導入
初めに, の重要性を理解する必要があるサブマリーノケーブル 132kV 電源ケーブルの内側. これらのコンポーネントは現代のエネルギーインフラに不可欠です, 特に水域で隔てられた地域間の電気ネットワークの相互接続に適しています。例えば, の電圧レベル 132 kVは高電圧カテゴリに対応します (で) 伝送および副伝送システムに広く使用されています。その上, この記事では技術的な特徴について説明します, 断熱材, これらのケーブルの製造プロセスと選択基準。ついに, IEC および AWG/MCM 規格に従った導体の比較表が含まれています。.
1. 132kV 海底ケーブルの背景と用途
主な用途について, 132kV海底ケーブルは4つの広いエリアで使用されています:
1.1 洋上風力発電所の接続 (オフショア)
この場合, タービンから発生したエネルギーを陸上の変電所に輸送する.
1.2 島と大陸の間の相互接続
加えて, 絶縁された電気システム間でエネルギーリソースを共有できるようにする.
1.3 川渡り, 湖やフィヨルド
そこどこに 環境や航行の制限により航空会社が存続できない.
1.4 石油またはガスプラットフォームへの供給
同じく, オンサイト発電をよりクリーンで安定したエネルギーに置き換える.
その上, の緊張 132 kV は輸送能力のバランスです (より大きい 66 kV) 技術的な複雑さ (未満 220 kV). その結果, 一般的な距離は次のとおりです。 80-100 km（中間中継局なし）.
2. 132kV海底ケーブルの内部構造
各レイヤーの詳細を説明する前に, この張力の海底ケーブルは静水圧に耐えなければならないことを覚えておく必要があります。, 塩水腐食, 敷設中および熱サイクル中の引張応力。したがって, その典型的な設計には、次の 7 つのコンポーネントが含まれています。:
2.1 導体
一般的に 銅またはアルミニウム, 圧縮されて丸い (クラス 2 IECによると 60228). これにより、 直径を小さくし、絶縁テーピングを容易にします.
2.2 半導体ディスプレイ
それらは次のもので構成されています 隙間をなくし電場を均一にする内部層と外部層.
2.3 主絶縁体
それは約です 架橋ポリエチレン (XLPE) 高性能, 計算された厚さで 132 kV (普通に 14-16 IEC規格によるmm 60840).
2.4 金属スクリーン
で構成されています 銅テープまたはスチール/銅線で短絡電流を流し、故障検出を可能にします。.
2.5 防湿層 (膨潤テープ)
この層 水で膨張して縦方向の移動を阻止します.
2.6 鎧
それはによって形成されます 亜鉛メッキ鋼線 (機械抵抗用) 銅 (より高い電流容量が必要な場合). さらに, 単層または二重層にすることができます.
2.7 外カバー
通常 ポリプロピレン (PP) ポリエチレン (PE) 摩耗や海洋生物に対する耐性.
アースケーブルとの主な違いは次のとおりです。 装甲と甲板は、敷設時の引張強度や海洋化学攻撃に耐えるように設計されています。.
3. 参考規制
品質を確保するために, 次のルールが適用されます:
- IEC 60840: 以下の電圧に対応する XLPE 絶縁を備えた電源ケーブル 30 kVa 150 kV.
- IEC 60228: 絶縁ケーブル導体.
- AEIC CS9: 海底ケーブルの仕様 (米国照明評議会協会. うう。).
- ICEA S-111-704: 海底電力ケーブルガイド.
4. ドライバー選択の重要な要素
そもそも, 導体の断面積の選択 (IEC に基づく mm² または米国規格に基づく kcmil/AWG で表されます。) 4 つの基本的な側面に依存する:
4.1 電流容量 (電流容量)
これは次によって決定されます 導体の抵抗率, 海底の周囲温度 (通常 10-20 ℃) と海底の熱抵抗率.
4.2 最大許容電圧降下
一般的に, の間で認められます 3 y 5% フルロード.
4.3 短絡電流
この時点で, セクションは断層期間中の断熱加熱に耐えなければなりません (典型的な 1-3 秒).
4.4 敷設時の機械的ストレス
注意すべき点は、 導体が大きいほど重いですが、牽引に対する耐性も高くなります.
5. 132kV海底ケーブル用導体表 (IEC y AWG/MCM)
次, 完全な表が表示されます。それを明確にすることが重要です 非常に小さなドライバーが含まれています (では一般的ではない 132 kV, ただし、補助サービスには便利です) のべき乗の最大セクションまで 300 回線あたりの MW.
