JP2000088666A - 地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置 - Google Patents
地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置Info
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- JP2000088666A JP2000088666A JP10257685A JP25768598A JP2000088666A JP 2000088666 A JP2000088666 A JP 2000088666A JP 10257685 A JP10257685 A JP 10257685A JP 25768598 A JP25768598 A JP 25768598A JP 2000088666 A JP2000088666 A JP 2000088666A
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- conductor
- pipe
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 地中に埋設された管路内の導体温度を高精度
で測定することができ、電力ケーブルの常時許容電流値
及び短時間許容電流値を可及的に増大させることができ
る地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 地中１に複数個の管路２が埋設されてお
り、その地中の土壌温度が地中１の複数の深さ位置につ
いて測定され、測定結果がパーソナルコンピュータ３に
入力されている。また、導体温度を測定しようとする管
路２内の温度が管路内に挿入した光ファイバ分布型温度
センサにより測定されて同様にコンピュータ３に入力さ
れている。更に、全ての管路２の通電電流値がコンピュ
ータ３に入力されている。
で測定することができ、電力ケーブルの常時許容電流値
及び短時間許容電流値を可及的に増大させることができ
る地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 地中１に複数個の管路２が埋設されてお
り、その地中の土壌温度が地中１の複数の深さ位置につ
いて測定され、測定結果がパーソナルコンピュータ３に
入力されている。また、導体温度を測定しようとする管
路２内の温度が管路内に挿入した光ファイバ分布型温度
センサにより測定されて同様にコンピュータ３に入力さ
れている。更に、全ての管路２の通電電流値がコンピュ
ータ３に入力されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は配電用変電所引出口
等の地中に埋設された管路内電力ケーブルの導体温度を
推定する方法及び装置に関し、特に電力ケーブルの常時
許容電流値及び短時間許容電流値を求めるために管路内
電力ケーブルの導体温度を測定する方法及び装置に関す
る。
等の地中に埋設された管路内電力ケーブルの導体温度を
推定する方法及び装置に関し、特に電力ケーブルの常時
許容電流値及び短時間許容電流値を求めるために管路内
電力ケーブルの導体温度を測定する方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電力ケーブルの導体温度及び許容電流の
計算方法は、日本電線工業会ＪＣＳ第１６８号Ｅに規定
されており、従来のこの規定に基づいて導体温度及び許
容電流が計算され、導体の温度監視が運用されている。
また、実線路の導体温度は把握されておらず、許容電流
値は裕度を見て計算されている。
計算方法は、日本電線工業会ＪＣＳ第１６８号Ｅに規定
されており、従来のこの規定に基づいて導体温度及び許
容電流が計算され、導体の温度監視が運用されている。
また、実線路の導体温度は把握されておらず、許容電流
値は裕度を見て計算されている。
【０００３】この場合に、許容導体温度及び許容電流値
は定常状態として計算されている。過渡状態での計算と
して短時間許容電流となる計算式があるが、実際には短
時間許容温度について、全線種について未だ確定した値
がなく、ＯＦケーブルで例えば２２０〜２７５ｋＶ級の
アルミニウム被覆ＯＦケーブル規格では、全使用期間中
３０００時間以内で９５℃としており、架橋ポリエチレ
ンケーブルでは現在の運用状況を勘案して３０日間の累
積時間１０時間以内で１０５℃として、その範囲内で運
用されている。
は定常状態として計算されている。過渡状態での計算と
して短時間許容電流となる計算式があるが、実際には短
時間許容温度について、全線種について未だ確定した値
がなく、ＯＦケーブルで例えば２２０〜２７５ｋＶ級の
