海底電力ケーブル

ウルフ島風力発電所で使用されている海底電力ケーブルの断面図。
ヨーロッパ各地のHVDC接続
赤＝運用中
緑＝決定済み/建設中
青＝計画中

海底電力ケーブルは、水面下で電力を輸送するための送電ケーブルです。 [1]海底電力ケーブルは通常、海底（大西洋、海峡など）の下で電力を輸送するため「海底」と呼ばれますが、淡水（大きな湖や河川）の下でも海底電力ケーブルを使用することは可能です。後者の例としては、本土とセントローレンス川の大きな島々を結ぶものがあります。

デザイン技術

大規模電力送電の主要ツールである海底電力ケーブルは、端点間の抵抗損失を最小限に抑えるため、高電圧で動作する傾向がある[要出典] 。 [2]架空送電線 とは異なり、多くの海底電力ケーブルは直流で動作する傾向がある。 ケーブル内では電気相が近接しているため、寄生容量が増加する。100 km未満の線路では交流のみを使用する方が経済的であり、その場合、着電点のグリッドインターフェースにおける損失が支配的となる。[3]

高電圧送電、交流優先、容量性電流優先の理由を組み合わせると、1,000 km を超える長さの海底高電力ケーブルが存在しない理由がわかります (以下の「運用中の海底電力ケーブル」セクションの表を参照)。

導体

上で述べたように、海底電力ケーブルは高電圧で電流を輸送します。電心は、内部導体、電気絶縁体、および保護層（同軸ケーブルの設計に似ています）の同心円状の集合体です。[4]現代の3芯ケーブル（例えば、洋上風力タービンの接続用）は、電気導体に加えて、データ伝送や温度測定用の光ファイバーを伝送することがよくあります。導体は銅線またはアルミニウム線で作られており、後者の材料の市場シェアは小さいながらも増加しています。導体のサイズは≤ 1200 mm 2が最も一般的ですが、≥ 2400 mm 2のサイズも時々作られています。電圧が≥ 12 kVの場合、導体は円形であるため、絶縁体は均一な電界勾配にさらされます。導体は、個々の丸線を撚り合わせることも、1本の単線にすることもできます。設計によっては、プロファイルされたワイヤ（キーストーンワイヤ）を撚って、ワイヤ間の隙間が非常に小さい円形導体を形成します。

絶縁

現在、導体の周囲の電気絶縁体には主に3 種類の異なるタイプが使用されています。架橋ポリエチレン(XLPE) は、システム電圧 420 kV までで使用されます。これは押し出し成形により製造され、絶縁体の厚さは最大約 30 mm です。36 kV クラスのケーブルの絶縁体の厚さは 5.5 ～ 8 mm です。XLPE 絶縁体の特定の配合は、DC にも使用できます。低圧油入ケーブルでは、絶縁体は紙ストリップでラップされています。ケーブル コア全体に、低粘度の絶縁流体 (鉱油または合成油) が含浸されています。導体の中央の油路により、ケーブルが温まったときに 525 kV までのケーブル内での油の流れが容易になりますが、ケーブルが損傷すると油汚染の危険があるため、海底ケーブルではほとんど使用されません。質量含浸ケーブルでも絶縁体は紙でラップされていますが、含浸化合物の粘度が高く、ケーブルが損傷しても排出されません。質量含浸絶縁材は、最大 525 kV までの 大容量HVDCケーブルに使用できます。

装甲

52 kV以上のケーブルには、水の浸入を防ぐため、押し出し加工された鉛シースが取り付けられています。現在まで、他の材料は認められていません。鉛合金は、絶縁体上に長尺（50 km以上も可能）で押し出されます。この段階で得られた製品はケーブルコアと呼ばれます。単心ケーブルでは、コアは同心円状の外装で囲まれています。3心ケーブルでは、外装を施す前に、3つのケーブルコアを螺旋状に積層します。外装は、ほとんどの場合、腐食防止のためビチューメンに浸した鋼線で構成されています。ACケーブルでは、交流磁場によって外装に損失が生じるため、これらのケーブルには非磁性金属材料（ステンレス鋼、銅、真鍮）が取り付けられることがあります。

運用中の海底電力ケーブル

交流ケーブル

低電力の三相電力を送電するための交流（AC）海底ケーブルシステムは、 3本の絶縁導体すべてを1本の海底ケーブルにまとめた3芯ケーブルで構築できます。洋上風力発電所間を結ぶケーブルのほとんどは、この方法で構築されています。

より大容量の送電電力を供給するために、交流システムは3本の独立した単芯海底ケーブルで構成されます。各ケーブルは1本の絶縁導体のみで構成され、三相電流の1相を伝送します。3本の主要ケーブルのうち1本が損傷し交換が必要になった場合に備えて、他の3本と並列に4本目の同一ケーブルが追加されることがよくあります。このような損傷は、例えば船舶の錨が不注意にケーブル上に落下するなどして発生することがあります。適切な電気スイッチングシステムがあれば、4本目のケーブルは他の3本のケーブルのいずれか1本の代わりに使用できます。

