สายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำ

Q: ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำ

สายส่ง ไฟฟ้าใต้น้ำ เป็น สายส่ง สำหรับส่ง กระแสไฟฟ้า ใต้ผิวน้ำ [ 1 ] เรียกว่า "ใต้น้ำ" เพราะโดยปกติจะส่งกระแสไฟฟ้าใต้ น้ำเค็ม (บริเวณปาก มหาสมุทร ทะเล ช่องแคบ ฯลฯ

Q: ฉนวนกันความร้อน

ปัจจุบันมีการใช้ ฉนวนไฟฟ้า หุ้มตัวนำอยู่ 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่ โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE) ซึ่งใช้กับระบบแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 420 kV ผลิตโดย กระบวนการอัดรีด มีความหนาของฉนวนสูงสุดประมาณ 30 มม. ในขณะที่สายเคเบิลระดับ 36 kV มี ความหนาของฉนวนเพียง 5.5 – 8 มม.

สายส่งไฟฟ้าใต้น้ำเป็นสายส่งสำหรับส่งกระแสไฟฟ้าใต้ผิวน้ำ^{[ 1 ]}เรียกว่า "ใต้น้ำ" เพราะโดยปกติจะส่งกระแสไฟฟ้าใต้น้ำเค็ม (บริเวณปากมหาสมุทร ทะเล ช่องแคบฯลฯ) แต่ก็สามารถใช้สายส่งไฟฟ้าใต้น้ำในน้ำจืด ได้เช่น กัน( ทะเลสาบและแม่น้ำ ขนาดใหญ่) ตัวอย่างเช่น สายส่งไฟฟ้าใต้น้ำที่เชื่อมต่อแผ่นดินใหญ่ กับเกาะขนาดใหญ่ในแม่น้ำเซนต์ลอว์เรนซ์

เทคโนโลยีการออกแบบ

สายเคเบิลใต้น้ำ เป็นเครื่องมือสำคัญในการส่งกำลังไฟฟ้าจำนวนมากมักจะทำงานที่แรงดันสูง^{[ 2 ]}เพื่อลดการสูญเสียความต้านทานระหว่างจุดปลาย^{[ 3 ]} แตกต่างจากสายส่งไฟฟ้าเหนือพื้นดิน สายเคเบิลใต้น้ำจำนวนมากมักจะทำงานด้วยกระแสไฟฟ้ากระแสตรง เฟสไฟฟ้าต้องอยู่ใกล้กันภายในสายเคเบิล ทำให้ความจุปรสิต เพิ่มขึ้น การใช้กระแสไฟฟ้ากระแสสลับจะประหยัดกว่าเฉพาะกับสายที่มี ความยาวน้อยกว่า 100 กิโลเมตร ซึ่งในกรณีนี้การสูญเสียที่จุดเชื่อมต่อโครงข่ายจะมีบทบาทสำคัญ^{[ 4 ]}

เมื่อนำเหตุผลของการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูง ความนิยมใช้กระแสสลับ และกระแสไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟมาพิจารณาร่วมกัน ก็จะเข้าใจได้ว่าทำไมจึงไม่มีสายส่งไฟฟ้าแรงสูงใต้น้ำที่มีความยาวเกิน 1,000 กิโลเมตร (ดูตารางในหัวข้อ "สายส่งไฟฟ้าใต้น้ำที่ใช้งานอยู่" ด้านล่าง)

