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技術 電力ケーブル

出願人 古河電気工業株式会社
発明者 篠原敬宗像武男
出願日 1997年8月29日 (22年11ヶ月経過) 出願番号 1997-233161
公開日 1999年3月16日 (21年4ヶ月経過) 公開番号 1999-073822
状態 特許登録済
技術分野 電力ケーブル
主要キーワード 正三角形配列 導体数 距離減衰 ケーブル構造 合成値 バックグランドノイズ 観測点 電力ケーブル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年3月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

課題

従来、3相の各導体a、b、cを正三角形に配置した電力ケーブルがあるが、周辺磁界の低減が十分でないという問題があった。

解決手段

1相の導体aを1本あるいは2本以上使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ2本以上使用し、1相の1本あるいは2本以上の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ2本以上の導体を相毎に交互にしかも等間隔に配置したもので、周辺の磁界を低減させたものである。

概要

背景

近年、電力ケーブル周辺にできる磁界が問題視されておりその低減が要望されている。この磁界の特徴としては、50Hzまたは60Hzという非常に低い周波数であるため、遮蔽が難しいという点である。

従来、3相交流電力送電するのに用いられる電力ケーブルとしては、図8に示すように、3相の各導体a、b、cを正三角形に配置したものや、図9に示すように3相の各導体a、b、cを同軸に配置したものや、図10に示すように、3相の導体a、b、cとしてそれぞれ2本の導体を使用し、各導体を半径rの同一円周上に相毎に交互にかつ等間隔に配置したものや、図11に示すように、3相の導体a、b、cとしてそれぞれ3本の導体を使用し、中心に3本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ半径rの同一円周上に残りの各2本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものや、図12に示すように3相の導体a、b、cとしてそれぞれ4本の導体を使用し、中心に4本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ半径rの同一円周上に残りの各3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものが知られている。

上記図8に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算すると次のようになる。すなわち図13に示すように、3相の各導体a、b、cから距離ra、rb、rc離れたP点の磁界の強さは次のようになる。ただし導体は直線状で無限長と仮定し、2次元で考える。またここで考える電流および磁界は交流なので、時間の関数として扱う。また各導体a、b、cには電流Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)が流れているものとする。
Ha(t)=Ia(t)/2πra
Hb(t)=Ib(t)/2πrb
Hc(t)=Ic(t)/2πrc

これらの合成値H(t)の一例として、Ha(t)が最大となった瞬間t1における磁界のベクトルを図示した。Hb(t1)およびHc(t1)は、Ha(t1)とほぼ逆方向を向き、大きさは最大振幅の1/2となっている。これはIa(t)、Ib(t)、Ic(t)の位相が120°ずつずれているためである。

図14は上記の図9に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算したものである。条件等は上記図13に示したものと同様である。この電力ケーブルにおいては、ra=rb=rcであり、かつIa(t)、Ib(t)、Ic(t)の位相が120°ずつずれているため合成値H(t)は必ずになる。このように、ra=rb=rcとすれば外部の磁界を零にすることができる。

概要

従来、3相の各導体a、b、cを正三角形に配置した電力ケーブルがあるが、周辺の磁界の低減が十分でないという問題があった。

1相の導体aを1本あるいは2本以上使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ2本以上使用し、1相の1本あるいは2本以上の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ2本以上の導体を相毎に交互にしかも等間隔に配置したもので、周辺の磁界を低減させたものである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

3相交流電力ケーブルにおいて、3相のうちの1相を1本または2本以上の導体を使用して中心に配置し、該1相を中心とした1または複数の同一円周上に、他の2相の導体を配置してなり、他の2相の導体はそれぞれ2本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とする電力ケーブル。

技術分野

0001

本発明は、周辺磁界を低減させた電力ケーブルに関するものである。

背景技術

0002

近年、電力ケーブルの周辺にできる磁界が問題視されておりその低減が要望されている。この磁界の特徴としては、50Hzまたは60Hzという非常に低い周波数であるため、遮蔽が難しいという点である。

