JP2692008B2 - Electrode - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧直流水中送電において一方の極に使用さ
れる電極に関し、かかる水中送電において他方の極には
絶縁ケーブルが用いられ、かかる電極は海底に据え付け
るのに適していて各々アノードおよびカソードとして働
き、そして海水がそれらの間の導電体を構成する。The present invention relates to an electrode used for one pole in high voltage DC underwater power transmission, in which an insulated cable is used for the other pole in such underwater power transmission, and such an electrode is suitable for being installed on the seabed. Act as an anode and a cathode, respectively, and seawater constitutes the conductor between them.

上記電極は可逆反応（reverse reaction）に抵抗する
ことができ、かつその被覆は、前記電流が該電極にダメ
ージを与えることなく反対方向に流れることが可能なよ
うに構成される。それは複ケーブル（two−cable）シス
テムにおける代替品（stand−by）としてもまた役立つ
ものであり、すなわちカソードとしてもまた用いられる
ものである。特に不安定な環境においては、そのアノー
ドが塩素ガスの代わりに酸素を発生するように、すなわ
ちそれが塩素ガスに対して大過剰の電圧を有するように
設計することが可能である。The electrode is capable of resisting a reverse reaction and its coating is arranged to allow the current to flow in the opposite direction without damaging the electrode. It also serves as a stand-by in a two-cable system, ie it is also used as a cathode. In an especially unstable environment, it is possible to design the anode so that it produces oxygen instead of chlorine gas, ie it has a large excess voltage with respect to chlorine gas.

海岸から海岸に500MW程度の電力を送電するためには
高電圧直流を用いるのが通例であり、それは設備コスト
がより低いこと等の幾つかの理由、並びに直流を使用す
ることによって２つの非同期交流の本線（mains）を、
それら本線の周波数に関係なく互いに接続することが可
能となるからである。高電圧交流本線に接続された送電
所（feed station）においてその交流電圧は約400KV直
流に整流される。それから約1.2KAである直流が海底の
絶縁ケーブルを通って伝導され、一方そのリターンは各
海岸の海底に取り付けられた電極（アノードおよびカソ
ード）間を海水を通ってもたらされる。受電所（receiv
ing station）で直流は所望電圧の交流に変換される。
１本のケーブルしか使用されないので、線抵抗によって
常時引き起こされる損失がかなり減少する。It is customary to use high voltage direct current to transmit about 500 MW from coast to coast for several reasons, including lower equipment costs, and the use of direct current to generate two asynchronous AC sources. The mains of
This is because they can be connected to each other regardless of the frequencies of the main lines. At the feed station connected to the high voltage AC mains, the AC voltage is rectified to about 400 KV DC. A direct current of about 1.2 KA is then conducted through the insulated cable on the seabed, while its return is driven through the seawater between the electrodes (anode and cathode) attached to the seabed on each coast. Power receiving station (receiv
ing station) converts direct current into alternating current of desired voltage.
Since only one cable is used, the losses always caused by the line resistance are significantly reduced.

電極としてマグネタイト棒を電力導体に接続すること
は従来の技術である。黒鉛電極もまた使用され、この電
極はコークスを包含する透過性バッグ中に該電極近傍に
微粉コークスを伴なって包まれるものである。この方法
ではより大きな電極表面が得られる。しかしながら、従
来技術の電極の活性表面は比較的小さく、かなりの電力
損失をもたらす。さらに、上記従来技術の電極を海底ま
で合理的に取り扱ってかつ充分に固定することは不可能
である。Connecting magnetite rods as electrodes to power conductors is a conventional technique. Graphite electrodes are also used, which are wrapped in a permeable bag containing coke in the vicinity of the electrode with fine coke. This method results in a larger electrode surface. However, the active surface of prior art electrodes is relatively small, resulting in significant power loss. Furthermore, it is not possible to reasonably handle and adequately secure the electrodes of the prior art to the seabed.

本発明の目的は高電圧直流送電用の電極を提供するこ
とであり、該電極は周囲の海水に対して充分に大きな接
触表面を有しており、そのため電力損失が減少する。It is an object of the invention to provide an electrode for high voltage direct current transmission, which electrode has a contact surface which is sufficiently large for the surrounding seawater, so that the power loss is reduced.

