電力工学におけるケーブル設置に関する知識の概要

電力供給システムの運用品質、安全性、信頼性は、電線・ケーブル自体の品質だけでなく、ケーブル付属品や線路の施工品質にも依存します。

1. ケーブル敷設方法

ケーブル敷設方法には、直接埋設、管路敷設、浅溝敷設、ケーブル溝敷設、ケーブルトンネル敷設、架空敷設などがあります。各方法には長所と短所があります。一般的に、都市開発計画、既存建物の密度、ケーブル線路長、敷設ルート数、周辺環境への影響などを考慮する必要があります。技術的には、ケーブルトンネル敷設およびケーブル溝敷設は、ケーブルの施工、保守、点検に便利です。一部の先進国では、都市開発中に共同溝が計画されています。実際の運用では、共同溝は効果的に機能し、重複投資や道路掘削を大幅に削減することが示されています。ただし、初期投資が大きく、材料費も高くなります。中国では、様々な制約から、この敷設方法はほとんど使用されていません。これに対し、直接埋設および浅溝敷設はより経済的な方法です。直接埋設は最も経済的で広く使用されている方法であり、郊外や車両交通が少ない場所に適しています。しかし、ケーブルの保守や点検には不向きです。ケーブル障害が発生した場合、たとえ試験装置で障害点が見つかったとしても、再びケーブル溝を掘削する必要があり、非常に不便です。したがって、ケーブル敷設方法の選択は、実際の状況、プロジェクト要件、環境特性、ケーブルの種類と数量を考慮する必要があります。運用信頼性、保守の容易さ、技術的・経済的な合理性をバランスさせ、将来を見据えたアプローチを取るべきです。

2. ケーブル選定

一般的な電力ケーブルには、油入ケーブル、PVC絶縁ケーブル、架橋ポリエチレンケーブルなどがあります。用途に応じて、様々な特殊ケーブルに拡張されます。現在、生産技術およびプロセスの進歩に伴い、架橋ポリエチレンケーブルが最も広く使用されています。ケーブルを選定する際には、使用環境や条件などを考慮し、具体的な状況に基づいて選択する必要があります。パイプライン、鉄道、道路、通信ケーブルとの交差を最小限に抑える努力をすべきです。直接埋設または浅溝敷設の場合は、鋼帯装甲ケーブルを検討すべきです。

3. ケーブル断面積の選定

ケーブル断面積の選択は、投資コスト、線路損失、電圧品質、ケーブル寿命に関連します。断面積が小さすぎると、電圧品質が低下し、線路損失が増加する可能性があります。逆に、断面積が大きすぎると、初期投資が増加します。したがって、負荷予測結果と開発計画に基づいて、最大運転電流下でのケーブルのコア温度要件、電圧降下要件、および最大短絡電流下での熱安定性要件を満たす適切な断面積を選択する必要があります。負荷予測の困難さと不正確さを考慮すると、ケーブル断面積の選択は、都市中低圧配電網改造技術ガイドラインおよび都市電力網計画ガイドラインにも準拠する必要があります。

三相四線式低圧配電網では、中性線断面積の選定も考慮する必要があります。公共低圧網では、ユーザーの影響が大きいため、三相負荷のバランスを制御することは困難です。電圧品質を改善し、線路損失を削減するために、中性線の断面積は相線と同じにする必要があります。

4. ケーブル網とケーブル網自動化

配電網における電力ケーブルの採用が増加するにつれて、配電網はケーブル網と架空線網（ハイブリッド架空・ケーブル網を含む）に分けられます。都市中低圧配電網改造技術ガイドラインの実施状況と補足意見も、ケーブル配電網の自動化に関する要件を規定しています。したがって、配電網エリアでケーブル網を実装する際には、配電自動化の要件に沿った新技術と設備を採用する必要があります。条件が許す場合は、自動化パイロットプロジェクトを検討すべきです。条件がまだ成熟していない場合でも、将来の自動化の基盤を築くために、十分な柔軟性を持つ設備選定を行うべきです。

5. 電力ケーブル施工における注意点

1. 大電流電力ケーブルによる渦電流の問題

   電力ケーブル施工中、架空敷設の場合、鋼鉄製サポート、鋼鉄製保護管、またはケーブルクランプが使用されることがあります。電力ケーブルの周りに鋼鉄（鉄）の閉ループが形成されると、特に大電流電力ケーブルシステムでは渦電流が大きくなり、渦電流が発生する可能性があります。電力ケーブル敷設中、渦電流を避けるために、ケーブルの周りに鋼鉄（鉄）の閉ループが形成されないように対策を講じる必要があります。

2. ケーブル曲げによる機械的損傷

   電力ケーブルは外径が大きいため、輸送や敷設が困難であり、ケーブルには曲げ半径に関する厳しい要件があります。敷設中、過度の曲げ角度は導体の内部機械的損傷を引き起こす可能性があります。このような損傷はケーブルの絶縁強度を低下させ、障害につながる可能性があります。ある事例では、ケーブルヘッドの製造時に3本のケーブルヘッドの長さが同じであったため、敷設中にケーブルヘッドの故障が発生しました。機器への接続時、地形の制約により中央相のケーブルヘッドが長くなり、アーチ状になって根元で放電損傷を引き起こしました。中央相のケーブルヘッドの接続を適切に短縮する対策が講じられ、3本のケーブルヘッドすべてが外力から解放されました。実際の運用では、このアプローチがうまく機能することが示されています。したがって、ケーブル敷設中、ケーブルへのねじり応力を最小限に抑える必要があります。曲げたり、たるみを持たせたりする際は、ケーブルが内部機械的損傷を受けないように、自然な曲線に沿ってケーブルを配置する必要があります。

3. 電力ケーブルの防湿

   運用経験によると、中低圧電力ケーブルの障害のほとんどは中間接続部と終端部で発生しており、多くの場合、シール不良や湿気の侵入が原因で絶縁強度が低下しています。中低圧電力ケーブル網は通常、樹状の電力供給構造を使用しているため、ケーブル終端部の数が多くなります。したがって、ケーブル終端部と中間接続部の適切なシールを確保することは、ケーブルの安全で信頼性の高い運用を保証するための主要な対策の1つです。

4. 中低圧電力ケーブルの接地問題

   公共の中低圧電力ケーブル網では、三相負荷の不均衡により、金属シース付きケーブルを使用する場合、金属シースの接地を考慮する必要があります。金属シースの接地されていない任意の点の誘導電圧は100Vを超えてはなりません。中低圧ケーブル網では、すべてのケーブル接続部に接地電極（グリッド）を設置し、金属シースを確実に接地することが推奨されます。

6. 品質検査

• ケーブルは整然と配置され、明確にラベリングされている。

• 接続部の製造は基準に準拠している。

• 防火シーリングは密閉され、安全である。

• 試験記録は完全である。

7. 一般的な問題と解決策

8. 関連基準および仕様

• GB 50168: 電気設備工事ケーブル線路の建設および受入コード

• GB 50217: 電力ケーブル工学設計コード

• DL/T 5161: 電気設備工事の品質検査および評価仕様

注意:ケーブル敷設は専門的な作業であり、認定された専門家が安全作業手順を厳守して行う必要があります！