前回の説明文:
- IEC mm²: IECに基づく公称断面 60228 (クラス 2 – コンパクトなラウンド).
- AWG: より小さい直径用のアメリカン ワイヤー ゲージ.
- MCM: 千円千 (1 MCM = 0.5067 mm²) セクションの場合 ≥ 250 ククミル.
- ドライバー径 (んん): 圧縮銅の概算値 (要素 0.92).
- CC抵抗 20 ℃ (Ω/km): 軟銅の最大値.
- 典型的な用途 132 kV: ガイダンス.
| IEC (mm²) | AWG / MCM | 直径 (んん) | 直流抵抗 (Ω/km) 銅 | 許容電流 (あ)* | 一般的な用途 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | コントロール / ティエラ |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | コントロール / サービス |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | 低電力補助 |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | アシスタント |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | 小規模な分布 |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 MW |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 MW |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 MW |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 MW |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 MW |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 MW |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 MW |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 MW |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 MW |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 MW |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 MW |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 MW |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 MW |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 MW |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 MW |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 MW (二重回路) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | 特別企画 |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | 特別企画 |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | 極限のパワー |
*海底ケーブルの目安電流 132 kV, XLPE, 90 導体内℃, 海底 15 ℃, 熱抵抗率 1,0 K・m/W。アルミ用, 抵抗を乗算します 1,588 そして電流を減らす 20-25%.
6. IEC と AWG/MCM の実質的な同等性
初めに, 正確な対応関係はありません。しかし, この規格は商業的なアプローチを受け入れます。例えば:
- 250 mm² IEC ≈ 500 MCM (実際には 500 MCMの息子 253 mm²).
- 400 mm² IEC ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm² IEC ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
その結果, 国際プロジェクトでは、メーカーがテクニカルシートで両方の指定を提供するのが一般的です。.
7. 132kV海底ケーブルの製造・敷設工程
一方では, 海底ケーブルの製造 132 kVは垂直押出ラインで製造されます (VCV) 絶縁不良を防ぐためです。手順は次のとおりです: 導体には半導体層がテープで貼られています, その後、XLPE が押し出されます。, 加圧窒素チューブ内で加硫されます, そして最後にスクリーンが適用されます, 鎧とカバー.
一方で, 敷設は、制御された張力を維持するケーブルベッセルを使用して行われます。 (普通に < 10 ケーブル1トンあたりkN) 最小曲率は 20 ケーブルの直径の 2 倍です。その上, 動的測位システムが使用されています (DP) 正確なルートを維持するために.
8. 環境とメンテナンスの考慮事項
そもそも, 海底ケーブル 132 kV の耐用年数は 30-40 年。それにもかかわらず, 主なリスクは:
8.1 船のアンカー
それは 装甲を損傷したり、断熱材を貫通したりする可能性があります。それが理由です, 立入禁止区域のある海図を使用.
8.2 漏れ電流と腐食電流
この場合, 装甲鋼には陰極防食または特殊なコーティングが必要です.
8.3 振動疲労
特に 潮流の強い地域では.
それを解決するには, モニタリングは反射率測定を使用して実行されます (OTDR) ホットスポットや湿気を検出するため.
9. 今後の動向
現時点で, 熱可塑性絶縁体を使用したケーブルが調査されています (HPTEのように) 最大で動作温度が可能 105 ℃。このようにして, 導体部分を変更することなく輸送能力を向上させます。さらに, 高電圧直流システム (HVDC) ある 132 距離に対して kV が出現している > 100 km, 損失が少なくなる.
結論- 海底ケーブルメーカー
要約すれば, 海底ケーブルメーカー, 132kV 海底ケーブルは材料科学を組み合わせた高度に設計された製品です, 海洋土壌の電気工学および力学。したがって, ドライバーの正しい選択, ここで紹介されているような表に基づいて (IEC および AWG/MCM と同等の 25 mm² まで 3000 mm²), 信頼性を確保するために不可欠です, 水中接続の効率とセキュリティ。ついに, 洋上風力発電の拡大に伴い, これらのケーブルの需要は今後も成長し続けるでしょう, 材料と設置技術の革新を推進.
参考文献
- IEC 60840:2020 – 押出絶縁体を備えた電源ケーブル 30 kVまで 150 kV.
- IEC 60228:2004 – 絶縁ケーブルの導体.
- 袋, T. (2009). 海底電力ケーブル: デザイン, インストール, 修理, 環境側面. スプリンガー.