電験3種「電力」のポイント その21 地中送電(ケーブル送電)

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電験3種「電力」のお勉強21回目のテーマは「地中送電(ケーブル送電)」です。

 

電力ケーブルの布設方式

電力ケーブルの布設方式には、「直接埋設式」「管路式」「暗きょ式」があります。

直接埋設式は、布設工事費用が最も安いのが特徴ですが、保守点検がしづらく、事故復旧に時間がかかります主流となっている布設方式は、管路式、暗きょ式です。

 

暗きょ式の特徴

暗きょ式は管路式と比較して、ケーブルの熱放散が良好で、許容電流を高くとることが可能です。

暗きょ式は、布設工事費も高くなりますが、保守点検が容易かつ防護性が良いので、高圧送電にも適します。

 

管路式の特徴

管路式ではケーブルの保守点検をマンホールで行います。

管路式では、一般にケーブルの接続をマンホールで行うので、布設設計や工事の自由度に制約が生じることがあります。

 

電力ケーブルの種類

主な電力ケーブルには、CVケーブル、OFケーブルがあります。

CVケーブルは架橋ポリエチレンを絶縁体とし、OFケーブルはケーブル内に絶縁油が流れる通路があります。CVTケーブルは、単心のCVケーブル3本をよりあわせたもので、許容電流が大きいのが特徴です。

 

ケーブル送電によって発生する損失

ケーブル送電によって発生する損失には、抵抗損誘電体損シース損があります。

送電線路において電力の一部は熱として失われますが、電力ケーブルの場合では、導体内で発生するジュール熱による損失(抵抗損)の他にも、誘電体損、シース損と呼ばれる損失が発生します。

ここで「誘電体」とは、ケーブルを覆っている絶縁体の事を指し、誘電体損は絶縁体内部で発生する損失となります。
シース損とは、ケーブル全体を覆う金属シースに誘導される電流によって生じる損失をいいます。

これらの損失は発熱を伴い、ケーブルの温度を上昇させ、その結果としてケーブルの許容電流が小さくなります。
ここで許容電流とは、ケーブルに流すことのできる電流の大きさの限界を指します。

許容電流を大きくするには、損失を低減させるか、発生する熱を除去するなどの対策を講ずる必要があります。

【参考】
CVケーブルの最高許容温度は90℃とされており、OFケーブルでは80℃とされています。

 

ケーブル送電と静電容量

ケーブル送電においてはケーブルの静電容量による影響が大きくなります。

ケーブル送電では、線間距離や対地間距離が小さく、その間が絶縁物で満たされているという条件から、架空送電線と比較すると静電容量が非常に大きくなり、ケーブルに流れる充電電流による影響が大きくなります。

高電圧になるほど、充電電流の影響によって有効送電容量が減少して、有効送電容量がゼロになる距離が短くなります。

ここで有効送電容量がゼロになるとは、充電電流だけで許容電流になることを指します。

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