アルミニウム被覆ＯＦケーブル規格では、全使用期間中
３０００時間以内で９５℃としており、架橋ポリエチレ
ンケーブルでは現在の運用状況を勘案して３０日間の累
積時間１０時間以内で１０５℃として、その範囲内で運
用されている。
【０００４】地中電力ケーブルの許容電流計算で必要と
なる土壌固有熱抵抗値ｇは１００が採用（地下１．５ｍ
程度）され、そして、多条布設となると、低減率η２の
値をかけ合わせることで土壌部の熱抵抗値としている。
なる土壌固有熱抵抗値ｇは１００が採用（地下１．５ｍ
程度）され、そして、多条布設となると、低減率η２の
値をかけ合わせることで土壌部の熱抵抗値としている。
【０００５】また、通電負荷については、過渡変化する
ものを定常状態として計算するために、損失率Ｌｆを用
いている。
ものを定常状態として計算するために、損失率Ｌｆを用
いている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
計算方法では、電力ケーブルの許容温度に対し、裕度を
みており、実際の許容電流値は、計算結果よりも多い。
計算方法では、電力ケーブルの許容温度に対し、裕度を
みており、実際の許容電流値は、計算結果よりも多い。
【０００７】また、従来の計算で使用する土壌固有熱抵
抗値は１００（℃・ｃｍ／Ｗ）とされており、実際には
布設場所の土質によって異なる。このため、従来の計算
方法では、この土壌部の熱定数が各測定現場に適合した
値となっていない。
抗値は１００（℃・ｃｍ／Ｗ）とされており、実際には
布設場所の土質によって異なる。このため、従来の計算
方法では、この土壌部の熱定数が各測定現場に適合した
値となっていない。
【０００８】更に、常時許容電流値は一定電流を通電
し、導体温度が許容温度（ＣＶケーブル９０℃、ＯＦケ
ーブル８０℃）に達するような通電電流値である。しか
し、実線路での負荷は刻々と変動している。この負荷状
態において、許容温度に達する通電電流値は、当然通電
時間を長くとると電流値は低くなり、通電時間を短くと
ると電流値は高くなるが、従来の計算方法では正確な過
渡状態での計算を行うことはできない。このように、従
来方法では、導体温度を正確に求めることができなかっ
た。
し、導体温度が許容温度（ＣＶケーブル９０℃、ＯＦケ
ーブル８０℃）に達するような通電電流値である。しか
し、実線路での負荷は刻々と変動している。この負荷状
態において、許容温度に達する通電電流値は、当然通電
時間を長くとると電流値は低くなり、通電時間を短くと
ると電流値は高くなるが、従来の計算方法では正確な過
渡状態での計算を行うことはできない。このように、従
来方法では、導体温度を正確に求めることができなかっ
た。
【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、地中に埋設された管路内の導体温度を高精
度で測定することができ、電力ケーブルの常時許容電流
値及び短時間許容電流値を可及的に増大させることがで
きる地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装
置を提供することを目的とする。
のであって、地中に埋設された管路内の導体温度を高精
度で測定することができ、電力ケーブルの常時許容電流
値及び短時間許容電流値を可及的に増大させることがで
きる地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装
置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る地中管路内
電力ケーブルの導体温度計算方法は、地中に埋設された
管路内電力ケーブルの導体温度を推定する方法におい
て、導体温度を求めるべき目標管路内部の温度、土壌の
温度及び全ての管路の通電電流値を測定する工程と、管
路サイズ及び管路内布設位置と土壌熱抵抗値とを基にケ
ネリーの式から管路の環境からの周囲の熱影響を求める
と共に各管路の前記通電電流値から導体の熱流値を求め
ることにより前記目標管路近傍の土壌温度変化ΔＴを求
める工程と、基底温度ＴｅとΔＴとから計算上の土壌温
度Ｔｄを求める工程と、この土壌温度Ｔｄと目標管路内
の導体の熱流値とから導体温度を含む解析モデルに従っ
て管路内の温度を算出する工程と、この管路内温度の計
算値と前記管路内温度の実測値とを比較する工程とを有
し、比較結果が一致する場合は前記解析モデルに使用し
た導体温度を導体温度の目標計算値として出力し一致し
ない場合は前記土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び計算に使
用する熱定数を見直した後再計算することを特徴とす
る。
電力ケーブルの導体温度計算方法は、地中に埋設された
管路内電力ケーブルの導体温度を推定する方法におい
