中圧海底ケーブルと他のタイプのケーブルの違い
中電圧海底ケーブルは、水中電力伝送用に特別に設計されています。標準的な陸上ケーブルと比較して、海底ケーブルは静水圧、腐食、機械的衝撃、および湿気への長期暴露に耐える必要があります。
MV 海底ケーブルは通常、設置要件とプロジェクトの条件に応じて、単芯または 3 芯構造で設計されます。
主要な構造的特徴
中電圧海底ケーブルには通常、次の層が含まれます。
各層は特定の技術的目的を果たし、海底条件下での電気的信頼性と機械的保護を保証します。
3 コア設計とシングルコア設計
3 芯海底ケーブルは、中圧三相配電システムに一般的に使用されます。この構成により、設置の複雑さが軽減され、沿岸または短距離のルートでの用途に適しています。
定格電流が高く、伝送距離が長い場合は、熱放散が良く、電磁相互作用が低減されるため、三つ葉状に設置された単芯海底ケーブルが好まれることがよくあります。
絶縁体の選択
水トリー難燃性 XLPE は、MV 海底ケーブルに最も一般的に使用される絶縁材料です。それは以下を提供します:
高い絶縁耐力
優れた熱性能
長寿命
水トリー老化に対する優れた耐性
より高い柔軟性が必要な場合には EPR 絶縁が使用される場合もありますが、ほとんどの海底電力用途では依然として XLPE が有力な選択肢です。
防水システム
陸上ケーブルとは異なり、海底ケーブルには多層の防水保護が必要です。
この構造により湿気の侵入を防ぎ、長期にわたる動作信頼性を確保します。
機械的保護
鋼線の外装は、敷設作業に引張強度を提供し、アンカー、漁具、海底の摩耗などの外部の機械的損傷から保護します。
二重装甲は、浅瀬や危険性の高いゾーンでよく使用されます。
絶縁性の比較: TR-XLPE vs EPR
中圧海底ケーブルは主に、TR-XLPE (耐ツリー性架橋ポリエチレン) と EPR (エチレンプロピレンゴム) の 2 つの絶縁システムを使用します。
どちらの材料も、適切な止水システムと組み合わせることで、海底環境に適しています。
絶縁タイプ |
利点 |
考慮事項 |
TR-XLPE |
低誘電損失、高絶縁耐力、優れた熱性能、水トリー老化に対する強い耐性 |
EPRと比較して柔軟性がわずかに低い |
EPR |
高い柔軟性、機械的ストレスに対する良好な耐性、良好な誘電性能 |
XLPEと比較して誘電損失が高い |
最新の MV 海底ケーブル設計では、TR-XLPE がその低い誘電損失と優れた長期経年劣化性能により広く採用されています。
水の浸入保護は、断熱材単独ではなく、専用の防水システムと金属製シースによって実現されることに注意することが重要です。
導体材料
中電圧海底ケーブルでは、プロジェクトの要件に応じて銅またはアルミニウムの導体を使用できます。
銅導体
より高い導電性
同じ定格電流でも導体断面積が小さくなる
より高い引張強度
大電流アプリケーションに最適
アルミニウム導体
銅とアルミニウムのどちらを選択するかは、次の点によって決まります。
電流定格
設置条件
ケーブル重量の制限
予算に関する考慮事項
プロジェクトの技術仕様
適切なコネクタ設計と取り付け方法により、両方の導体タイプで信頼性の高いパフォーマンスが保証されます。
防水および防御システム
海底ケーブルには、静水圧下での長期信頼性を確保するための包括的な防水保護が必要です。
MV 海底ケーブルの防水は通常、次の方法で実現されます。
縦方向の止水
シースが損傷した場合でも、ケーブル軸に沿った水の移動を防ぎます。
一般的な方法には次のようなものがあります。
水膨潤性テープ
止水パウダー
吸水膨潤性糸
腫れたコード
これらの材料は水と接触すると膨張し、損傷した領域を密閉します。
ラジアルウォーターバリア
ケーブル外部から内部への水の浸入を防ぎます。
放射状の水障壁は通常、次のもので構成されます。
これらの金属層は、半径方向の完全な水密性と耐食性を提供します。
装甲システム
装甲は機械的強度と外部保護を提供します。
機能には次のものが含まれます。
敷設時の引張強さ
海底摩耗に対する耐性
釣り活動や錨からの保護
耐衝撃性と耐圧壊性
装甲の種類:
単線装甲 (SWA)
二重ワイヤー外装 (DWA)
二重装甲は通常、浅瀬または高リスクゾーンで使用されます。
海底ケーブル工事（MV）
中圧海底ケーブルは多層設計システムです。各層は特定の電気的または機械的機能を実行します。
層 |
技術的機能 |
導体 |
銅またはアルミニウム導体 (IEC 60228)、定格電流を流す |
導体スクリーン |
電界分布を制御し応力集中を解消する半導体層 |
絶縁 |
TR-XLPE または EPR 絶縁体により、絶縁耐力と耐電圧性能を提供 |
断熱スクリーン |