さらなる目的は、比較的容易に輸送され、据え付けら
れそして固定され、かつ据え付けられた状態において海
底の外形にしっかりと追従する電極を提供することであ
る。A further object is to provide an electrode that is relatively easy to transport, is installed and secured, and which, in the installed condition, closely follows the contours of the seabed.

よりさらなる目的は、輸送および固定される際並びに
使用時に機械的ダメージから保護され、かつその環境に
対して抵抗性のある電極を提供することである。A still further object is to provide an electrode which is protected from mechanical damage when transported and fixed and in use and which is resistant to its environment.

本発明によってこれらの目的は達成される。すなわち
本発明の電極は、フレキシブルな電気伝導性物質で好ま
しくは塩素−アルカリに対して抵抗性のあるものからな
る少なくとも一つの層を含むものであって、該層はフレ
キシブルな機械的抵抗性のある物質で好ましくは塩素−
アルカリに対して抵抗性のあるものからなる保護構造物
の間に挟まれており、少なくとも一つの保護構造物がそ
の表面に亘って配置されかつ海水がそこを通って入って
きて前記の層と接触するための複数の穴（openings）を
有するものである。The present invention achieves these objectives. That is, the electrode of the present invention comprises at least one layer of a flexible electrically conductive material, preferably one that is chlorine-alkali resistant, which layer is flexible mechanically resistant. A substance, preferably chlorine-
Sandwiched between protective structures made of alkali-resistant material, at least one protective structure being arranged over its surface and seawater coming in through it and said layers It has a plurality of openings for contacting.

本発明のさらなる発展は前記従属クレームに提示され
る。Further developments of the invention are presented in the dependent claims.

以下、本発明の好ましい実施態様を添付する下記の図
面を参照して説明する。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第１図は本発明の電極の平面図であり、そして 第２図は第１図に示された電極の部分断面側面図であ
る。1 is a plan view of the electrode of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the electrode shown in FIG.

上記電極は塩素−アルカリに対して抵抗性のあるフレ
キシブルな電気伝導性物質からなる層１を含む。層１は
薄い、穿孔された金属シート、エキスパンテッドメタル
シートまたは金網の形状のものであってよい。しかしな
がら、電極を据え付けた状態において、周囲の海水が該
層を自由に流れ抜けることができるように該層が複数の
穴を有することが重要である。必要なら、例えばフレキ
シビリティーを増加させるために、２枚またはそれ以上
の層を１枚の層１の代りに用いてもよい。The electrode comprises a layer 1 of a flexible electrically conductive material which is resistant to chlorine-alkali. Layer 1 may be in the form of a thin, perforated metal sheet, expanded metal sheet or wire mesh. However, in the installed state of the electrodes, it is important that the layer has multiple holes so that the surrounding seawater can freely flow through the layer. If desired, two or more layers may be used instead of one layer 1 to increase flexibility, for example.

層１として適当な物質は例えばチタン、チタン合金類
および被覆付チタンであり、該被覆は、低温および低塩
度でも電極がアノードとしておよびカソードとしての両
方の働きをすることができるようにするものである。チ
タン網へのかかる被覆の例としては、スウェーデン国特
許第345,396号、第345,970号および第349,952号に記載
されている貴金属酸化物類およびそれらの混合物、ある
いは酸化物または金属をベースとする他の被覆が挙げら
れる。商標「ELGARD 150 Anode Mesh（エルガード 150
アノード メッシュ）」および「ELGARD 210 Anode M
esh（エルガード 210 アノード メッシュ）」の下で
入手可能な被覆付チタン網を便宜的に用いてもよい。網
構造物を用いることの有利な点の一つは、（接触）表面
が増加し、そしてそれ故収縮（contraction）の損失が
減少するということである。これらの損失はアノードと
カソードとの間の電流場の断面積に関係し、表面がより
大きければ損失はより小さくなる。Suitable materials for layer 1 are, for example, titanium, titanium alloys and coated titanium, the coating allowing the electrode to act both as anode and as cathode, even at low temperatures and low salinity. Is. Examples of such coatings on titanium nets include the noble metal oxides and mixtures thereof described in Swedish patents 345,396, 345,970 and 349,952, or other oxide or metal based materials. Examples include coatings. Trademark "ELGARD 150 Anode Mesh"
Anode mesh) "and" ELGARD 210 Anode M
The coated titanium mesh available under esh (Ergard 210 Anode Mesh) may be conveniently used. One of the advantages of using a mesh structure is that the (contact) surface is increased and thus the loss of contraction is reduced. These losses are related to the cross section of the current field between the anode and cathode, with larger surfaces yielding smaller losses.