て、導体温度を求めるべき目標管路内部の温度、土壌の
温度及び全ての管路の通電電流値を測定する工程と、管
路サイズ及び管路内布設位置と土壌熱抵抗値とを基にケ
ネリーの式から管路の環境からの周囲の熱影響を求める
と共に各管路の前記通電電流値から導体の熱流値を求め
ることにより前記目標管路近傍の土壌温度変化ΔＴを求
める工程と、基底温度ＴｅとΔＴとから計算上の土壌温
度Ｔｄを求める工程と、この土壌温度Ｔｄと目標管路内
の導体の熱流値とから導体温度を含む解析モデルに従っ
て管路内の温度を算出する工程と、この管路内温度の計
算値と前記管路内温度の実測値とを比較する工程とを有
し、比較結果が一致する場合は前記解析モデルに使用し
た導体温度を導体温度の目標計算値として出力し一致し
ない場合は前記土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び計算に使
用する熱定数を見直した後再計算することを特徴とす
る。
【００１１】本発明に係る地中管路内電力ケーブルの導
体温度計算方法において、前記Ｔｄは一日単位で計算す
ることが好ましく、前記管路内温度の計算は、導体温度
Ｔｃと、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の管路表面温度
Ｔｓと、土壌温度Ｔｄと、導体と前記管路内温度の測定
装置との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装置と管路外面
との間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と前記土壌温度
の計算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基に、熱等価回路
により前記導体の温度を算出することができる。
体温度計算方法において、前記Ｔｄは一日単位で計算す
ることが好ましく、前記管路内温度の計算は、導体温度
Ｔｃと、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の管路表面温度
Ｔｓと、土壌温度Ｔｄと、導体と前記管路内温度の測定
装置との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装置と管路外面
との間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と前記土壌温度
の計算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基に、熱等価回路
により前記導体の温度を算出することができる。
【００１２】本発明に係る地中管路内電力ケーブルの導
体温度計算装置は、地中に埋設された管路内電力ケーブ
ルの導体温度を推定する装置において、導体温度を求め
るべき目標管路内部の温度、土壌の温度及び全ての管路
の通電電流値を測定する手段と、管路サイズ及び管路内
布設位置と土壌熱抵抗値とを基にケネリーの式から管路
の環境からの周囲の熱影響を求める手段と、各管路の前
記通電電流値から導体の熱流値を求める手段と、前記環
境からの周囲の熱影響と前記熱流値とから前記目標管路
近傍の土壌温度変化ΔＴを求める手段と、基底温度Ｔｅ
とΔＴとから計算上の土壌温度Ｔｄを求める手段と、こ
の土壌温度Ｔｄと目標管路内の導体の熱流値とから導体
温度Ｔｃを含む解析モデルに従って管路内の温度を算出
する手段と、この管路内温度の計算値と前記管路内温度
の実測値とを比較し比較結果が一致する場合は前記解析
モデルに使用した導体温度を導体温度の目標計算値とし
て出力し一致しない場合は非一致信号を出力する比較手
段と、を有し、前記非一致信号が出力された場合に、前
記土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び計算に使用する熱定数
を見直した後再計算することを特徴とする。
体温度計算装置は、地中に埋設された管路内電力ケーブ
ルの導体温度を推定する装置において、導体温度を求め
るべき目標管路内部の温度、土壌の温度及び全ての管路
の通電電流値を測定する手段と、管路サイズ及び管路内
布設位置と土壌熱抵抗値とを基にケネリーの式から管路
の環境からの周囲の熱影響を求める手段と、各管路の前
記通電電流値から導体の熱流値を求める手段と、前記環
境からの周囲の熱影響と前記熱流値とから前記目標管路
近傍の土壌温度変化ΔＴを求める手段と、基底温度Ｔｅ
とΔＴとから計算上の土壌温度Ｔｄを求める手段と、こ
の土壌温度Ｔｄと目標管路内の導体の熱流値とから導体
温度Ｔｃを含む解析モデルに従って管路内の温度を算出
する手段と、この管路内温度の計算値と前記管路内温度
の実測値とを比較し比較結果が一致する場合は前記解析