วาทยกร

ดังที่ระบุไว้ข้างต้น สายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำจะส่งกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันสูงแกนไฟฟ้าเป็นชุดประกอบแบบวงกลมของตัวนำ ภายใน ฉนวนไฟฟ้าและชั้นป้องกัน (คล้ายกับการออกแบบของสายเคเบิลโคแอกเซียล ) ^{[ 5 ]}สายเคเบิลสามแกนสมัยใหม่ (เช่น สำหรับการเชื่อมต่อกังหันลมในทะเล ) มักจะมีใยแก้วนำแสงสำหรับการส่งข้อมูลหรือการวัดอุณหภูมิ นอกเหนือจากตัวนำไฟฟ้าตัวนำทำจาก ลวด ทองแดงหรืออลูมิเนียม โดยวัสดุหลังมีส่วนแบ่งการตลาดเล็กน้อยแต่กำลังเพิ่มขึ้น ขนาดตัวนำ ≤ 1200 มม. ^²เป็นขนาดที่พบได้บ่อยที่สุด แต่บางครั้งก็มีการผลิตขนาด ≥ 2400 มม. ^²สำหรับแรงดันไฟฟ้า ≥ 12 kV ตัวนำจะเป็นทรงกลมเพื่อให้ฉนวนสัมผัสกับสนามไฟฟ้า ที่มีความสม่ำเสมอ ตัวนำอาจเป็นลวดกลมหลายเส้นหรืออาจเป็นลวดแข็งเส้นเดียว ในบางแบบ ลวดรูปทรง (ลวดคีย์สโตน) จะถูกวางเรียงกันเพื่อสร้างตัวนำทรงกลมที่มีช่องว่างเล็กมากระหว่างลวด

ฉนวนกันความร้อน

ปัจจุบันมีการใช้ ฉนวนไฟฟ้าหุ้มตัวนำอยู่ 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยงข้าม (XLPE) ซึ่งใช้กับระบบแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 420 kV ผลิตโดยกระบวนการอัดรีดมีความหนาของฉนวนสูงสุดประมาณ 30 มม. ในขณะที่สายเคเบิลระดับ 36 kV มี ความหนาของฉนวนเพียง 5.5 – 8 มม. เท่านั้น สูตรของฉนวน XLPE บางชนิดสามารถใช้กับกระแสตรงได้เช่นกัน สายเคเบิลแบบเติมน้ำมันแรงดันต่ำมีฉนวนหุ้มด้วยแถบกระดาษ แกนสายเคเบิลทั้งหมดถูกชุบด้วย ของเหลวฉนวน ที่มีความหนืด ต่ำ ( น้ำมันแร่หรือสังเคราะห์) ช่องทางน้ำมันตรงกลางตัวนำช่วยให้การไหลของน้ำมันในสายเคเบิลที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 525 kV เป็นไปได้เมื่อสายเคเบิลร้อนขึ้น แต่ไม่ค่อยได้ใช้ในสายเคเบิลใต้น้ำเนื่องจากมี ความเสี่ยงต่อ มลพิษจากน้ำมันและอาจทำให้สายเคเบิลเสียหาย สายเคเบิลแบบอัดแน่นก็มีฉนวนหุ้มด้วยกระดาษเช่นกัน แต่สารประกอบที่ใช้ในการอัดแน่นมีความหนืดสูงและจะไม่ไหลออกเมื่อสายเคเบิลเสียหาย ฉนวนที่อัดแน่นด้วยวัสดุจำนวนมากสามารถใช้กับ สายเคเบิล HVDC ขนาดใหญ่ ได้ถึง 525 kV

การเสริมเกราะ

สายเคเบิลที่มีแรงดันไฟฟ้า ≥ 52 kV จะมีปลอกหุ้มทำจากตะกั่วขึ้นรูปเพื่อป้องกันน้ำซึมเข้า ปัจจุบันยังไม่มีการยอมรับวัสดุอื่นใด โลหะผสมตะกั่วจะถูกขึ้นรูปหุ้มฉนวนเป็นชิ้นยาว ( อาจยาวกว่า 50 กิโลเมตร) ในขั้นตอนนี้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้เรียกว่าแกนสายเคเบิล ในสายเคเบิลแบบแกนเดี่ยว แกนจะถูกหุ้มด้วยเกราะแบบวงกลม ในสายเคเบิลแบบสามแกน แกนสายเคเบิลสามแกนจะถูกวางเรียงกันเป็นเกลียวก่อนที่จะหุ้มด้วยเกราะ เกราะส่วนใหญ่มักทำจากลวดเหล็กชุบบิทูเมนเพื่อป้องกันการกัดกร่อน เนื่องจากสนามแม่เหล็กสลับในสายเคเบิล AC ทำให้เกิดการสูญเสียในเกราะ สายเคเบิลเหล่านี้จึงบางครั้งมีวัสดุโลหะที่ไม่เป็นแม่เหล็ก (สแตนเลส ทองแดง ทองเหลือง) หุ้มอยู่

