高電圧電力ケーブル: 絶縁体と定格電圧の選択方法

26/35 kV XLPE ケーブルは、0.6/1 kV PVC ケーブルの代替品ではありません。プロジェクトの仕様で中電圧フィーダが必要な場合、絶縁体または導体のサイズが間違っていると、継続的な過熱、早期故障、計画外のケーブル交換が発生する可能性があります。 35 kV で 20 MVA の負荷を考えます。線電流は約 330 A です。XLPE 絶縁を備えた 150 mm² の銅導体は空気中でその電流を流すことができますが、同じアルミニウム導体でも同じ電流容量を満たすにはより大きな断面積が必要になります。実際の使用電圧、環境負荷、設置方法は「どのブランドか」ではなく「どの構造」が第一問です。このガイドは、中電圧範囲 (最大 35 kV) の高電圧電力ケーブルに焦点を当てており、エンジニアや調達マネージャーが使用できる実用的な選択基準を提供します。

電力ケーブルにおける「高電圧」とは何を意味しますか?

国際規格では、低電圧は通常 1 kV までをカバーし、中電圧は 1 kV ～ 35 kV で動作し、高電圧は 35 kV 以上から始まります。ただし、公共事業および産業の実務では、「高電圧電力ケーブル」という用語は、配電または送電回路に使用される 1 kV を超えるケーブルを指すことがよくあります。この記事では、ほとんどの産業用および商用中電圧ネットワークをカバーする 1.8/3 kV ～ 26/35 kV の範囲に焦点を当てます。より高い電圧システム (66 kV 以上) は異なるケーブル設計に依存しますが、基本的な選択ロジックは同様です。電圧クラスは絶縁体の厚さ、シールドの設計、およびテスト方法を決定するため、電圧クラスを理解することが不可欠です。 26/35 kV ケーブルの外径は、同じ導体サイズの 8.7/15 kV ケーブルの外径の約 2 倍であり、これが曲げ半径とトレンチ幅に影響します。

検査すべき主要な構造詳細

高電圧電力ケーブルは、導体、導体スクリーン、絶縁体、絶縁スクリーンの 4 つの異なる層で構成され、その後に金属シールドと外側シースが続きます。各層には定義された機能があります。導体には、IEC 60228 クラス 1 またはクラス 2 を満たす抵抗が必要です。導体スクリーンと絶縁スクリーンは電界を平滑化し、部分放電を防ぎます。金属シールドは、故障電流の戻り経路と電磁シールドの両方として機能します。外側のシースは、設置条件に応じて、PVC、PE、または難燃性化合物を使用できます。導体の材質に注意してください。銅は同じ断面でも DC 抵抗が低く、アルミニウムは重量とコストを削減します。 26/35 kV ケーブルでは、50 mm² ～ 300 mm² の断面積が一般的であり、ケーブルを束ねたり、埋設したり、高温環境に設置したりする場合には、ディレーティング係数を適用する必要があります。半導電性スクリーンは押し出されて絶縁体にしっかりと接着されている必要があります。そうしないと、ボイドが発生し、部分放電が最終的に絶縁体を侵食します。

中電圧および高電圧における XLPE 対 PVC 絶縁

絶縁材料によって、ケーブルがどの程度の熱ストレスと電気ストレスに耐えられるかが決まります。 XLPE (架橋ポリエチレン) は、90℃ の連続導体温度と最大 130℃ の緊急温度に耐えることができるため、中電圧および高電圧の電力ケーブルのデフォルトの選択肢です。一方、PVC の連続温度は通常 70℃ に制限されます。 0.6/1 kV 回路の場合、PVC は依然として経済的ですが、26/35 kV 回路の場合、XLPE がほぼ標準です。表 1 は主な特性を比較しています。現場では、これらの材料のどちらを選択するかが、多くの場合、製品に影響を与える最初の決定となります。 XLPEとPVC絶縁の比較 .

定格電圧の選択: 8.7/15 kV および 26/35 kV

定格電圧は U と表記されます。 ₀ /U、ここで U ₀ は相間電圧、U は相間電圧です。 26/35 kV ケーブルの場合、U ₀ は 26 kV、U は 35 kV です。実際には、26/35 kV XLPE ケーブルは 35 kV 変電所からの配電に使用され、8.7/15 kV ケーブルは産業用屋内フィーダに使用され、12/20 kV ケーブルは都市配電ネットワークで一般的です。システムの公称電圧よりも高い電圧定格を選択しても、必ずしも信頼性が向上するとは限りません。コストが増加し、柔軟性が低下する可能性があります。正しい定格は、システムの最大動作電圧と中性点接地構成に一致するものです。たとえば、公称電圧が 35 kV で中性点が実質的に接地されているシステムには 26/35 kV ケーブルが供給されますが、非接地または絶縁された中性点システムではより高い絶縁レベルが必要になる場合があります。したがって、常に設計エンジニアに絶縁レベルを確認してください。