モデルに使用した導体温度を導体温度の目標計算値とし
て出力し一致しない場合は非一致信号を出力する比較手
段と、を有し、前記非一致信号が出力された場合に、前
記土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び計算に使用する熱定数
を見直した後再計算することを特徴とする。
【００１３】この本発明に係る地中管路内電力ケーブル
の導体温度計算方法又は装置において、前記Ｔｄは一日
単位で計算することが好ましく、前記管路内温度の計算
は、導体温度Ｔｃと、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の
管路表面温度Ｔｓと、土壌温度Ｔｄと、導体と前記管路
内温度の測定装置との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装
置と管路外面との間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と
前記土壌温度の計算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基
に、熱等価回路により前記導体の温度を算出することが
できる。
の導体温度計算方法又は装置において、前記Ｔｄは一日
単位で計算することが好ましく、前記管路内温度の計算
は、導体温度Ｔｃと、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の
管路表面温度Ｔｓと、土壌温度Ｔｄと、導体と前記管路
内温度の測定装置との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装
置と管路外面との間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と
前記土壌温度の計算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基
に、熱等価回路により前記導体の温度を算出することが
できる。
【００１４】本発明においては、測定対象の目標管路の
周囲の熱の影響による温度上昇を例えば一日単位で計算
し、その期間においては定常状態であるとしてケネリー
の式により熱的影響による温度上昇を算出し、この温度
上昇を土壌部が各深さ毎に本来持っている基底温度Ｔｅ
に加算して土壌温度Ｔｄ＝Ｔｅ＋ΔＴを求めるので、極
めて高精度で導体温度を算出することができる。
周囲の熱の影響による温度上昇を例えば一日単位で計算
し、その期間においては定常状態であるとしてケネリー
の式により熱的影響による温度上昇を算出し、この温度
上昇を土壌部が各深さ毎に本来持っている基底温度Ｔｅ
に加算して土壌温度Ｔｄ＝Ｔｅ＋ΔＴを求めるので、極
めて高精度で導体温度を算出することができる。
【００１５】本発明は既設の地中管路内電力ケーブルの
効率的運用を図ることができる。また、この発明は、地
中管路、特に多条布設区間においても任意の管路内電力
ケーブルの導体温度及び許容電流値を例えば一日単位の
リアルタイムで求めることができ、電力ケーブルの温度
上昇の予測監視を可能とする。
効率的運用を図ることができる。また、この発明は、地
中管路、特に多条布設区間においても任意の管路内電力
ケーブルの導体温度及び許容電流値を例えば一日単位の
リアルタイムで求めることができ、電力ケーブルの温度
上昇の予測監視を可能とする。
【００１６】更に、算出プログラムに必要となる管路内
温度の測定には数ｍ間隔に撚り合わせた熱電対とか、光
ファイバ分布型温度センサを使用することができるた
め、従来把握が難しかった管路長手方向の熱的に厳しい
ホットポイントを容易に把握でき、同ポイントで各推定
を行うことができる。
温度の測定には数ｍ間隔に撚り合わせた熱電対とか、光
ファイバ分布型温度センサを使用することができるた
め、従来把握が難しかった管路長手方向の熱的に厳しい
ホットポイントを容易に把握でき、同ポイントで各推定
を行うことができる。
【００１７】更にまた、土壌条件が異なる各現場に合っ
た推定及び季節変動に合った推定を行うことができる点
も特徴の１つで、従来の技術に比べて測定現場の如何に
拘わらず、導体温度を算出することができる。
た推定及び季節変動に合った推定を行うことができる点
も特徴の１つで、従来の技術に比べて測定現場の如何に
拘わらず、導体温度を算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図１は本発明の実施例における入力データを示
す模式図、図２は計算の解析モデルを示す図、図３は同
じくその熱等価回路、図４は計算ロジックを示すフロー
チャート図である。
明する。図１は本発明の実施例における入力データを示