接続中接続中電圧 ( kV )長さ(km)年注記
ペロポネソス半島、ギリシャクレタ島、ギリシャ15013520213芯XLPEケーブル2本、総容量2x200MVA。地下区間を含む総延長は174km。最大深度は1000m。総工費は3億8000万ユーロ。世界最長の海底交流ケーブル相互接続です。[5] [6] [7]
ブリティッシュコロンビア州本土からガルフ諸島の ガリアーノ島、パーカー島、ソルトスプリング島を経てノースカウチンへバンクーバー島138331956「ケーブルは1956年9月25日に運用を開始した」[8]
ブリティッシュコロンビア州本土からテキサダ島、ナイルクリークターミナルまでバンクーバー島/ ダンスミュア変電所52535198512本の独立した油入単相ケーブル。公称定格1200MW。[9]
タリファ、スペイン
（スペイン・モロッコ相互接続）		ジブラルタル海峡を通ってモロッコの ファルディウアへ
4002619982006年の2番目のもの[10]最大深度：660メートル（2,170フィート）。[11]
ノーウォーク、コネチカット州、米国ノースポート、ニューヨーク州、米国138183芯XLPE絶縁ケーブル
シチリア島マルタ220952015マルタ・シチリア相互接続線[12]
スウェーデン本土デンマーク、ボーンホルム島6043.5ボーンホルムケーブル
イタリア本土シチリア島380381985メッシーナ海峡海底ケーブルは「メッシーナの鉄塔」に代わるものです。2本目の380kVケーブルは2016年に運用を開始しました。
ドイツヘルゴラント3053[13]
ネグロス島フィリピン、パナイ島138
ダグラスヘッド、マン島、ビスファム、ブラックプール、イギリス901041999マン島とイングランドを結ぶ3芯ケーブル
ウルフ島（カナダ）
のウルフ島風力発電所		キングストン、カナダ2457.82008245kV用初の3芯XLPE海底ケーブル[14]
ニューブランズウィック州、ケープ・トーメンタインボーデン・カールトン、プリンスエドワード島138172017プリンスエドワード島ケーブル[15]
タマン半島、ロシア本土ケルチ半島、クリミア220572015[16]

直流ケーブル

名前接続中水域接続中キロボルト（kV）海底距離年注記
バルチックケーブルドイツバルト海スウェーデン450250 km (160 マイル)1994
バスリンクビクトリア州本土バス海峡オーストラリア、タスマニア島500290 km (180 マイル) [17]2005
ブリットネッドオランダ北海イギリス450260 km (160 マイル)2010
COBRAcableオランダ北海デンマーク320325 km (202 マイル)2019
クロスサウンドケーブルニューヨーク州ロングアイランドロングアイランドサウンドコネチカット州1502003[要引用]
東西相互接続線アイルランド、ダブリンアイリッシュ海北ウェールズ、そしてイギリスのグリッド200186 km (116 マイル)2012
エストリンクエストニア北部フィンランド湾南フィンランド330105 km (65 マイル)2006
フェノ・スカンスウェーデンバルト海フィンランド400233 km (145 マイル)1989
HVDCクロスチャンネルフランス本土イギリス海峡イングランド27073 km (45 マイル)1986超高出力ケーブル（2000MW）[要出典]
HVDC ゴットランドスウェーデン本土バルト海スウェーデンのゴットランド島15098 km (61 マイル)19541954年、最初のHVDC海底電力ケーブル（非実験的）[18]ゴットランド2と3は1983年と1987年に設置されました。
HVDC島間南島クック海峡北島35040 km（25 マイル）1965ニュージーランドの電力資源が豊富な南島（水力発電が豊富）と人口の多い北島の間。
イタリア-コルシカ島-サルデーニャ島間HVDC（SACOI）イタリア本土地中海イタリアのサルデーニャ島と、その隣のフランスのコルシカ島200385 km (239 マイル)19673本のケーブル、1967年、1988年、1992年[19]
イタリア-ギリシャHVDCイタリア本土 - ガラティーナHVDCスタティックインバータアドリア海ギリシャ本土- Arachthos HVDCスタティックインバータ400160 km (99 マイル)2001路線の全長は313 km（194 マイル）です。
レイテ島 - ルソン島 HVDCレイテ島太平洋フィリピンのルソン島[要出典]1998
HVDC モイルスコットランドアイリッシュ海北アイルランド（イギリス領）、そしてアイルランド共和国へ25063.5 km (39.5 マイル)2001500MW
バンクーバー島HVDCバンクーバー島ジョージア海峡ブリティッシュコロンビア州本土28033キロ19681968年に運用開始、1977年に拡張された
紀伊水道直流送電システム本州紀伊水道四国25050 km（31マイル）20002010年に世界最大容量の[要出典]長距離海底電力ケーブル[矛盾]（定格1400メガワット）。この電力ケーブルは、日本列島の2つの大きな島を結んでいる。
コンテックドイツバルト海デンマーク1995
コンティ・スカン[20]スウェーデンカテガットデンマーク400149 km (93 マイル)1965就役:1965年 (コンティスカン1)、1988年 (コンティスカン2)

