高電圧地下ケーブル: 設計、選択、および設置ガイド

すべての地下フィーダー プロジェクトは、同じジレンマから始まるようです。ケーブル トレンチ用に設計されていないルートに、十分な容量を持つ回路をどのように適合させるかという問題です。 33 kV または 35 kV の高電圧地下ケーブルはこの問題を解決できますが、それは導体サイズ、絶縁体、シース、設置方法が個別のコンポーネントとしてではなく 1 つのシステムとして選択されている場合に限られます。このガイドでは、地中高電圧ケーブルと架空線の違い、電圧クラスと絶縁が性能に与える影響、仕様と設置時に確認すべき点について説明します。

高圧地下ケーブルとは何ですか?

高電圧地下ケーブルは工場で組み立てられたケーブルで、1 kV を超える相間電圧で動作し、地下に設置することを目的としています。多くのユーティリティ仕様では、同じ XLPE 絶縁技術と同様のアクセサリ システムを共有しているため、同じ用語で 6 kV ～ 35 kV のケーブルがカバーされます。ケーブルは単一の導体ではありません。これは、銅またはアルミニウムのより線導体、導体スクリーン、架橋ポリエチレン絶縁体、絶縁スクリーン、金属スクリーン、および外側シースを含む層状構造です。

各層は異なる機能を実行します。半導電性スクリーンは電界を均一にし、部分放電を抑制します。金属スクリーンは容量性電流と故障電流を流し、シールドを提供します。外側のシースは、絶縁体からの湿気や機械的損傷を防ぎます。副伝送フィーダの場合、XLPE は 90 °C の連続導体温度と 250 °C までの短絡温度に耐えることができるため、主要な絶縁材となります。

3.6/6kV ～ 26/35kV XLPE 絶縁電源ケーブル この中電圧 XLPE ケーブルは、湿気、熱、機械的ストレスに対する耐性が重要な地下フィーダに適しています。その架橋絶縁は 90°C での連続動作をサポートし、都市送電網や産業用配電に広く使用されています。 製品を見る→

高電圧回路に地下を選択する理由

地下設置は、用地が少ない場合、架空線が視覚的または環境的に受け入れられない場合、またはルートが道路、川、建物、または空港の通路の下を通過する場合に選択されます。ケーブルは一度埋められると、雷、風、氷、導体の疾走から大部分が保護されます。つまり、架空送電線よりも天候による停電が少なくなります。

地下回路にはトレードオフがあります。構築にはコストがかかり、障害発生後の発見は難しく、修復には時間がかかります。熱放散は土壌と埋め戻しによっても制限されます。自由空気中で 600 A を伝送できるケーブルでも、特別な保温床なしで乾燥した土壌に埋設すると、450 A に制限される可能性があります。したがって、高圧地下ケーブルの実際の電流容量は、導体サイズだけではなく、設置環境によって決まります。

電圧クラスと代表的な用途

電圧の選択はケーブル仕様の最初のステップです。地下配電網の場合、一般的な定格電圧は 6/1kV、12/20kV、18/30kV、および 26/35kV です。以下の表は、一般的な役割をまとめたものです。

実際には、6/1 kV ケーブルは大規模な工業用建物に電力を供給し、26/35 kV ケーブルは大規模な供給ポイントから混雑した都市の変電所に電力を供給する可能性があります。プロジェクト エンジニアにとって、ケーブルの定格電圧をシステムの地絡条件に適合させることが重要です。 U0 値、つまり導体とスクリーン間の電圧は、単一の地絡故障の最大継続時間をカバーする必要があります。

配電用0.6/1kV XLPE絶縁電力ケーブル この低電圧 XLPE ケーブルは、ビル供給、産業プラント、直接埋設に最適です。 PVC 絶縁代替品よりも高い電流容量と優れた機械的性能を備えているため、現代の配電ネットワークにとって実用的な選択肢となっています。 製品を見る→

地下生物に影響を与える工事の詳細

電圧レベルを選択すると、ケーブルの物理設計が重要になります。地下任務では、4 つの構造の詳細に注目する必要があります。

• コンパクト撚線導体 – 外径を小さくし、より狭い曲げ半径を可能にします。
• 三重押出XLPE断熱材 – 同じ押出ライン上で導体スクリーンと絶縁スクリーンと一緒に適用され、汚染とボイドを最小限に抑えます。
• メタリックなスクリーンデザイン – 銅線スクリーンは、薄い銅テープよりも終端が簡単で、短絡耐性が優れています。
• 外装シース材質 – PE は丈夫で耐湿性があります。 PVC は難燃性を発揮します。生物学的攻撃の危険性がある田舎や熱帯地域では、特別な防シロアリおよび抗齧歯動物化合物が必要です。