す模式図、図２は計算の解析モデルを示す図、図３は同
じくその熱等価回路、図４は計算ロジックを示すフロー
チャート図である。
【００１９】図１に示すように、地中１に複数個の管路
２が埋設されており、その地中の土壌温度が地中１の複
数の深さ位置について測定され、測定結果がパーソナル
コンピュータ３に入力されている。また、導体温度を測
定しようとする管路２内の温度が管路内に挿入した光フ
ァイバ分布型温度センサにより測定されて同様にコンピ
ュータ３に入力されている。更に、全ての管路２の通電
電流値がコンピュータ３に入力されている。
２が埋設されており、その地中の土壌温度が地中１の複
数の深さ位置について測定され、測定結果がパーソナル
コンピュータ３に入力されている。また、導体温度を測
定しようとする管路２内の温度が管路内に挿入した光フ
ァイバ分布型温度センサにより測定されて同様にコンピ
ュータ３に入力されている。更に、全ての管路２の通電
電流値がコンピュータ３に入力されている。
【００２０】図２に示す解析モデルは導体温度を測定し
ようとする管路２の近傍を示すものであり、Ｔｃはその
導体温度、Ｔｆは管路２内に挿入された光ファイバの温
度であり、Ｔｓは管路２の外面温度、Ｔｄは土壌温度で
ある。この管路内温度Ｔｆは例えば鉄製パイプ等からな
る管路内の空気の温度に近いものである。この図２に示
す解析モデルは、図３に示すように、抵抗及びコンデン
サからなる熱等価回路で表される。この熱等価回路にお
いて、Ｗｃは導体損失であり、Ｃｃは電力ケーブルの熱
容量、Ｃｆは光ケーブルの熱容量、Ｃｓは土壌の熱容量
である。また、Ｉｃ、Ｉｆ、Ｉｓは夫々電力ケーブル、
光ケーブル、土壌の各部分の熱流である。更にまた、Ｔ
ｅは土壌の基底温度であり、ＲｃｆはＴｃ−Ｔｆ間の熱
抵抗、ＲｆｓはＴｆ−Ｔｓ間の熱抵抗、ＲｓｄはＴｓ−
Ｔｄ間の熱抵抗、ＲｄｅはＴｄ−Ｔｅ間の熱抵抗であ
る。この熱等価回路から下記微分方程式が成立する。
ようとする管路２の近傍を示すものであり、Ｔｃはその
導体温度、Ｔｆは管路２内に挿入された光ファイバの温
度であり、Ｔｓは管路２の外面温度、Ｔｄは土壌温度で
ある。この管路内温度Ｔｆは例えば鉄製パイプ等からな
る管路内の空気の温度に近いものである。この図２に示
す解析モデルは、図３に示すように、抵抗及びコンデン
サからなる熱等価回路で表される。この熱等価回路にお
いて、Ｗｃは導体損失であり、Ｃｃは電力ケーブルの熱
容量、Ｃｆは光ケーブルの熱容量、Ｃｓは土壌の熱容量
である。また、Ｉｃ、Ｉｆ、Ｉｓは夫々電力ケーブル、
光ケーブル、土壌の各部分の熱流である。更にまた、Ｔ
ｅは土壌の基底温度であり、ＲｃｆはＴｃ−Ｔｆ間の熱
抵抗、ＲｆｓはＴｆ−Ｔｓ間の熱抵抗、ＲｓｄはＴｓ−
Ｔｄ間の熱抵抗、ＲｄｅはＴｄ−Ｔｅ間の熱抵抗であ
る。この熱等価回路から下記微分方程式が成立する。
【００２１】
【数１】Ｔｅ−Ｔｄ＝（ｑｃ／Ｃｃ）＝Rad・Ｉｓ＋Ｒ
ｆｓ・Ｉｆ＋Ｒｃｆ・Ｉｃ Ｔｆ−Ｔｄ＝ｑｆ／Ｃｆ＝Ｒｓｄ・Ｉｓ＋Ｒｆｓ・Ｉｆ Ｔｓ−Ｔｄ＝ｑｓ／Ｃｓ＝Ｒｓｄ・Ｉｓ Ｗｃ＝ｄｑｃ／ｄｔ＋Ｉｃ Ｉｃ＝ｄｑｆ／ｄｔ＋Ｉｆ Ｉｆ＝ｄｑｓ／ｄｔ＋Ｉｓ これらの微分方程式から、下記数式２にて示す差分近似
方程式が得られる。
ｆｓ・Ｉｆ＋Ｒｃｆ・Ｉｃ Ｔｆ−Ｔｄ＝ｑｆ／Ｃｆ＝Ｒｓｄ・Ｉｓ＋Ｒｆｓ・Ｉｆ Ｔｓ−Ｔｄ＝ｑｓ／Ｃｓ＝Ｒｓｄ・Ｉｓ Ｗｃ＝ｄｑｃ／ｄｔ＋Ｉｃ Ｉｃ＝ｄｑｆ／ｄｔ＋Ｉｆ Ｉｆ＝ｄｑｓ／ｄｔ＋Ｉｓ これらの微分方程式から、下記数式２にて示す差分近似
方程式が得られる。
【００２２】
【数２】Ｃｃ・｛Ｔｃ（ｔ＋Δｔ）−Ｔｃ（ｔ）｝／Δ
ｔ＝Ｗｃ−｛Ｔｃ（ｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Ｒｃｆ Ｃｆ・｛Ｔｆ（ｔ＋Δｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Δｔ＝｛Ｔ
ｃ（ｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Ｒｃｆ−｛Ｔｆ（ｔ）−Ｔｓ
（ｔ）｝／Ｒｆｓ Ｃｆ・｛Ｔｓ（ｔ＋Δｔ）−Ｔｓ（ｔ）｝／Δｔ＝｛Ｔ
ｆ（ｔ）−Ｔｓ（ｔ）｝／Ｒｆｓ−｛Ｔｓ（ｔ）−Ｔ
ｄ｝／Ｒｓｄ これらの差分近似方程式には、目標管路の導体温度Ｔｃ
が含まれる。
ｔ＝Ｗｃ−｛Ｔｃ（ｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Ｒｃｆ Ｃｆ・｛Ｔｆ（ｔ＋Δｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Δｔ＝｛Ｔ
ｃ（ｔ）−Ｔｆ（ｔ）｝／Ｒｃｆ−｛Ｔｆ（ｔ）−Ｔｓ
（ｔ）｝／Ｒｆｓ Ｃｆ・｛Ｔｓ（ｔ＋Δｔ）−Ｔｓ（ｔ）｝／Δｔ＝｛Ｔ
ｆ（ｔ）−Ｔｓ（ｔ）｝／Ｒｆｓ−｛Ｔｓ（ｔ）−Ｔ
