電源ケーブル選択ガイド:安全性の向上とコストメリットの低減

要旨

電力システムの構築において、ケーブルの選定は電力供給の信頼性と耐用年数に直接影響する。本稿では、IEEE 835 規格と世界的な電力工学の実践経験に基づき、電流負荷計算、電圧整合原理、敷設シナリオの最適化、環境適応性の選択、経済性評価の 5 つの核心的側面を体系的に分析する。ABBやPrysmianといった国際的なメーカーの技術マニュアルを引用し、中国南方電力網の典型的な事例を組み合わせて、実用的な価値を持つ選定決定モデルを提供している。科学的な選定により、運転・保守コストを30%削減し、ケーブル寿命を40%延長することができる。

電源ケーブル

1.現在の負荷の正確な計算と動的計画

IEC 60287規格によると、導体の断面積は通電容量と熱安定性の2つの要件を満たす必要がある。工業団地プロジェクトを例にとると、動的負荷予測法によりピーク電流は385Aと計算される。GB50217「電力工学ケーブルの設計仕様」の付録Bの表を調べ、最終的に240mm²の銅心ケーブルを選択する。高調波電流(IEEE 519規格参照)の導体加熱への影響には特に注意が必要である。THD>15% の場合、断面を 10-15% だけ大きくする。

権威ある参考文献IEEE 835 ケーブル通電容量計算規格 https://standards.ieee.org/ieee/835/4311/

2.電圧レベルの正確なマッチングと絶縁体の選択

選定の合理性は、電圧降下の式ΔU=√3×I×(Rcosφ+Xsinφ)×Lによって検証される。35kV架橋ポリエチレンケーブルを例にとると、絶縁厚さは10.5mm以上(GB/T 12706.3参照)でなければならず、電界の均一な分布を確保するために3層共押し出しプロセスを使用する。イギリスのナショナル・グリッドの実践によると、中電圧ケーブルに半導電性シールド層を使用することで、部分放電を 70% 減少させることができる。

業界データ:世界の高圧ケーブル市場規模は前年比6.5%増加(データソース:Grand View Research) https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/medium-voltage-cables-market

3.敷設シナリオに対する差別化された対応戦略

- 直接埋設:直接埋設:機械的保護(亜鉛メッキ鋼帯アーマー)と防蟻処理(ナイロンシース)を考慮する必要がある:橋梁敷設:非磁性ステンレス鋼ワイヤーアーマーを使用する:橋梁敷設:非磁性ステンレス鋼ワイヤーアーマーを使用する(渦電流損失を低減) - 海底ケーブル:海底ケーブル:二層PEシース+鉛合金防水層設計

参考事例香港-珠海-マカオ橋では、敷設深さ40メートルの127/220kV架橋ポリエチレン海底ケーブルが使用されている。 https://www.nexans.cn/industrial-solutions/offshore-wind.html

4.環境適応性のための複合ソリューション

環境因子マッチングマトリックス:

環境パラメータ技術要件代表的な製品
高温 (>90°C)耐熱XLPE絶縁ダウレックス
低温 (<-40°C)エラストマーシースボレアリス
化学腐食フッ素樹脂製アウターシースデュポン テフロン® FEP
高湿度縦方向の遮水構造Prysmian HPT® テクノロジー

権威ある試験UL 1581耐候性認証規格 https://www.ul.com/services/wire-and-cable-testing

5.ライフサイクル経済評価モデル

LCC(ライフサイクルコスト)分析法を使用:

初期投資(資材+建設費)+運転・保守コスト(ロス+保守費)+故障コスト(停電ロス) 10kVラインとの比較:

モデルイニシャルコスト(CNY)年間損失(人民元)20年間の総コスト(人民元)
アルミコア 240mm²800,000120,0003,200,000
銅コア 150mm²950,00080,0002,550,000

 

業界レポート高品質ケーブルで線路損失を40%削減(国際銅協会データ) https://copperalliance.org/

概要

科学的なケーブル選定には、「技術-経済性-環境」の三次元意思決定システムの構築が必要である。導体仕様に合わせた正確な電流計算、電圧勾配に基づいた絶縁システムの選択、敷設シナリオに合わせた保護構造の最適化、環境特性に基づいた複合技術ソリューションの採用を通じて、最終的に LCC モデルによるフルサイクルコストの最適化が達成される。エンジニアリング部門は、選定決定支援システムを確立し、IEC、GB、IEEEなどの標準データベースを統合し、仮想検証のためにデジタルツイン技術を導入することを推奨する。