廃止:2006 (コンティスカン 1)

海事リンクニューファンドランド大西洋ノバスコシア州200170 km (110 マイル)20172017年には、キャボット海峡に架かる2本の海底HVDCケーブルで500MWの送電網が稼働を開始した。[21]
ネモリンク[22]ベルギー北海イギリス400140 km (87 マイル)2019
ネプチューンケーブルニュージャージー州大西洋ニューヨーク州ロングアイランド500104.6 km (65.0 マイル) [23]2003
ノルドバルトスウェーデンバルト海リトアニア300400 km（250マイル）20152016年2月1日に運転が開始され、当初の送電出力は30MWであった。[24]
ノルドリンクエルツミラ、ノルウェー北海ビューズム、ドイツ500623 km (387 マイル)20212021年5月稼働[25]
ノーネッドエームスハーフェン、オランダフェダ、ノルウェー450580 km (360 マイル)20122012年に700MWに達し、これまで最長の海底電力ケーブルとなった[26]
北海リンククヴィルダル、スルダル、ノルウェー、北海イギリス、ブライス近郊のカンボワ515720 km (450 マイル)20211.4GW、世界最長の海底電力ケーブル
シェトランドHVDC接続シェトランド諸島北海スコットランド600260 km (160 マイル)2024
スカゲラク 1-4ノルウェースカゲラクデンマーク（ユトランド）500240 km (150 マイル)19774本のケーブル - 合計1700MW [27]
スウェポルポーランドバルト海スウェーデン4502000
西部HVDCリンクスコットランドアイリッシュ海ウェールズ600422 km (262 マイル)2019最長2200MWケーブル、初の600kV海底ケーブル[28]

建設中の海底電力ケーブル

提案された海底電力ケーブル

  • オーストラリア・ASEAN電力リンク（AAPL）、またはオーストラリア・シンガポール電力リンク（ASPL）は、世界最長の海底電力ケーブルを含む計画中の電力インフラプロジェクトです。オーストラリアのノーザンテリトリーにある太陽光発電所は10ギガワットの電力を生産し、その大部分は4,500キロメートル（2,800マイル）の3ギガワットHVDC送電線を通じてシンガポールに輸出されます。[33]
  • ユーロアジアインターコネクターは、海底3km（1.9マイル）までの1,520kmの海底電力ケーブルで、アジアとヨーロッパ（イスラエル、キプロス、ギリシャ）を接続し、2,000メガワットの電力を送電することができます。[34] [35] [36]
  • シャンプレーン・ハドソン電力高速線、全長335マイル。オンタリオ州トロントのトランスミッション・デベロッパーズ・カンパニーは、「ハドソン川をこれまでで最も野心的な海底送電プロジェクトに利用する」ことを提案している。モントリオールの南から始まり、シャンプレーン湖の底に沿って全長335マイルの送電線を敷設し、ハドソン川の川底をニューヨーク市まで下る計画である。[37]
  • パワーブリッジ、ハワイ[1]
  • メイン州パワーブリッジ[1]
  • プエルトリコからヴァージン諸島へ[38]
  • インドからスリランカへの400kV HVDC送電[39]
  • ニューファンドランドとアイルランドを結ぶ全長3,500km、6GWの北大西洋送電網「北大西洋送電網1リンク」は、北米と西ヨーロッパの電力網間の安全な連携を確保するため、2024年に3つの投資銀行によって提案された。[40]
  • 台湾本島から澎湖諸島までを結ぶ全長58.9km、161kVの海底電力ケーブルシステム（T-Pケーブル）は、台湾電力（Taipower）にとってこのレベルでは初の海底プロジェクトであり、2014年に完成予定である。2010年12月24日、台湾電力の台湾-澎湖海底ケーブルプロジェクトが承認され、台湾本島の電力網を澎湖諸島に接続することとなった。 [41]
  • 英国とアイスランドの両政府は、スコットランドとアイスランドの間に地熱発電をスコットランドに送電するためのケーブル（アイスリンク）を建設する「活発な協議」を行っているとされている。このケーブルは1,000～1,500kmの長さとなり、「断然世界最長」となる。[42] オーストラリア・シンガポール間に提案されている4,200kmのケーブルのような、まだ建設されていないより長いケーブルを想定している。
  • イギリスとフランスを結ぶFABはチャンネル諸島のオルダニー島を経由している。[43]
  • ユーロアフリカインターコネクターは、海底電力ケーブルの総延長1,707kmで、海面下3km（1.9マイル）の深さまで到達し、2,000メガワットの電力を送電し、アフリカとヨーロッパ（エジプト、キプロス、ギリシャ）を結びます。[44] [45] [46] [47]
  • 香港北東のカットオーにあるリウコーンガムとパクシャタウ咀を接続する11kV海底代替ケーブル、長さ約880メートル。 [48]