ｄ｝／Ｒｓｄ これらの差分近似方程式には、目標管路の導体温度Ｔｃ
が含まれる。
【００２３】次に、本実施例の動作について、図４のフ
ローチャート図を参照して説明する。各データはコンピ
ュータ３に入力され、コンピュータ３にて計算が行われ
る。先ず、各管路の通電電流値から各管路内の導体の熱
流値を算出する（ステップＳ１、Ｓ２）。
ローチャート図を参照して説明する。各データはコンピ
ュータ３に入力され、コンピュータ３にて計算が行われ
る。先ず、各管路の通電電流値から各管路内の導体の熱
流値を算出する（ステップＳ１、Ｓ２）。
【００２４】また、管路サイズ及び管路布設位置と、土
壌熱抵抗値とから、ケネリーの式に従って、管路の環境
からの周囲の熱影響を求める（ステップＳ３）。
壌熱抵抗値とから、ケネリーの式に従って、管路の環境
からの周囲の熱影響を求める（ステップＳ３）。
【００２５】以下、ケネリーの式について説明する。ケ
ネリーの式は電磁気学の電気映像法に基づいている。静
電界は境界での条件により定まるから、与えられた場合
の何かを取り除く代わりに、もとの場合の境界条件と同
じ境界条件が成り立つような補助の電荷を仮想してそれ
に置き換え（鏡の虚像）て、もとの場合と同じ電界が得
られる。これを地中管路に適用したものがケネリーの式
である。図８はこのモデルを示す図である。この場合
に、静電界にあたるものが１日単位に定常状態としてい
る熱流であり、境界面は地表面である。図８から、下記
数式３が得られる。
ネリーの式は電磁気学の電気映像法に基づいている。静
電界は境界での条件により定まるから、与えられた場合
の何かを取り除く代わりに、もとの場合の境界条件と同
じ境界条件が成り立つような補助の電荷を仮想してそれ
に置き換え（鏡の虚像）て、もとの場合と同じ電界が得
られる。これを地中管路に適用したものがケネリーの式
である。図８はこのモデルを示す図である。この場合
に、静電界にあたるものが１日単位に定常状態としてい
る熱流であり、境界面は地表面である。図８から、下記
数式３が得られる。
【００２６】
【数３】
【００２７】この数式３から、他管路からの熱影響ΔＴ
を計算する。但し、図８及び数式３において、ｄ７は管
路内径（ｍｍ）、ｇは土壌を平均した固有熱抵抗（℃・
ｃｍ／Ｗ）、Ｌｍはｍ番目のケーブルの地表面からケー
ブル中心までの深さ（ｍｍ）、Ｍｃは管路布設における
１孔中のケーブル条数、Ｘｍは基準ケーブルとｍ番目の
ケーブルとの中心距離（ｍｍ）、ηは土壌熱抵抗の低減
率、racは交流導体抵抗（Ω／ｃｍ）である。その結
果、各管路毎の土壌温度は１日単位に下記数式４により
計算される。
を計算する。但し、図８及び数式３において、ｄ７は管
路内径（ｍｍ）、ｇは土壌を平均した固有熱抵抗（℃・
ｃｍ／Ｗ）、Ｌｍはｍ番目のケーブルの地表面からケー
ブル中心までの深さ（ｍｍ）、Ｍｃは管路布設における
１孔中のケーブル条数、Ｘｍは基準ケーブルとｍ番目の
ケーブルとの中心距離（ｍｍ）、ηは土壌熱抵抗の低減
率、racは交流導体抵抗（Ω／ｃｍ）である。その結
果、各管路毎の土壌温度は１日単位に下記数式４により
計算される。
【００２８】
【数４】
【００２９】そして、このケネリーの式により求めた熱
影響と、全ての管路の熱流値とから、周囲からの熱影響
による目標管路（測定対象の管路）の周囲の土壌温度の
上昇分ΔＴを求める（ステップＳ４）。そして、基底温
度の定数ＴｅとΔＴとを加算して、計算上の土壌温度Ｔ
ｄを算出する（ステップＳ５）。
影響と、全ての管路の熱流値とから、周囲からの熱影響
による目標管路（測定対象の管路）の周囲の土壌温度の
上昇分ΔＴを求める（ステップＳ４）。そして、基底温
度の定数ＴｅとΔＴとを加算して、計算上の土壌温度Ｔ
ｄを算出する（ステップＳ５）。
【００３０】このＴｄと、導体温度を測定しようとする
目標管路の熱流値と、各熱定数（熱抵抗、熱容量）とか
ら、数式２に基づいて、目標管路の管路内温度Ｔｆを算
出する（ステップＳ６）。この管路内温度の計算値と、
管路内温度の実測値とを比較し（ステップＳ７）、両者
が一致する場合は、その差分法による計算工程（ステッ
プＳ６）で使用した土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び各種
熱定数を使用して、数式２の差分式から導体温度Ｔｃを
算出し、これを導体温度Ｔｃの計算値として出力する。
目標管路の熱流値と、各熱定数（熱抵抗、熱容量）とか
ら、数式２に基づいて、目標管路の管路内温度Ｔｆを算
出する（ステップＳ６）。この管路内温度の計算値と、
管路内温度の実測値とを比較し（ステップＳ７）、両者
が一致する場合は、その差分法による計算工程（ステッ
プＳ６）で使用した土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び各種