0003

従来、3相交流電力送電するのに用いられる電力ケーブルとしては、図8に示すように、3相の各導体a、b、cを正三角形に配置したものや、図9に示すように3相の各導体a、b、cを同軸に配置したものや、図10に示すように、3相の導体a、b、cとしてそれぞれ2本の導体を使用し、各導体を半径rの同一円周上に相毎に交互にかつ等間隔に配置したものや、図11に示すように、3相の導体a、b、cとしてそれぞれ3本の導体を使用し、中心に3本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ半径rの同一円周上に残りの各2本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものや、図12に示すように3相の導体a、b、cとしてそれぞれ4本の導体を使用し、中心に4本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ半径rの同一円周上に残りの各3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものが知られている。

0004

上記図8に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算すると次のようになる。すなわち図13に示すように、3相の各導体a、b、cから距離ra、rb、rc離れたP点の磁界の強さは次のようになる。ただし導体は直線状で無限長と仮定し、2次元で考える。またここで考える電流および磁界は交流なので、時間の関数として扱う。また各導体a、b、cには電流Ia(t)、Ib(t)、Ic(t)が流れているものとする。
Ha(t)=Ia(t)/2πra
Hb(t)=Ib(t)/2πrb
Hc(t)=Ic(t)/2πrc

0005

これらの合成値H(t)の一例として、Ha(t)が最大となった瞬間t1における磁界のベクトルを図示した。Hb(t1)およびHc(t1)は、Ha(t1)とほぼ逆方向を向き、大きさは最大振幅の1/2となっている。これはIa(t)、Ib(t)、Ic(t)の位相が120°ずつずれているためである。

0006

図14は上記の図9に示した電力ケーブルの周辺の磁界を計算したものである。条件等は上記図13に示したものと同様である。この電力ケーブルにおいては、ra=rb=rcであり、かつIa(t)、Ib(t)、Ic(t)の位相が120°ずつずれているため合成値H(t)は必ずになる。このように、ra=rb=rcとすれば外部の磁界を零にすることができる。

発明が解決しようとする課題

0007

上記のように図8に示した電力ケーブルは、周辺の磁界が大きくなるという問題があり、また図9に示した電力ケーブルは、周辺の磁界を零にできるが、同等の容量の正三角形配列の電力ケーブルよりもサイズが大きくなってしまうと共に高電圧の場合絶縁が難しいという問題があった。さらに図10図12に示した電力ケーブルは、正三角形配列の電力ケーブルより周辺の磁界を低減することができるが、未だ不十分であるという問題があった。

課題を解決するための手段

0008

本発明は上記課題を解決した電力ケーブルを提供するものであり、その構成は、3相交流の電力ケーブルにおいて、3相のうちの1相を1本または2本以上の導体を使用して中心に配置し、該1相を中心とした1または複数の同一円周上に、他の2相の導体を配置してなり、他の2相の導体はそれぞれ2本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とするものである。

0009

上記のように3相の内の1相の導体を中心に配置し、他の2相の導体を同一円周上に交互に等間隔で配置すると、観測点の距離が離れれば、各相を構成する複数本の導体と観測点との距離が3相共にほぼ等しいと見做すことができるので、図9に示した同軸配置の電力ケーブルに近い構成となる。このために周辺の磁界を低減することができるものである。

発明を実施するための最良の形態

0010

以下、本発明を図を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係る電力ケーブルの一実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを2本使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ2本使用し、1相の2本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ2本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。

0011

図2は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを3本使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ3本使用し、1相の3本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。

0012

図3は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを4本使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ4本使用し、1相の4本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ4本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。

0013

図4は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを1本使用すると共に他の2相b、cの導体をそれぞれ3本使用し、1相の1本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。

0014

図5は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを6本使用すると共に他の2相b、cの導体もそれぞれ6本使用し、1相の6本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ6本の導体を2本を組として交互にしかも等間隔に配置したものである。