สายเคเบิลส่งไฟฟ้าใต้น้ำที่ใช้งานได้

สายเคเบิลกระแสสลับ

ระบบสายเคเบิลใต้น้ำ กระแสสลับ (AC) สำหรับส่งกระแสไฟฟ้าสามเฟส ปริมาณน้อย สามารถสร้างได้โดยใช้สายเคเบิลสามแกน ซึ่งตัวนำหุ้มฉนวนทั้งสามตัวจะถูกรวมไว้ในสายเคเบิลใต้น้ำเส้นเดียว สายเคเบิลสำหรับฟาร์มกังหันลมจากนอกชายฝั่งไปยังฝั่งส่วนใหญ่สร้างด้วยวิธีนี้

สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าปริมาณมาก ระบบไฟฟ้ากระแสสลับจะประกอบด้วยสายเคเบิลใต้น้ำแบบแกนเดี่ยวสามเส้นแยกกัน โดยแต่ละเส้นมีตัวนำหุ้มฉนวนเพียงเส้นเดียวและนำกระแสไฟฟ้าเฟสเดียวจากกระแสไฟฟ้าสามเฟส มักจะมีการเพิ่มสายเคเบิลที่สี่ซึ่งมีลักษณะเหมือนกันเข้าไปขนานกับสายเคเบิลอีกสามเส้น เพื่อเป็นสายสำรองในกรณีที่สายเคเบิลหลักเส้นใดเส้นหนึ่งเสียหายและจำเป็นต้องเปลี่ยน ความเสียหายนี้อาจเกิดขึ้นได้ เช่น จากสมอ เรือ ที่ถูกทิ้งลงไปอย่างไม่ระมัดระวัง สายเคเบิลเส้นที่สี่สามารถใช้แทนสายเคเบิลอีกสามเส้นได้ หากมีระบบสวิตช์ไฟฟ้า ที่เหมาะสม