適切な導体断面の選択

導体断面積は、電流容量、電圧降下、短絡容量のバランスを考慮して選択します。電流容量は、最大導体温度 (XLPE の場合は 90°C) によって制限されます。空気中での 150 mm² の銅導体の電流容量は 90°C でおよそ 360 A ですが、25°C で熱抵抗率 1.2 K·m/W の土壌に埋設すると、電流容量が 300 A 未満に低下する可能性があります。長時間使用する場合は電圧降下を確認する必要があります。 35 kV での 1% の電圧降下により、通常は 0.6/1 kV の場合よりも長いケーブル長が可能になります。短絡の場合、導体は障害解除時間中に最大許容温度を超えてはなりません。標準ガイドでは、銅導体は XLPE 絶縁下で約 100 A/mm² の短絡電流密度に 1 秒間耐えられると記載されています。これらの計算により最小断面積が決定されるため、文書化された熱計算なしに、より薄い導体を調達してはなりません。

高圧電力ケーブルが使用される場所

高電圧電力ケーブルは、電気エネルギーが長距離を移動する必要がある場所に使用されます。電力系統では、26/35 kV XLPE ケーブルを使用して変電所と降圧変圧器を接続します。

中高電圧配電用の XLPE 絶縁電力ケーブル この架橋ポリエチレン ケーブルは、都市送電網、産業プラント、インフラストラクチャに適しています。高度な絶縁により耐老化性と耐環境性が向上し、長距離にわたる信頼性の高い電力伝送のための信頼できる選択肢となります。 製品を見る→

産業プラントでは、大型モーターと配電パネルに電力を供給するために 8.7/15 kV ケーブルを設置します。鉄道輸送システムは、専用の電力ケーブルを使用して主変電所に電力を供給します。

都市鉄道交通向け低煙ハロゲンフリー電源ケーブル 地下鉄およびライトレールシステム用に設計されたこの 35kV ケーブルは、難燃性とシロアリや齧歯動物に対する保護を提供します。地下や線路環境における厳しい安全要件を満たし、信頼性の高い牽引力をサポートします。 製品を見る→

再生可能エネルギー プロジェクトもこれらのケーブルに依存しています。太陽光発電施設では、アレイから直流電流を集めて中央のインバーターに電力を供給するために太陽光発電ケーブルを使用する場合があります。

太陽光発電直流送電用太陽光発電ケーブル 太陽電池アレイ用に設計されたこのケーブルは、紫外線、天候、オゾンに耐性があります。錫メッキ銅導体と LSZH 絶縁により、屋外条件でも安定した性能が保証され、再生可能エネルギー システムの長期的な効率に貢献します。 製品を見る→

品質とテストに関する考慮事項

信頼性の高い高電圧電源ケーブルは、工場から出荷される前にテストする必要があります。日常試験には、導体抵抗測定、公称電圧での部分放電試験、絶縁抵抗試験、電源周波数耐電圧試験が含まれます。 26/35 kV ケーブルの場合、部分放電テストでは、指定された制限を超える局所放電が示されない必要があります。さらに、サンプルテストにより、寸法、絶縁体の厚さ、機械的特性がチェックされます。現場受け入れテストには通常、ケーブル システムに応じて高電圧直流テストまたは共振交流テストが含まれます。各リールのテストレポートを受け取るよう要求してください。また、工場が ISO 9001 や対象市場向けの製品認証など、必要な認証を取得していることも確認してください。

実際の購入に関する考慮事項

購入時 高圧電力ケーブル では、ケーブル長、デリバリーバレルのサイズ、必要な曲げ半径、設置深さ、周囲温度の変数を調べます。直接埋設の場合は、二重スチールテープ外装またはワイヤー外装層を備えたケーブルを使用します。ケーブル トレイやトンネルの場合、火災の伝播を抑えるために難燃性のシースが必要です。 XLPE の曲げ半径は、ケーブル外径の 12 ～ 15 倍として指定されることがよくあります。汚れ、湿気、機械的損傷は、中電圧ケーブルの早期故障の最も一般的な 3 つの原因です。また、さまざまなルートの熱ディレーティング係数を比較してください。設置条件が空気から土壌に変わると、電流容量が 20 ～ 30% 減少する可能性があります。総所有コストにはケーブル、設置、障害のコストが含まれることに注意してください。そのため、一貫した品質と信頼性の高いテスト文書を提供できるサプライヤーを選択してください。

高電圧電源ケーブルの選択は、システム電圧、絶縁材料、導体サイズ、設置環境に基づいた技術的な決定となります。仕様から始めて、サプライヤーのテスト能力と実績を検証します。 ISO 9001 および TÜV 認証を取得した信頼できるケーブル メーカーは、公益事業、産業、再生可能プロジェクトに必要な文書と一貫性を提供できます。私たちのチームは 1998 年以来、中電圧および高電圧の電力ケーブルを製造してきました。技術的な質問を歓迎します。当社について詳しく知る 製造の背景 .