JP2000278867A - 低周波送電方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大容量の地中送電線路の敷設にはケーブルのコ
ンパクト化、充電電流対策、送電ロスの低減等が課題と
なっている。 【目的】この発明は交流送電方式に関するものであり、
さらには、低周波による大容量ケーブル送電方式に関す
る。特に、この発明は線路長数１０ｋｍを越える大容量
地中送電線路などに好適なケーブル送電方式を提供する
ものである。 【解決手段】交流送電線路の一部区間において、ケーブ
ルの端部にサイクロコンバータを設け、周波数を２０乃
至０．１Ｈｚに変換したことを特徴とする低周波送電方
式を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は交流送電方式に関
するものであり、さらには、低周波による大容量ケーブ
ル送電方式に関する。

【０００２】特に、この発明は線路長数１０ｋｍを越え
る大容量地中送電線路などに好適なケーブル送電方式を
提供するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在、大容量の送電線
路の敷設にはケーブルのコンパクト化、長距離化にとも
なう充電電流対策、送電ロスの低減等が課題となってい
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたものであり、敷設するケーブル線路
区間のみを低周波交流送電することによって実現するも
のである。

【０００５】

【従来の技術】上記、ケーブルのコンパクト化、充電電
流対策、送電ロスの低減等の課題を解決する手段とし
て、既設の交流ケーブルをそのまま直流送電線路として
使用するとか、最初から直流送電を計画する方法があ
る。しかし、前者の場合、既設のケーブルがＯＦケーブ
ルであれば対応可能であるが、交流仕様のＣＶケーブル
である場合は対応が困難である。また、後者の場合、直
流仕様のＣＶケーブルに関しては、絶縁体中への空間電
荷の蓄積による絶縁体内電界分布歪の悪影響を除くとい
う課題を解決する必要があり、絶縁材料の材質を改良す
る方向での研究が進められているものの、空間電荷の蓄
積現象は極めて複雑で、その解決は容易でない。

【０００６】特に、近年大変需要の多い都市部への導入
用の長距離大容量地中送電線路に用いるために、５００
ｋＶ級のＣＶケーブルの実用化に向けて研究開発が進め
られている。ところが、商用周波数によると、内部導体
と外部遮蔽導体の間の絶縁体を誘電体とする対地静電容
量が線路に並列に接続された状態となる。このため、充
電電流が流れ、この影響を受けて送電電力が実質的に減
少してしまう。

【０００７】この影響を避けるために、通常、送電線路
の数１０ｋｍごと、ケーブル両端に並列リアクトルと、
それに付帯する開閉装置及びそれらの設置スペースが必
要とされる。また、特許平８−２５４６６０２に示され
るように、対地静電容量に対応した特別仕様のケーブル
を使用し、接地も特別の配慮を要する。

【０００８】並列リアクトルの必要の無い直流送電によ
れば、ＯＦケーブルやＧＩＬケーブルのように油やガス
を封入したケーブルを使うと良い。しかし、油漏れやガ
ス漏れ、コンパクト化、敷設の容易化、長距離化の観点
から難点がある。そこで、ＣＶケーブルを使って直流送
電する方式によると、絶縁体中に空間電荷が蓄積し、絶
縁体内電界を歪ませ、絶縁耐力を低下させてしまう問題
がある。

【０００９】直流電界では電流の向きが正または負で一
定しているため零点がなく、大容量の遮断器の適用が困
難である。このことが、直流送電系統の多端子化を極め
て難しくしている。低周波交流送電では、従来の交流送
電と同様、電流零点が存在するので遮断器が使用でき、
送電網の多端子化が容易である。

【００１０】

【発明の実施の形態】そこで、本発明はケーブル線路の
ある区間の両端にサイクロコンバータを設置し、この区
間を低周波交流送電することにより、上記課題を解決す
るものである。低周波での交流送電を行うと、従来の交
流仕様のＣＶケーブルを使えるため、送電線路のＣＶケ
ーブル化が容易になる。このことは、近時ことに都市の
巨大化と都市圏の拡大化が進み、送電線路の長距離地下
埋設が進んでいる状況下では極めて有利である。さら
に、従来受電のみであった地域において点在する個人、
法人の大小発電業者の電源が電力系統に連系される状況
で、電力系統の潮流制御が重要になってきている。この
際、電力系統の安定度の問題を考えると、サイクロコン
バータは系統制御機能を有する電力変換装置として働く
から、低周波交流送電によれば一挙両得となる。また、
直流送電方式では困難である送電網の多端子化が容易と
なり、多端子低周波送電網を構成することが可能とな
る。