参照

参考文献

  1. ^ abc 水中ケーブルは電塔の代替手段、Matthew L. Wald、New York Times、2010年3月16日、2010年3月18日にアクセス。
  2. ^ https://www.google.com/books/edition/Electric_Power_Transmission_and_Distribu/KpY1hpKKwdQC?hl=en&gbpv=1&bsq=high%20voltage%20power%20transmission 436ページ：「電圧を上昇させることで電流を減少させる可能性は、電力送電において重要な経済的側面を持っています。送電システムの場合、導体が運ぶことができる負荷は、電流の加熱効果に依存します。したがって、高電圧を使用することで電流を減少させることができれば、追加の損失や温度上昇を引き起こすことなく抵抗を増やすことができます。そのため、より小さな導体を使用でき、コストを削減できます。あるいは、同じ導体を使用することで、損失と電圧降下が低減され、送電効率が向上します。」[検証失敗]
  3. ^ Ardelean, M.; Minnebo, P. 海底電力相互接続の構築に適した海域と海岸. 再生可能持続可能エネルギー改訂2023, 176, 10.1016/j.rser.2023.113210.
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  5. ^ 「クレタ島-ペロポネソス半島：記録破りの相互接続が完了」。IPTO。
  6. ^ 「クレタ島 – ペロポネソス半島相互接続。世界的に最も重要な海底相互接続プロジェクトの一つであるケーブルの入札業者選定」admieholding.gr。2020年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年3月5日閲覧。
  7. ^ 「クレタ島-ペロポネソス半島150kV交流相互接続」www.researchgate.net。
  8. ^ 「本土とバンクーバー島を結ぶ132,000ボルト海底ケーブル：パート3、ケーブル敷設 - RBCMアーカイブ」。search -bcarchives.royalbcmuseum.bc.ca。
  9. ^ 「ブリティッシュ・コロンビア送電公社によるバンクーバー島送電線強化プロジェクトにおける公共の便宜と必要性に関する証明書申請」（PDF） 。 2021年5月26日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。
  10. ^ 「2つの大陸を結ぶ橋」、ラモン・グラナディーノとファティマ・マンスーリ、Transmission & Distribution World、2007年5月1日。2014年3月28日に参照。
  11. ^ 「地中海のエネルギーインフラ：素晴らしい成果だが世界的ビジョンなし」アブデルヌール・ケラマネ著、IEMed年鑑、2020年10月20日アーカイブ、Wayback Machine 2014年（ヨーロッパ地中海研究所）、出版中。2014年3月28日閲覧。
  12. ^ 「マルタ、1億8200万ユーロの相互接続契約を締結」Times of Malta、2010年12月15日。
  13. ^ “Mit der Zukunft Geschichte schreiben”. Dithmarscher Kreiszeitung (ドイツ語)。 2011 年 7 月 19 日のオリジナルからアーカイブ。
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  15. ^ 「PEIの海底電力ケーブルプロジェクトが正式に始動 - 新たな海底ケーブルが島の電力の約75%を供給」CBCニュース、2017年8月29日。 2020年8月1日閲覧。
  16. ^ ロシア語版ウィキペディアの対応するページでは、ロシア連邦計画「2020年までのクリミア共和国とセヴァストポリ市の社会経済的発展[Социально-экономическое развитие Республики Крыми]」に対する2015年6月15日の変更(ロシア語)が引用されている。 Севастополя до 2020 года]」。
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  22. ^ チェストニー、ニーナ（2019年1月14日）「英国・ベルギー間の新電力系統、1月31日に運用開始」ロイター通信。
  23. ^ 「ホーム」。ネプチューン地域送電システム。
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  • 海底ケーブルUK - 英国大陸棚における海底ケーブルの安全促進とケーブル設備の保護を目的とした海底ケーブルの所有者、運営者、サプライヤーの組織
  • 国際ケーブル保護委員会
  • 海底電力ケーブルに関するSubsea Cables UKの記事
  • 洋上風力発電所から洋上変電所へのケーブル輸出
  • オフショアコンバータから陸上への送電ケーブル
  • 大西洋ケーブルと海底通信の歴史 - 電力ケーブル（歴史的な電力ケーブルの断面図）
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