導電性バンド（複数）または導電性バー（複数）が層
１または前記の複数層に接合され、該バンドまたは該バ
ーは電力導体（図示せず）の銅コアに密封して接続され
る。Conductive band (s) or conductive bar (s) are bonded to layer 1 or said layers, which band or bar is hermetically connected to a copper core of a power conductor (not shown).

層１は、塩素−アルカリに対して抵抗性がありフレキ
シブルな機械的抵抗性のある物質からなる保護構造物２
および３の間に挟まれる。適当な物質の例としてはポリ
オレフィン類およびフッ素置換物質がある。上記構造物
2,3の各々は層１の大きさと実質的に同じ大きさの接触
表面を有し、そして該構造物は電極の輸送および固定時
並びに使用時に機械的ダメージから前記導電層を保護す
るために適応されるものである。このように、上記構造
物３は海底によってもたらされるであろうダメージから
層１を保護するために適応されるものであり、そして上
記構造物２は海に落ちた何らかの物体または道具類か
ら、並びに電極に適応される石またはコンクリートのブ
ロックからなる固定手段から保護するために適応される
ものである。Layer 1 is a protective structure 2 consisting of a chlorine-alkali resistant and flexible mechanically resistant material.
Sandwiched between and 3. Examples of suitable materials are polyolefins and fluorine-substituted materials. The above structure
Each of the two and three has a contact surface of substantially the same size as the size of layer 1, and the structure protects the conductive layer from mechanical damage during transport and fixation of the electrode and during use. It is adapted. Thus, the structure 3 is adapted to protect the layer 1 from the damage that would be caused by the seabed, and the structure 2 is from any object or implement that has fallen into the sea, as well as It is adapted to protect against fixing means consisting of stone or concrete blocks adapted to the electrodes.

下側の構造物３は穴を有するかあるいは有しない連続
的マット形状のものでよく、一方上側の構造物はその表
面に亘って実質的に一定間隔で配置される穴を有するマ
ット形状のものでよい。上記の穴を通って海水が前記層
１と接触している。上記構造物２は好ましくは互いに接
続されかつ所定間隔で配置された複数の平列管状手段を
含むものである。The lower structure 3 may be in the form of a continuous mat with or without holes, while the upper structure 3 is in the form of a mat with holes which are substantially evenly spaced over its surface. Good. Seawater is in contact with the layer 1 through the holes. The structure 2 preferably comprises a plurality of parallel tubular means connected to each other and arranged at predetermined intervals.

第１図および第２図に示されるような好ましい実施態
様においては、上側の構造物２はロープ状アタッチメン
ト手段６によって相互に連結された個々の管状手段５を
含むものである。上記構造物は少なくとも２本、好まし
くは３本またはそれ以上のアタッチメント手段６を有す
るものであり、該アタッチメント手段６は前記管状手段
５に直交して配置されかつ該管状手段５を貫いて延びて
いる。隣り合った前記手段５の間の大部分にはスペーサ
ー部材７が好ましくは配置され（必須ではない）、該部
材７を貫いて前記アタッチメント手段６は延びている。
もちろん、下側の構造物３は第２図に示されるように上
記上側の構造物２と同じデザインのものでよい。In the preferred embodiment as shown in FIGS. 1 and 2, the upper structure 2 comprises individual tubular means 5 interconnected by rope-like attachment means 6. Said structure has at least two, preferably three or more attachment means 6, said attachment means 6 being arranged orthogonal to said tubular means 5 and extending through said tubular means 5. There is. A spacer member 7 is preferably (although not necessarily) arranged in a large part between the adjacent means 5, and the attachment means 6 extends through the member 7.
Of course, the lower structure 3 may have the same design as the upper structure 2 as shown in FIG.

