶縁層および金属シース層を有し、かつこの中性線部の絶縁層が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るものであって、一つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して中性線部を一つ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、主直流電力ケーブル部と中性線部とを複合した、水中で高電圧の直流送電に用いるＯＦ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主絶縁層を有し、かつこの主直流電力ケーブル部の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絶縁層を有し、かつこの中性線部の絶縁層が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るものであって、１つの主直流電力ケーブル部の外周に隣接して中性線部を一つ配設し、主直流電力ケーブル部と中性線部とを一括して金属シースで覆い、この金属シースの内側に前記主電力ケーブル部と中性線部に接して油通路を形成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３の発明は、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。
【０００８】
請求項１または請求項２の発明によれば、主直流電力ケーブル部は、一つの主直流電力ケーブル部の外周に一つの中性線部を配設しかつ一体的に固定したので、主直流電力ケーブル部と中性線部が一体的になる。
したがって、直流電力用ケーブル布設に際して、従来別途に布設していた主直流電力ケーブル部と中性線部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。
また、主直流電力ケーブル部の主絶縁層を直流送電電圧用の絶縁材料とし、中性線部の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、中性線部の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。
【０００９】
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。
【００１０】
なお、請求項３の発明によれば、中性線部の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。
【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１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６に示した単極送電法に使用可能なものである。
【００１２】
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。
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。
そして、一つの主直流電力ケーブル部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により巻いたものである。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。
【００１３】
前記中性線部１２の中心導体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％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。
【００１４】
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材入り架橋ポリエチレンあるいは、変成ポレオレフィン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の絶縁層は、絶縁層２８は主直流電力ケーブル部１０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。
【００１５】
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た親子型と称することができるものである。
【００１６】
上記実施形態１によれば、主直流電力ケーブル部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、主直流電力ケーブル部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、主電力用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。
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。
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。
【００１７】
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。
【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。
【００１９】
次に、本発明の実施形態２を図２により説明する。なお、図２では図１と同様部分に同一符号を付している。
図２に示すように、この実施形態２に係る直流電力用ケーブルは、実施形態１が主直流電力ケーブル部１０と中性線部１２が外径の大小があり、互いに撚り合わせた親子型であったのとは異なり、主直流電力ケーブル部４０と中性線部４２とがほぼ同一外径で撚り合わせずに平行にした状態で押さえテープ４４を全体の外周部に巻き付け（海底ケーブルとするときは押さえテープ４４外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける）たものである。この主直流電力ケーブル部４０と中性線部４２は主絶縁層１８と絶縁層３０とを絶縁テープ巻つけで形成したＭＩＮＤ電力ケーブルとすることができるものである。
実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する外、実施形態１と比較して全体投影外径が小さくなるため、重量が軽くなるという利点を有している。
【００２０】
次に、実施形態３について図３により説明する。
この実施形態３は、図３に示すように、直流送電に用いるＯＦ直流電力用ケーブルにおいて、主直流電力ケーブル部４６は、中心の主導体４８の外周に主絶縁層５０を有し、中性線部５２は導体５３外周に絶縁層５４を有するものであって、１つの主直流電力ケーブル部４６の外周に接して中性線部５２を一つ配設しかつ撚り合わせて一体的に固定し、主直流電力ケーブル部４６と中性線部５２とを一括して鉛被層（金属シース）５６で覆ったものである。この鉛被層５６内側に主直流電力ケーブル部４６と中性線部５２に接して金属スパイラルなどからなる油通路５８が配設され、鉛被層５６外側には防食層６０が設けられる。なお、海底ケーブルとするときは防食層６０の外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける。
実施形態３によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００２１】
次に、実施形態４について図４により説明する。図３と同様部分に同一符号を付している。
この実施形態４は図４に示すように、直流送電に用いるＯＦ直流電力用ケーブルにおいて、実施形態３が主直流電力ケーブル部４６と中性線部５２が外径の大小があり、互いに撚り合わせた親子型であったのとは異なり、主直流電力ケーブル部６０と中性線部６２とがほぼ同一外径で撚り合わせずに平行にした状態で鉛被層６４と防食層６６を全体の外周部に配設した（海底ケーブルとするときは防食層６４外周部に座床、鉄線外装およびサービング層を設ける）たものである。
実施形態４は、実施形態３の作用効果の外、実施形態３に比較して全体投影外径が小さくなるため重量が軽くなるという利点を有している。
【００２２】
なお、本発明は前記の実施形態に限定されないことはもちろんであり、上記のいずれの実施形態１〜４においても、単極運転法に用いるのに好適であるが、直流電力用ケーブルをさらに一本別に用いて双極運転法に用いることもできる。
【００２３】
【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とが一体になるので、一括して布設できるため、電力ケーブルの布設工期短縮およびコスト削減ができる。それと共に、中性線部が主直流電力ケーブル部の外周に配置される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１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】実施形態２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３】実施形態３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４】実施形態４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５】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６】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７】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（実施形態１）
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
３０  中性線部絶縁層
３４  鉛被層
３８  押さえテープ
４０  主直流電力ケーブル部（実施形態２）
４２  中性線部
４４  押さえテープ
４６  主直流電力ケーブル部（実施形態３）
５２  中性線部
５６  鉛被層
５８  油通路
４６  主直流電力ケーブル部（実施形態４）
５２  中性線部
【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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