0015

図6は本発明に係る電力ケーブルの他の実施の形態を示す概略構成図である。この電力ケーブルは、1相の導体aを1本使用すると共に他の2相b、cの導体をそれぞれ6本使用し、1相の1本の導体aを中心に配置し、r(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ3本の導体を交互にしかも等間隔に配置し、かつr, (m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ残りの3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。

0016

実施例1
図1に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち1相の2本の導体aを中心に配置し、0.3(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ2本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する2本の導体に均等に電流を分担させた。測定点線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0017

実施例2
図2に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち1相の3本の導体aを中心に配置し、0.3(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する3本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0018

実施例3
図3に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち1相の4本の導体aを中心に配置し、0.3(m)離れた同一円周上に、他の相b、cのそれぞれ4本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する3本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0019

比較例1
図8に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち3相の各導体a、b、cを正三角形に配置したものである。電流値は100A/相とした。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0020

比較例2
図10に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち3相の導体a、b、cとしてそれぞれ2本の導体を使用し、各導体を同一円周上に相毎に交互にかつ等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する2本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0021

比較例3
図11に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち3相の導体a、b、cとしてそれぞれ3本の導体を使用し、中心に3本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ同一円周上に残りの各2本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する2本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0022

比較例4
図12に示した構造の電力ケーブルを製作した。すなわち3相の導体a、b、cとしてそれぞれ4本の導体を使用し、中心に4本の導体の内の各1本の導体を正三角形に配置し、かつ同一円周上に残りの各3本の導体を交互にしかも等間隔に配置したものである。電流値は100A/相とし、1相を構成する2本の導体に均等に電流を分担させた。測定点は線路中心を起点として直角方向に1〜10mとした。

0023

測定結果図7に示す。図7から明らかなように本発明に係る電力ケーブルは周辺の磁界が低減されており、距離が離れるに従って減衰が著しいことが分かる。また1相当たりの導体数を増加させると距離減衰も大きくなることが分かる。このように1相当たりの導体数を増加させると距離減衰が大きくなる理由は、各相を構成する複数本の導体と観測点との距離が3相共にほぼ等しくなるので、同軸配置の電力ケーブルに近い構成になるためでる。したがって1相当たりの導体数を増加させることが好ましいが、導体数が多くなるとケーブル構造が複雑となるので、導体数は2〜6本、特に2〜4本が好ましい。なお磁束密度測定時にバックグランドノイズが0.8mGあったので、特に実施例2および実施例3のものは約3m程度で略バックグラウンドノイズまで磁界が低減されているものである。

0024

また図4ないし図6に示した本発明の電力ケーブルについても同様に磁界の測定を行ったところ磁界を低減させ得ることが確認できた。

発明の効果

0025

上記のように本発明に係る電力ケーブルは、3相交流の電力ケーブルにおいて、3相のうちの1相を1本または2本以上の導体を使用して中心に配置し、該1相を中心とした1または複数の同一円周上に、他の2相の導体を配置してなり、他の2相の導体はそれぞれ2本以上の導体を使用し、相毎に交互にしかも等間隔で配置したことを特徴とするものである。したがって、周辺の磁界を有効に低減することができる。

図面の簡単な説明

0026

図1本発明に係る電力ケーブルの一実施の形態を示す要部説明図。
図2本発明の他の実施の形態を示す要部説明図。
図3本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
図4本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
図5本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
図6本発明の更に他の実施の形態を示す要部説明図。
図7測定結果を示すグラフ
図8従来の電力ケーブルの実施の形態を示す要部説明図。
図9従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
図10従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
図11従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
図12従来の電力ケーブルの他の実施の形態を示す要部説明図。
図13従来の電力ケーブルの磁界の説明図。
図14従来の電力ケーブルの磁界の説明図。

--

0027

a、b、c 導体

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