層１を囲む上記の２つの構造物２、３は接続手段８に
よって相互に連結され、該接続手段８は２対の管状手段
５の間にあって、互いに一直線上にあるアタッチメント
手段６とかみ合わされるものであり、この２対の管状手
段５の間にはスペーサー部材７は存在しない。The two structures 2, 3 enclosing the layer 1 are interconnected by a connecting means 8, said connecting means 8 being between two pairs of tubular means 5 and intermeshed with the attachment means 6 aligned with each other. The spacer member 7 does not exist between the two pairs of tubular means 5.

上記構造物２および３に含まれる前記手段５〜８はす
べて塩素−アルカリに対して抵抗性のある物質、例えば
ポリオレフィン類、フッ素置換物質等からなるものであ
る。それは電極がアノードまたはその代りにカソードと
して働くものであって、その為電極の周囲が塩素ガスを
含むすなわちアルカリ性となるからである。The means 5 to 8 included in the structures 2 and 3 are all made of a substance resistant to chlorine-alkali, such as polyolefins and fluorine-substituted substances. This is because the electrode acts as an anode or, instead, as a cathode, so that the surroundings of the electrode contain chlorine gas, ie are alkaline.

層１（または複数層）と構造物２および３は両方とも
フレキシブルであるので、電極をロール状に巻いた状態
で貯蔵および輸送することが可能であり、それによって
取り扱いが容易となる。そうするのは、特にその接触表
面を著しく大きく、数千m²にまで、することが可能だか
らである。上記のデザインとすることによって、上記電
極を、巻いた状態をほどくことによって海底に比較的容
易に配置することができるということもまた意図され
る。また、上記電極をフレキシブルなものとすることに
よって、その電極は海底の形状に概ね追従することがで
きるようにもなる。Since both layer 1 (or layers) and structures 2 and 3 are flexible, the electrodes can be stored and transported in rolls for easy handling. This is because, in particular, the contact surface can be significantly large, up to several thousand m ² . It is also contemplated that the above design allows the electrode to be relatively easily placed on the seabed by unrolling it. Further, by making the electrode flexible, the electrode can substantially follow the shape of the seabed.

さらに、上記電極に石またはコンクリートのブロック
を取り付けることによって該電極を海底に固定すること
が可能である。またその代りに、特にブロック手段によ
る固定が実施できない場合に、構造物２および３の一方
もしくは両方におもり（図示せず）を付けてもよい。固
定する目的のために、前記管状手段５の幾つかにコンク
リートまたはそのような物質を充填してもよい。Furthermore, it is possible to fix the electrode to the seabed by attaching a stone or concrete block to the electrode. Alternatively, a weight (not shown) may be attached to one or both of the structures 2 and 3 particularly when the fixing by the block means cannot be performed. For fixing purposes, some of the tubular means 5 may be filled with concrete or such a substance.

本発明の電極は高圧直流用、例えば送電電圧が400KV
の時1.2KA用に意図されるものであり、そして上述のよ
うに極めて大きな表面を有するものである。実用的な理
由から、上記電極は約10〜30m²のモジュールで製造さ
れ、それらを並べて互いに接合して複合体（multiple
s）を形成するようにする。該複合体の大きさは（場合
によって、それらを非常に大きくすることが可能であ
る）、状況に応じて決定される。上記の表面が大きいこ
とによって従来技術の方法に比べて送電損失が減少する
ばかりでなく、アノード表面が大きいことによって他の
デザインのものに比べて不都合な塩素の生成も減少す
る。The electrode of the present invention is for high voltage DC, for example, the transmission voltage is 400KV
Is intended for 1.2 KA and has a very large surface as described above. For practical reasons, the electrodes are manufactured in modules of about 10 to 30 m ² and they are lined up and joined together to form a composite.
s) is formed. The size of the complexes (which in some cases can be very large) is determined accordingly. Not only does the large surface described above reduce transmission losses as compared to prior art methods, but the large anode surface also reduces undesired chlorine production compared to other designs.