水の浸入は、地下ケーブルの故障の最も一般的な原因の 1 つです。湿気と電気的ストレスが組み合わさると、XLPE 内に水トリーが発生し、長年にわたって成長し、最終的には故障を引き起こす可能性があります。そのため、多くの公共施設では、直接埋設回路に放射状の防水バリア、または少なくとも防水シースが必要です。

シロアリおよび齧歯動物耐性のある電源ケーブル このケーブルは、シロアリや齧歯動物による生物学的損傷に耐える環境に優しいシース素材で設計されており、過酷な地下または頭上の環境でも長期の信頼性を保証します。シロアリ耐性、げっ歯類耐性、またはそれらを組み合わせた保護からお選びください。 製品を見る→

インストールと保護のガイドライン

しっかりした造りでも 高圧地下ケーブル 取り付けが不十分だとすぐに故障する可能性があります。最も信頼性の高いインストールは、いくつかの基本的な実践に従っています。

• 底部が滑らかで遮蔽された安定した溝にケーブルを置きます。
• 砂やリーンコンクリートなど、熱抵抗の低い敷材を使用してください。
• アイやジョイントを引っ張る際には、必要な最小曲げ半径を維持してください。
• 適切な引っ張りグリップとケーブル ローラーを使用して、引っ張り張力を制限します。
• 回路を保護タイル、警告テープ、またはその両方で覆います。
• 将来の発掘のために正確なルートと深さを記録します。

このような対策により、機械的ストレスが制限され、熱放散が改善され、多くのネットワークにおける地下ケーブル障害の主な原因となっている第三者による掘削による損傷の可能性が減少します。

テストと品質保証

テストは工場で開始され、ケーブルが通電されるまで継続されます。 XLPE 絶縁を備えた高電圧地下ケーブルの場合、テストの範囲には、生産長さごとのルーチンテスト、注文のごく一部のサンプルテスト、設計を証明する型式テストが含まれます。絶縁体の小さな空隙でも動作中に破壊が始まる可能性があるため、部分放電の測定は特に重要です。

設置後、VLF または DC 耐量テストが必要な場合があります。 VLF テストは、サウンド ケーブルに損傷を与えることなく、使用条件に近い方法で絶縁にストレスを与えるため、最新の XLPE ケーブルに好まれています。これらのアクセサリは共通の弱点となるため、現場テストは多くの場合、ジョイントや終端まで拡張されます。

所有者と請負業者は、文書化されたテスト結果を要求し、ケーブルの製造元が関連する認証を取得していることを確認する必要があります。サードパーティ 製品認証 ISO 9001 などのシステム認証は、サプライヤーを評価するための有用な基準となります。

適切なケーブルとサプライヤーの選択

高電圧の地下ケーブルを選択することは、リスク管理の演習となります。最初のステップは、公称電圧、障害レベル、予想負荷、周囲土壌温度、熱抵抗率、配線長などのシステム パラメーターを収集することです。次に、導体材料のオプションを比較します。銅は同じ直径でも電流容量が増加しますが、コストがかかります。アルミニウムは軽量で低コストですが、同じ電流容量を得るにはより大きな断面積が必要です。

その他の要因としては、シースの材質、止水層の有無、ケーブルのパッケージングとドラムの長さ、接合部を最小限に抑えるために長い連続長さを供給できるメーカーの能力などが挙げられます。ケーブルの接合部が 1 つ少ないと、設置にかかる時間が短縮され、将来の故障箇所が減少します。また、サプライヤーが完全なトレーサビリティ ファイル (材料証明書、定期テスト報告書、取り付け説明書など) を提供できるかどうかも確認したいと考えています。

購入の決定は、初期価格だけでなく、ライフサイクルコストと技術的パフォーマンスに基づいて行う必要があります。電気的および機械的トレードオフの詳細については、この簡潔なガイドを参照してください。 電源ケーブルの選択 主要なポイントをカバーしています。

信頼性の高い高電圧地下ケーブル回路は、単一のスマート コンポーネントによって作成されるわけではありません。これらは、クリーンなケーブル設計、高品質の製造、正しい電圧クラス、管理された設置の相互作用から生まれます。システムの電圧と負荷から始めて、ルートの絶縁体とシースを選択し、ケーブルが使用可能な状態であることを証明するテストと文書で終了します。これらすべての要素のバランスをとることで、ネットワーク所有者は数十年間安全に動作する地下フィーダーを作成できます。