การเชื่อมต่อ	การเชื่อมต่อ	แรงดันไฟฟ้า ( กิโลโวลต์ )	ความยาว (กม.)	ปี	หมายเหตุ
เพโลปอนเนสประเทศกรีซ	เกาะครีตประเทศกรีซ	150	135	2021	สายเคเบิล XLPE 3 แกน 2 เส้น มีความจุรวม 2x200MVA ความยาวรวม 174 กม. รวมส่วนที่อยู่ใต้ดิน ความลึกสูงสุด 1000 ม. ต้นทุนรวม 380 ล้านยูโร นับเป็นการเชื่อมต่อสายเคเบิล AC ใต้น้ำ/ใต้ดินที่ยาวที่สุดในโลก^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}
จากแผ่นดินใหญ่บริติชโคลัมเบียไปยังหมู่เกาะกัลฟ์ ได้แก่เกาะกาลิอาโนเกาะพาร์เกอร์ และเกาะซอลท์สปริงจากนั้นไปยังนอร์ทโควิชัน	เกาะแวนคูเวอร์	138	33	1956	"สายเคเบิลเริ่มใช้งานได้ในวันที่ 25 กันยายน พ.ศ. 2499" ^{[ 9 ]}
จากแผ่นดินใหญ่บริติชโคลัมเบียไป ยัง เกาะเท็กซาดาและท่าเรือไนล์ครีก	เกาะแวนคูเวอร์ / สถานีไฟฟ้าย่อยดันส์เมียร์	525	35	พ.ศ. 2528	สายเคเบิลเฟสเดียวบรรจุน้ำมันแยกกัน 12 เส้น พิกัดกำลังไฟฟ้า 1200 เมกะวัตต์^{[ 10 ]}
เมืองทาริฟาประเทศสเปน ( เส้นทางเชื่อมต่อระหว่างสเปนและโมร็อกโก )	เมืองฟาร์ดิอัว ประเทศโมร็อกโก ผ่านช่องแคบยิบรอลตาร์	400	26	1998	อันที่สองจากปี 2549 ^{[ 11 ]}ความลึกสูงสุด: 660 เมตร (2,170 ฟุต ) ^[¹²^]
นอร์วอล์ค รัฐคอนเนตทิคัตสหรัฐอเมริกา	นอร์ธพอร์ต, นิวยอร์ก , สหรัฐอเมริกา	138	18		สายเคเบิล 3 แกน หุ้มฉนวน XLPE
ซิซิลี	มอลตา	220	95	2015	สายเชื่อมต่อ มอลตา-ซิซิลี^{[ 13 ]}
แผ่นดินใหญ่สวีเดน	เกาะบอร์นโฮล์ม ประเทศเดนมาร์ก	60	43.5		สายเคเบิลบอร์นโฮล์ม
แผ่นดินใหญ่ของอิตาลี	ซิซิลี	380	38	พ.ศ. 2528	สายเคเบิลใต้น้ำช่องแคบเมสซีนาถูกติดตั้งแทนที่ " เสาไฟฟ้าแรงสูงแห่งเมสซีนา " สายเคเบิลขนาด 380 กิโลโวลต์เส้นที่สองเริ่มใช้งานในปี 2559
เยอรมนี	เฮลิโกแลนด์	30	53		^{[ 14 ]}
เกาะเนกรอส	เกาะปานายประเทศฟิลิปปินส์	138
ดักลาสเฮดเกาะแมน	บิสแฮม, แบล็กพูล , อังกฤษ	90	104	1999	สายเคเบิลเชื่อมต่อระหว่าง เกาะแมนและอังกฤษเป็นสายเคเบิล 3 แกน
เกาะวูล์ฟ ประเทศแคนาดา สำหรับโครงการกังหันลมเกาะวูล์ฟ	คิงส์ตัน ประเทศแคนาดา	245	7.8	2008	สายเคเบิลใต้น้ำ XLPEสามแกนแรกสำหรับ 245 kV ^{[ 15 ]}
แหลมทอร์เมนไทน์ รัฐนิวบรันสวิก	บอร์เดน-คาร์ลตัน , เกาะพริน ซ์เอ็ดเวิร์ด	138	17	2017	สายเคเบิลเกาะพรินซ์เอ็ดเวิร์ด^{[ 16 ]}
คาบสมุทรทามาน, รัสเซียแผ่นดินใหญ่	คาบสมุทรเคิร์ชไครเมีย	220	57	2015	^{[ 17 ]}