前述の被覆はまた電極を砂利、泥等に埋める場合にも
効果がある。The aforementioned coating is also effective when burying the electrodes in gravel, mud, etc.

例えば粉砕黒鉛のような導電性物質の層を前述の層の
上および／または下に直接近傍に付けることによって、
前記電極の活性表面を増加させることも可能である。By applying a layer of electrically conductive material, such as ground graphite, directly above and / or below said layer,
It is also possible to increase the active surface of the electrode.

本発明は上述のものおよび図面に示されたものに限定
されるものではなく、添付した特許請求の範囲内におい
て種々の方法で改変することが可能である。The invention is not limited to that described above and shown in the drawings, but may be modified in various ways within the scope of the appended claims.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の電極の平面図であり、そして 第２図は第１図に示された電極の部分断面側面図であ
る。 1:層（フレキシブルな電気伝導性物質の層）、 2,3:保護構造物、 4:穴、 5:管状手段、 6:アタッチメント手段、 7:スペーサー部材、 8:接続手段。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of an electrode of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional side view of the electrode shown in FIG. 1: layer (layer of flexible electrically conductive material), 2, 3: protective structure, 4: hole, 5: tubular means, 6: attachment means, 7: spacer member, 8: connection means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スベン―エリク ボーリン スウェーデン国、エス‐840 10 リュ ンガベルク ヨハニスベルク 1087 (72)発明者 ペカ ハイスカネン スウェーデン国、エス‐840 12 フラ ンスタチュンフォルスガータン 10 (56)参考文献 特開 昭50−9038（ＪＰ，Ａ) 特公 昭39−2945（ＪＰ，Ｂ１) 吉沢四郎監修「電池ハンドブック」株 式会社電気書院（昭55−４−25、版２刷 発行）第３−６頁〜第３−16頁 日本化学会編「化学便覧基礎編」改訂 ３版第４刷、丸善株式会社（昭63−11− 20 発行）第１−26頁〜第１−27頁 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sven-Erik Bohlin S-840 10 Sweden, Lungaberg Johannisberg 1087 (72) Inventor Peka Heiskanen S-840 12 Franstathun Forsgatan 10 Sweden ( 56) References JP-A-50-9038 (JP, A) JP-B 39-2945 (JP, B1) "Battery Handbook" supervised by Yoshizawa Shiro Electric Publishing Co., Ltd. ) Pages 3-6 to 3-16 Revised "Chemical Handbook Basic Edition" edited by The Chemical Society of Japan, 3rd edition, 4th edition, Maruzen Co., Ltd. (Published Sho 63-11-20), pages 1-26 to 1- Page 27