熱定数を使用して、数式２の差分式から導体温度Ｔｃを
算出し、これを導体温度Ｔｃの計算値として出力する。
【００３１】一方、計算値と実測値とが一致しない場合
は、土壌熱抵抗，基底温度Ｔｅ及び各計算にて使用した
各熱定数を見直し（ステップＳ８）、再度、周囲からの
熱影響による温度上昇ΔＴの算出（ステップＳ４）及び
差分法による管路内温度計算（ステップＳ６）を行い、
再度、得られた管路内温度計算値と実測値とを比較する
（ステップＳ７）。そして、両者が一致するまで計算を
繰り返し、一致した場合に、その土壌熱抵抗、基底温度
Ｔｅ及び各種熱定数を使用して、数式２の差分式から導
体温度Ｔｃを算出し、これを導体温度Ｔｃの計算値とし
て出力する。
は、土壌熱抵抗，基底温度Ｔｅ及び各計算にて使用した
各熱定数を見直し（ステップＳ８）、再度、周囲からの
熱影響による温度上昇ΔＴの算出（ステップＳ４）及び
差分法による管路内温度計算（ステップＳ６）を行い、
再度、得られた管路内温度計算値と実測値とを比較する
（ステップＳ７）。そして、両者が一致するまで計算を
繰り返し、一致した場合に、その土壌熱抵抗、基底温度
Ｔｅ及び各種熱定数を使用して、数式２の差分式から導
体温度Ｔｃを算出し、これを導体温度Ｔｃの計算値とし
て出力する。
【００３２】なお、土壌熱抵抗，基底温度Ｔｅ及び各熱
定数の見直しには、最小２乗法による算出を利用する。
また、土壌温度は例えば１日単位で設定する。
定数の見直しには、最小２乗法による算出を利用する。
また、土壌温度は例えば１日単位で設定する。
【００３３】このようにして、本実施例は、目標管路の
周囲の土壌温度を１日単位で設定することにより、経時
的に変化する目標管路の周囲の熱影響を１日単位のほぼ
リアルタイムで計算に取り込み、導体温度を推定するの
で、極めて高精度で導体温度を求めることができる。な
お、この土壌温度の設定間隔をより短時間とすることに
より、計算精度を高めることができるが、計算の負荷が
高くなるため、必要な計算精度に応じて設定間隔を決め
ればよい。
周囲の土壌温度を１日単位で設定することにより、経時
的に変化する目標管路の周囲の熱影響を１日単位のほぼ
リアルタイムで計算に取り込み、導体温度を推定するの
で、極めて高精度で導体温度を求めることができる。な
お、この土壌温度の設定間隔をより短時間とすることに
より、計算精度を高めることができるが、計算の負荷が
高くなるため、必要な計算精度に応じて設定間隔を決め
ればよい。
【００３４】そして、導体温度を高精度で推定できるの
で、これを基に、定常状態の常時許容電流及び短時間の
許容電流を高精度で設定することができる。図５は横軸
に時間をとり、縦軸に温度をとって、コンピュータ３に
て上述の如くして導体温度Ｔｃを算出した結果を管路内
温度Ｔｆと共に表示したものである。また、図６及び図
７は夫々常時許容電流及び短時間許容電流の経時変化を
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
ものである。
で、これを基に、定常状態の常時許容電流及び短時間の
許容電流を高精度で設定することができる。図５は横軸
に時間をとり、縦軸に温度をとって、コンピュータ３に
て上述の如くして導体温度Ｔｃを算出した結果を管路内
温度Ｔｆと共に表示したものである。また、図６及び図
７は夫々常時許容電流及び短時間許容電流の経時変化を
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
ものである。
【００３５】なお、本発明は地中管路埋設ケーブルであ
れば、配電ケーブルに限らず、超高圧ケーブルについて
も適用可能である。
れば、配電ケーブルに限らず、超高圧ケーブルについて
も適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
地中の多条布設管路内電力ケーブルにおいて、周囲から
受ける熱影響を考慮し、各管路に合った土壌温度及び計
算に必要な各部熱定数を最適値として求めることより、
実態に合った導体温度を高精度で計算することができ
る。従って、電力ケーブルの常時許容電流値及び短時間
許容電流値を可及的に増大させることができる。また、
本発明においては、数日間にわたる導体温度の計算シミ
ュレーションを行うことができる。更に、本発明によれ
ば、短時間許容電流を任意の管路について各現場にあっ
た値として計算できるので、地中管路内電力ケーブル
を、条件が異なる各現場に適合して導体温度監視を行う
ことができる。
地中の多条布設管路内電力ケーブルにおいて、周囲から
受ける熱影響を考慮し、各管路に合った土壌温度及び計
算に必要な各部熱定数を最適値として求めることより、
実態に合った導体温度を高精度で計算することができ
る。従って、電力ケーブルの常時許容電流値及び短時間