สายเคเบิลกระแสตรง

ชื่อ	การเชื่อมต่อ	แหล่งน้ำ	การเชื่อมต่อ	กิโลโวลต์ (kV)	ระยะทางใต้น้ำ	ปี	หมายเหตุ
สายเคเบิลบอลติก	เยอรมนี	ทะเลบอลติก	สวีเดน	450	250 กม. (160 ไมล์)	พ.ศ. 2537
เบสลิงค์	แผ่นดินใหญ่ของรัฐวิกตอเรีย	ช่องแคบบาสส์	รัฐเกาะแทสเมเนียประเทศออสเตรเลีย	500	290 กม. (180 ไมล์) ^[¹⁸^]	2548
บริทเน็ด	เนเธอร์แลนด์	ทะเลเหนือ	บริเตนใหญ่	450	260 กม. (160 ไมล์)	2010
สายเคเบิล COBRA	เนเธอร์แลนด์	ทะเลเหนือ	เดนมาร์ก	320	325 กม. (202 ไมล์)	2019
สายเคเบิล Cross Sound	ลองไอส์แลนด์ นิวยอร์ก	ลองไอส์แลนด์ซาวด์	รัฐคอนเนตทิคัต	150		2003
สายเชื่อมต่อตะวันออก-ตะวันตก	ดับลิน ประเทศไอร์แลนด์	ทะเลไอริช	เวลส์เหนือและด้วยเหตุนี้จึงเป็นส่วนหนึ่งของโครงข่ายไฟฟ้าของอังกฤษ	200	186 กม. (116 ไมล์)	2012
เอสท์ลิงก์	เอสโตเนียตอนเหนือ	อ่าวฟินแลนด์	ฟินแลนด์ตอนใต้	330	105 กม. (65 ไมล์)	2006
เฟนโน-สกัน	สวีเดน	ทะเลบอลติก	ฟินแลนด์	400	233 กม. (145 ไมล์)	1989
ช่องทางข้าม HVDC	แผ่นดินใหญ่ฝรั่งเศส	ช่องภาษาอังกฤษ	อังกฤษ	270	73 กม. (45 ไมล์)	พ.ศ. 2529	สายเคเบิลกำลังสูงมาก (2000 เมกะวัตต์)
เอชดีดีซี ก็อตแลนด์	แผ่นดินใหญ่สวีเดน	ทะเลบอลติก	เกาะกอตแลนด์ ของสวีเดน	150	98 กม. (61 ไมล์)	1954	พ.ศ. 2497 สายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำ HVDC เส้นแรก (ไม่ใช่แบบทดลอง) ^{[ 19 ]} Gotland 2 และ 3 ติดตั้งในปี พ.ศ. 2526 และ พ.ศ. 2530
ระบบส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงระหว่างเกาะ	เกาะใต้	ช่องแคบคุก	เกาะเหนือ	350	40 กม. (25 ไมล์)	พ.ศ. 2508	ระหว่างเกาะใต้ ของนิวซีแลนด์ซึ่งอุดมไปด้วยพลังงาน (โดยเฉพาะพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ ) และเกาะเหนือที่มีประชากรหนาแน่นกว่า
ระบบส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง อิตาลี-คอร์ซิกา-ซาร์ดิเนีย (SACOI)	แผ่นดินใหญ่ของอิตาลี	ทะเลเมดิเตอร์เรเนียน	เกาะซาร์ดิเนีย ของอิตาลี และเกาะคอร์ซิกา ของฝรั่งเศสที่อยู่ติดกัน	200	385 กม. (239 ไมล์)	พ.ศ. 2510	สายเคเบิล 3 เส้น, 1967, 1988, 1992 ^{[ 20 ]}
ระบบไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง อิตาลี-กรีซ	แผ่นดินใหญ่ของอิตาลี - อินเวอร์เตอร์แบบคงที่ HVDC รุ่น Galatina	ทะเลเอเดรียติก	แผ่นดินใหญ่ของกรีซ - อินเวอร์เตอร์แบบคงที่ HVDC รุ่น Arachthos	400	160 กม. (99 ไมล์)	2001	เส้นทางนี้มีความยาวรวม 313 กิโลเมตร (194 ไมล์)
HVDC เลย์เต้ - ลูซอน	เกาะเลย์เต	มหาสมุทรแปซิฟิก	เกาะลูซอนในประเทศฟิลิปปินส์			1998
HVDC Moyle	สกอตแลนด์	ทะเลไอริช	ไอร์แลนด์เหนืออยู่ในสหราชอาณาจักรและจากนั้นก็กลายเป็นสาธารณรัฐไอร์แลนด์	250	63.5 กม. (39.5 ไมล์)	2001	500 เมกะวัตต์