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】海水が導電体を構成する高圧直流水中送電
において一方の極に有用な、海底に据え付けるのに適し
ていてアノードまたはカソードとして働く電極におい
て、該電極が、フレキシブルな電気伝導性物質からなる
少なくとも一つの層（１）を含むものであって、該層
（１）が、フレキシブルな機械的抵抗性のある物質から
なる保護構造物（2,3）の間に挟まれており、少なくと
も一つの保護構造物（２）が、該構造物の表面に亘って
配置されかつ海水がそこを通って入ってきて前記の層
（１）と接触するための複数の穴（４）を有するもので
あることを特徴とする前記電極。1. An electrode suitable for submarine installation and serving as an anode or a cathode, which is useful for one pole in high voltage direct current underwater power transmission in which seawater constitutes a conductor, wherein the electrode is a flexible electrically conductive material. Comprising at least one layer (1) consisting of, said layer (1) being sandwiched between protective structures (2, 3) consisting of a flexible mechanically resistant material, At least one protective structure (2) is arranged over the surface of the structure and has a plurality of holes (4) for seawater to come in and contact the layer (1) The electrode is characterized in that 【請求項２】前記電気伝導性層（１）および前記保護構
造物（2,3）が、塩素およびアルカリに対して抵抗性の
ある物質からなるものであることを特徴とする、請求項
１に記載の電極。2. The electrically conductive layer (1) and the protective structure (2, 3) are made of a substance resistant to chlorine and alkali. The electrode according to. 【請求項３】前記の層（１）が穿孔された金属シートか
らなるものであることを特徴とする、請求項１または２
に記載の電極。3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that said layer (1) consists of a perforated metal sheet.
The electrode according to 1. 【請求項４】前記の層がエキスパンテッドメタルシー
ト、または金網からなるものであることを特徴とする、
請求項１または２に記載の電極。4. The layer comprises an expanded metal sheet or a wire mesh,
The electrode according to claim 1 or 2. 【請求項５】前記の層がチタン、チタン合金または被覆
付チタンからなるものであることを特徴とする、請求項
３または４に記載の電極。5. The electrode according to claim 3, wherein the layer is made of titanium, a titanium alloy or coated titanium. 【請求項６】前記の層が、一種または二種以上の貴金属
酸化物類、あるいは金属と酸化物の両方またはそれらの
混合物をベースとする他の適当な塗料で被覆されたチタ
ンからなるものであることを特徴とする、請求項５に記
載の電極。6. The layer comprises titanium coated with one or more noble metal oxides, or other suitable paints based on both metals and oxides or mixtures thereof. An electrode according to claim 5, characterized in that there is. 【請求項７】少なくとも一つの保護構造物（２）が、並
列に広がっておりかつ互いに接続されている複数の離隔
配置された管状手段（５）を含むものであることを特徴
とする、請求項１〜６のうちのいずれかに記載の電極。7. At least one protective structure (2), characterized in that it comprises a plurality of spaced-apart tubular means (5) extending in parallel and connected to each other. The electrode according to any one of to 6. 【請求項８】前記管状手段（５）間の大部分にスペーサ
ー部材（７）が配置され、かつ該管状手段（５）および
該スペーサー部材（７）がロープ状の貫通アタッチメン
ト手段（６）によって互いに接続されることを特徴とす
る、請求項７に記載の電極。8. A spacer member (7) is arranged in a major part between the tubular means (5), and the tubular means (5) and the spacer member (7) are provided by a rope-like penetrating attachment means (6). Electrodes according to claim 7, characterized in that they are connected to each other. 【請求項９】前記保護構造物が接続手段（８）によって
相互に連結されることを特徴とする、請求項７または８
に記載の電極。9. The structure according to claim 7, wherein the protective structures are connected to each other by connecting means (8).
The electrode according to 1. 【請求項１０】前記接続手段（８）、前記スペーサー部
材（７）、およびもしあれば前記アタッチメント手段
（６）が、ポリオレフィン類、フッ素置換物質等の塩素
−アルカリに対して抵抗性のある物質からなるものであ
ることを特徴とする、請求項８または９に記載の電極。10. The connection means (8), the spacer member (7) and, if present, the attachment means (6) are substances resistant to chlorine-alkali such as polyolefins and fluorine-substituted substances. The electrode according to claim 8 or 9, wherein the electrode comprises 【請求項１１】少なくとも一つの保護構造物（２）がお
もりを有しおよび／または該電極における前記管状手段
（５）の幾つかがコンクリート等の物質で充填されるこ
とを特徴とする、請求項１〜10のうちのいずれかに記載
の電極。11. At least one protective structure (2) has a weight and / or some of said tubular means (5) in said electrode are filled with a substance such as concrete. Item 11. The electrode according to any one of Items 1 to 10. 【請求項１２】粉砕黒鉛のような導電性物質の層を前記
の層（１）の上および／または下に接触させて付けるこ
とによって、電極の活性表面を増加させることを特徴と
する、請求項１〜11のうちのいずれかに記載の電極。12. The active surface of the electrode is increased by applying a layer of a conductive material such as ground graphite in contact with and above and / or below said layer (1). Item 12. The electrode according to any one of items 1 to 11. 【請求項１３】請求項１〜12のうちのいずれかに記載の
電極と、他方の導電体としての絶縁ケーブルとを具備す
る、海水が一方の導電体として働く高圧直流水中送電用
装置。13. A high-voltage DC underwater power transmission device comprising the electrode according to any one of claims 1 to 12 and an insulated cable as the other conductor, in which seawater acts as one conductor. 【請求項１４】請求項１〜12のうちのいずれかに記載の
電極を使用する、高圧直流送電方法。14. A high-voltage DC power transmission method using the electrode according to claim 1.