【００１１】

【実施例】以下図面に示す実施例により、その詳細を説
明する。図１は本発明を実施した２端子低周波送電方式
のブロック図であり、１は電力系統の商用周波数の送電
系統であり、日本では通常５０または６０Ｈｚの商用周
波数の交流電圧で送電されている。２は既設の送電線路
などによる連系区間、３は商用周波数から３分の一程度
の周波数に変換するサイクロコンバーター、４はケーブ
ル線路である。５は商用周波数の３分の一程度の周波
数、すなわち、およそ１０Ｈｚから２０Ｈｚ程度に変換
された周波数の電力を再び商用周波数に戻すサイクロコ
ンバーター、６は既設の送電線路などの連系区間、７は
商用周波数の電力系統である。

【００１２】図２は本発明を実施した３端子送電方式の
ブロック図である。図示のように、本発明は必要に応じ
て２乃至それ以上の多端子送電方式にも応用できること
は云うまでもない。

【００１３】図３は交流送電の周波数に依存する絶縁体
内蓄積空間電荷量を示す実験データから得た特性の一例
を示す図である。図で明らかなように、直流送電で問題
のあった空間電荷の総電荷量は０．１Ｈｚ以上の周波数
であれば無視し得るほど小さくなる。

【００１４】一方、上記のようにＣＶケーブルによる商
用周波数での５００ｋＶの高圧送電は対地静電容量の影
響があり、集中的に並列リアクトルを設けても送電電力
の低下を免れず、いわゆる送電可能臨界線路長が決まっ
てくる。その限界長を示す典型的な特性曲線は表１で示
すように、周波数と限界長は反比例の関係にある。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１から明らかなように、商用周波数の５
０または６０Ｈｚでは限界長が数１０ｋｍであって、ニ
ーズの多い数１０ｋｍまたはそれ以上の敷設には問題が
ある。そこで、実用的には周波数を３分の１程度低くす
ることが望ましいことがわかる。

【００１７】そこで、所要の送電線路の一部区間、例え
ば都市の地下埋設区間のケーブル線路の端部にサイクロ
ンコンバータを接続し、当該区間の周波数を商用周波数
の３分の１程度にすることによって達成される。サイク
ロンコンバータの進歩で大容量化、高性能化などがはか
られているので、今後、益々実用性の高いものとなる。
したがって、敷設のニーズによって、線路長が数１０ｋ
ｍから１００ｋｍオーダー、周波数の範囲は０．１から
２０Ｈｚの範囲で、任意に選択できる。

【００１８】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、周波数
を低くすることにより既設のＣＶケーブルを利用して大
容量化、長距離化ができる。ＣＶケーブルを利用するの
で線路敷設のコストが低く、占有スペースがとりにくい
地下埋設のケースでもコンパクトであるために有利であ
る。また、固体絶縁であるため、油漏れやガス漏れの心
配がない。さらに、サイクロンコンバータを使うことに
より都市の複雑な電力系統でも潮流の安定化ができる。
また、低周波連系で多端子構成を採用することが出来
る。

【００１９】さらに、対地静電容量、空間電荷の影響も
実質的に無く、送電ロスが最小に抑制でき、絶縁性能も
安定するので、省エネルギー、信頼性、地球環境の保護
の見地からもすこぶる実用的効果の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施した２端子低周波送電方式のブ
ロック図である。

【図２】 図１の低周波送電方式の３端子（多端子）の
実施例を示すブロック図である。

【図３】 交流送電の周波数に依存する空間電荷量を示
す特性図である。

【符号の説明】

１ 商用周波数の電力系統 ２ 既設の送電線路 ３ 商用周波数から３分の一程度の周波数に変換す
るサイクロコンバーター ４ ケーブル線路 ５ 再び商用周波数に戻すサイクロコンバーター ６ 既設の送電線路 ７ 商用周波数の電力系統

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流送電線路の一部区間において、ケーブ
   ル線路の端部にサイクロコンバータを設け、周波数を２
   ０乃至０．１Ｈｚに変換したことを特徴とする低周波送
   電方式