均一な電場と金属スクリーンへのインターフェースを確保する半導電層 |
メタリックスクリーン |
銅線または銅テープによる故障電流経路と電磁シールド |
止水層 |
縦方向の水の移動を防止 |
ラジアルウォーターバリア |
鉛シースまたは波形アルミニウムシースによりラジアル方向の水密性を確保 |
寝具層 |
外装する前に機械的な分離と保護を提供します |
装甲 |
引張強度と機械的保護を提供する鋼線外装 |
外盛り |
環境保護のためのHDPEまたはPP外層 |
追加の構造上の考慮事項
海底ケーブルには通常、以下に耐えるために陸上ケーブルと比較して追加の構造層と保護層が組み込まれています。
一部のプロジェクトでは、海底電力ケーブルに通信と監視の目的で光ファイバー ユニットが組み込まれる場合があります。
ケーブルの外径は電圧レベル、導体サイズ、外装の種類によって異なり、MV 用途では 50 mm を超える場合があります。
MV 海底ケーブルの保護要素
海底ケーブルには、海洋環境での長寿命を確保するための包括的な保護システムが必要です。
保護要素 |
技術的機能 |
断熱システム |
絶縁耐力と熱性能を提供する TR-XLPE または EPR |
メタリックスクリーン |
故障電流経路と電磁シールドを提供します |
縦方向の止水 |
ケーブル長に沿った水の移動を防止 |
ラジアルウォーターバリア |
鉛シースまたは波形アルミニウムシースによりラジアル方向の水密性を確保 |
寝具層 |
外装前の機械的分離 |
装甲 |
引張強度と外部の機械的保護を提供する鋼線外装 |
外盛り |
HDPE外層は環境保護と摩耗保護を提供します |
海底ケーブル保護は、過酷な海洋環境のため、標準的な陸上ケーブル構造よりも大幅に堅牢です。
製造・接合技術
海底ケーブルは、均一な絶縁品質を保証するために、制御された押出および架橋プロセスを使用して製造されます。
ファクトリー ジョイント (FJ) またはファクトリー バルカナイズド ジョイント (FVJ) は、長い生産長さを接続するために使用されます。これらのジョイントは以下を維持します。
通常、接合手順には次のものが含まれます。
導体溶接
導体スクリーンの再建
XLPE絶縁体の再架橋
断熱スクリーンの修復
金属シースと防水層の再適用
IEC規格に準拠した電気的日常テスト
品質管理とテスト
海底ケーブルの製造においては、品質保証が非常に重要です。製造は、IEC 60502-2 (MV ケーブル用) などの IEC 規格に準拠した厳格な検査およびテスト手順に従って行われます。
通常、テストには次のものが含まれます。
海底ケーブルは、敷設後のアクセスが制限されているため、陸上ケーブルに比べてより厳格な品質管理が行われます。
比較: 海底ケーブルと陸上ケーブル
側面 |
海底ケーブル |
陸上ケーブル |
設計環境 |
海洋および水中環境向けに設計 |
地上設置用に設計 |
製造工程 |
防水システム、金属外装、重装甲が含まれています |
通常、半径方向の水障壁はありません |
機械的強度 |
敷設時の高い引張荷重に耐えられるように設計されています |
限られた引張要件 |
インストール |
張力を制御したケーブル敷設船により敷設 |
トレンチやダクト内に設置 |
装甲 |
海底の状況に応じた単一または二重の鋼線装甲 |
多くの場合、非装甲または軽装甲です |
海底環境におけるパフォーマンス要件
静水圧と深さ
静水圧は水深10メートルごとに約0.1MPa増加します。海底ケーブルは、これらの外部圧力の下でも構造の完全性と電気的性能を維持する必要があります。
放射状の遮水壁と堅牢な装甲により、かなりの深さでも長期的な信頼性が保証されます。
柔軟性と機械的強度
海底ケーブルは、以下に耐えるために柔軟性と機械的強度のバランスをとる必要があります。
敷設時の取り付け曲がり
海底の凹凸
動作中の熱膨張
外部からの機械的攻撃
適切なケーブル設計により、最小曲げ半径と最大許容引張荷重要件への準拠が保証されます。
耐環境性
海洋環境ではケーブルが次のような影響にさらされます。
塩類腐食
海底物質による磨耗
漁具や錨による外部からの衝撃
HDPE の外側サービングと耐食性外装がケーブル システムを長い耐用年数にわたって保護します。
海底ケーブルの腐食防止
海底電力ケーブルは、塩水、静水圧、機械的衝撃が耐用年数に重大な影響を与える可能性がある過酷な海洋環境で使用されます。したがって、長期的な信頼性のためには、腐食防止と防水設計が重要です。
一般的な海底電力ケーブルには、次の保護要素が含まれています。
1. 金属製ウォーターバリア
海底ケーブルには通常、次のような連続的な金属製の遮水層が装備されています。