HVDC เกาะแวนคูเวอร์	เกาะแวนคูเวอร์	ช่องแคบจอร์เจีย	แผ่นดินใหญ่ของจังหวัดบริติชโคลัมเบีย	280	33 กม.	1968	เริ่มใช้งานในปี 1968 และได้รับการขยายเพิ่มเติมในปี 1977
ระบบ HVDC ช่อง Kii	ฮอนชู	ช่อง Kii	ชิโกกุ	250	50 กม. (31 ไมล์)	2000	ในปี 2010 มีการสร้างสายเคเบิลส่งไฟฟ้าใต้น้ำระยะไกลที่มีกำลังการผลิตสูงสุดในโลก(พิกัด 1400 เมกะวัตต์ ) สายเคเบิลส่งไฟฟ้านี้เชื่อมต่อเกาะขนาดใหญ่สองเกาะในหมู่เกาะญี่ปุ่น
คอนเทค	เยอรมนี	ทะเลบอลติก	เดนมาร์ก			พ.ศ. 2538
Konti-Skan ^{[ 21 ]}	สวีเดน	คัตเตกัต	เดนมาร์ก	400	149 กม. (93 ไมล์)	พ.ศ. 2508	ประจำการ:1965 (คอนติสคาน 1);1988 (คอนติสคาน 2) ปลดประจำการ:2006 (คอนติสกัน 1)
การเชื่อมโยงทางทะเล	นิวฟาวนด์แลนด์	มหาสมุทรแอตแลนติก	โนวาสโกเชีย	200	170 กม. (110 ไมล์)	2017	การเชื่อมต่อ 500 เมกะวัตต์เปิดใช้งานในปี 2017 โดยใช้สายเคเบิลใต้น้ำแรงดันสูงกระแสตรง 2 เส้นที่ทอดข้ามช่องแคบคาบอต^{[ 22 ]}
เนโม-ลิงก์^{[ 23 ]}	เบลเยียม	ทะเลเหนือ	สหราชอาณาจักร	400	140 กม. (87 ไมล์)	2019
เนปจูน เคเบิล	รัฐนิวเจอร์ซีย์	มหาสมุทรแอตแลนติก	ลองไอส์แลนด์ นิวยอร์ก	500	104.6 กม. (65.0 ไมล์) ^[²⁴^]	2003
นอร์ดบอลต์	สวีเดน	ทะเลบอลติก	ลิทัวเนีย	300	400 กม. (250 ไมล์)	2015	การดำเนินงานเริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2559 โดยมีการส่งกำลังไฟฟ้าเริ่มต้นที่ 30 เมกะวัตต์^{[ 25 ]}
นอร์ดลิงก์	เอิร์ตสมีรา ประเทศนอร์เวย์	ทะเลเหนือ	บูซุมประเทศเยอรมนี	500	623 กม. (387 ไมล์)	2021	เริ่มดำเนินการ พฤษภาคม 2564 ^{[ 26 ]}
นอร์เน็ด	เอมส์ฮาเฟนประเทศเนเธอร์แลนด์		เฟดา ประเทศนอร์เวย์	450	580 กม. (360 ไมล์)	2012	700 เมกะวัตต์ในปี 2012 ก่อนหน้านี้เป็นสายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำที่ยาวที่สุด^{[ 27 ]}
นอร์ทซีลิงก์	Kvilldal , Suldal Municipality , นอร์เวย์,	ทะเลเหนือ	เมืองแคมบอยส์ใกล้เมืองบลายธ์สหราชอาณาจักร	515	720 กม. (450 ไมล์)	2021	สายเคเบิลส่งไฟฟ้าใต้ทะเลที่ยาวที่สุด ขนาด 1.4 กิกะวัตต์
การเชื่อมต่อ HVDC ของเชตแลนด์	หมู่เกาะเช็ตแลนด์	ทะเลเหนือ	สกอตแลนด์	600	260 กม. (160 ไมล์)	2024
สกาเกอร์รัก 1-4	นอร์เวย์	สกาเกอร์รัก	เดนมาร์ก (จัตแลนด์)	500	240 กม. (150 ไมล์)	พ.ศ. 2520	สายเคเบิล 4 เส้น - รวม 1700 เมกะวัตต์^{[ 28 ]}
สวีโพล	โปแลนด์	ทะเลบอลติก	สวีเดน	450		2000
การเชื่อมต่อ HVDC ฝั่งตะวันตก	สกอตแลนด์	ทะเลไอริช	เวลส์	600	422 กม. (262 ไมล์)	2019	สายเคเบิล 2200 MW ที่ยาวที่สุด สายเคเบิลใต้น้ำ 600kV เส้นแรก^{[ 29 ]}