この層は以下を提供します。
ラジアル水密性
湿気の侵入に対する保護
機械的補強
繊維の層とは異なり、金属シースは断熱システムへの水の浸透を防ぐ主な障壁となります。
2. 半径方向および縦方向の止水
外部損傷が発生した場合にケーブル長に沿った水の移動を防ぐために、海底ケーブルには次のものが組み込まれています。
水膨潤テープ
水を遮断する化合物
縦方向のシール構造
これにより、局所的な損傷がケーブルに沿った進行性の障害につながることがなくなります。
3. アウターシース
外側のシースは通常、高密度ポリエチレン (HDPE) または同様の海洋グレードの材料で作られています。それは以下を提供します:
優れた耐海水腐食性
高い機械的強度
敷設時および海底接触時の耐摩耗性
追加の保護層としてポリプロピレン糸を適用することもできますが、主な腐食バリアではありません。
4. 鋼線外装
亜鉛メッキ鋼線外装は以下を提供します。
取り付け時の引張強度
衝撃や釣り活動に対する機械的保護
外部の機械的ストレスに対する耐性
設置の深さと海底の状況に応じて、ケーブルは以下を使用する場合があります。
深海用途では、重量と引張性能のバランスをとるように装甲設計が最適化されています。
5. 陰極防食 (プロジェクト固有)
陰極防食システムは一般に、海洋パイプラインや大型の鉄骨構造物に使用されます。
海底ケーブルの耐食性は主に以下によって実現されます。
亜鉛メッキ装甲
保護用アウターシース
金属製の防水バリア
電気防食は特定のプロジェクト設計で考慮される場合がありますが、すべての海底ケーブルの標準機能ではありません。
適切な構造設計、高品質の材料、正しい設置方法により、海底電力ケーブルは過酷な海洋環境において 25 ～ 40 年以上の耐用年数を達成できます。
海底ケーブルの用途
海底電力ケーブルは、架空線や地下の陸上ケーブルが使用できない場所で使用されます。
これらは以下の分野で広く適用されています。
洋上風力発電所の送電網接続
島間送電
海を越えた相互接続プロジェクト
海洋石油およびガスプラットフォーム
海洋インフラおよび海中施設
これらのケーブルは、次の環境で動作するように設計されています。
高い静水圧
強い海流
海底の動き
長期にわたる海水への曝露
システムの長期的な信頼性を確保するには、適切なルート調査、埋設深度評価、保護設計が不可欠です。
国際規格準拠の重要性
国際的に認められた IEC 規格に準拠することで、海底電力ケーブルは電気的性能、機械的強度、長期信頼性に関する厳しい要件を満たしていることが保証されます。
各規格は特定の役割を果たします。
IEC 60228 により、導体の品質と電気効率が保証されます。
IEC 60502 / 60840 / 62067 は、絶縁構造、型式試験、および電圧性能要件を定義しています。
IEC 60229 は、外部シースの完全性と湿気の侵入に対する保護を保証します。
IEC 60287 により、過熱を防ぐための正確な電流定格計算が保証されます。
IEC 60853 は、周期的負荷条件および緊急負荷条件下での性能を定義しています。
IEC 60092 は、オフショアおよび海洋の電気要件への準拠をサポートします。
これらの規格に準拠することで、海底ケーブル システムは次のことを実現します。
運用上の安全性の向上
耐用年数の延長
メンテナンスコストの削減
プロジェクトの承認と銀行性の向上
過酷な海洋環境でも信頼性の高いパフォーマンスを発揮
よくある質問
海底ケーブルと陸上ケーブルの違いは何ですか?
海底ケーブルには陸上ケーブルよりも多くの層があります。これらの層は水の浸入を防ぎ、海洋動物がケーブルを傷つけるのを防ぎます。また、海中の強い圧力からケーブルを保護します。陸上ケーブルにはこれらすべての層は必要ありません。海底ケーブルには特殊な素材が使用されており、錆びや損傷を防ぎます。
通常の中電圧ケーブルを水中で使用できますか?
いいえ、水中では通常のケーブルを使用できません。通常のケーブルは水を遮断したり、強力な装甲を備えていません。水中に入れるとすぐに壊れてしまいます。必ず海底用に製造されたケーブルを選択してください。
中圧海底ケーブルの寿命はどれくらいですか?
ほとんどの海底ケーブルの寿命は 25 ～ 40 年です。適切に設置すると長持ちします。丈夫な素材なので何年も長持ちします。安全に保つためにケーブルを頻繁にチェックする必要があります。
一部の海底ケーブルには銅ではなくアルミニウムが使用されているのはなぜですか?
アルミニウムを使用すると、銅よりもケーブルが軽くなります。これは、ケーブルを深い水中に入れるときに役立ちます。銅は電気を運ぶのに適していますが、重く、コストも高くなります。