許容電流値を可及的に増大させることができる。また、
本発明においては、数日間にわたる導体温度の計算シミ
ュレーションを行うことができる。更に、本発明によれ
ば、短時間許容電流を任意の管路について各現場にあっ
た値として計算できるので、地中管路内電力ケーブル
を、条件が異なる各現場に適合して導体温度監視を行う
ことができる。
【図１】本発明の実施例における入力データを示す模式
図である。
図である。
【図２】計算の解析モデルを示す図である。
【図３】同じくその熱等価回路を示す図である。
【図４】計算ロジックを示すフローチャート図である。
【図５】横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、算出
された導体温度Ｔｃを算出した結果を管路内温度Ｔｆと
共に表示した図である。
された導体温度Ｔｃを算出した結果を管路内温度Ｔｆと
共に表示した図である。
【図６】常時許容電流及び短時間許容電流の経時変化を
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
図である。
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
図である。
【図７】常時許容電流及び短時間許容電流の経時変化を
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
図である。
導体温度Ｔｃ及び管路内温度Ｔｆの経時変化と共に示す
図である。
【図８】ケネリーの式を説明するモデルを示す模式図で
ある。
ある。
１：地中 ２：管路 ３：コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市野 高行 愛知県名古屋市瑞穂区平郷町６丁目２番地 の２ (72)発明者 金子 光孝 愛知県海部郡佐屋町大字西保字古堤西21番 地 (72)発明者 和田 亨 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 高塚 潔 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 2F056 JG03 WA06 2G036 AA18 BB20 CA12
Claims (6)
- 【請求項１】 地中に埋設された管路内電力ケーブルの
導体温度を推定する方法において、導体温度を求めるべ
き目標管路内部の温度、土壌の温度及び全ての管路の通
電電流値を測定する工程と、管路サイズ及び管路内布設
位置と土壌熱抵抗値とを基にケネリーの式から管路の環
境からの周囲の熱影響を求めると共に各管路の前記通電
電流値から導体の熱流値を求めることにより前記目標管
路近傍の土壌温度変化ΔＴを求める工程と、季節変動す
る各深さ毎の土壌温度である基底温度ＴｅとΔＴとから
計算上の土壌温度Ｔｄを求める工程と、この土壌温度Ｔ
ｄと目標管路内の導体の熱流値とから導体温度を含む解
析モデルに従って管路内の温度を算出する工程と、この
管路内温度の計算値と前記管路内温度の実測値とを比較
する工程とを有し、比較結果が一致する場合は前記解析
モデルに使用した導体温度を導体温度の目標計算値とし
て出力し一致しない場合は前記土壌熱抵抗、基底温度Ｔ
ｅ及び計算に使用する熱定数を見直した後再計算するこ
とを特徴とする地中管路内電力ケーブルの導体温度計算
方法。 - 【請求項２】 前記Ｔｄは一日単位で計算することを特
徴とする請求項１に記載の地中管路内電力ケーブルの導
体温度計算方法。 - 【請求項３】 前記管路内温度の計算は、導体温度Ｔｃ
と、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の管路表面温度Ｔｓ
と、土壌温度Ｔｄと、導体と前記管路内温度の測定装置
との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装置と管路外面との
間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と前記土壌温度の計
算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基に、熱等価回路によ
り前記導体の温度を算出することを特徴とする請求項１
又は２に記載の地中管路内電力ケーブルの導体温度計算
方法。 - 【請求項４】 地中に埋設された管路内電力ケーブルの
導体温度を推定する装置において、導体温度を求めるべ
き目標管路内部の温度、土壌の温度及び全ての管路の通
電電流値を測定する手段と、管路サイズ及び管路内布設
位置と土壌熱抵抗値とを基にケネリーの式から管路の環
境からの周囲の熱影響を求める手段と、各管路の前記通
電電流値から導体の熱流値を求める手段と、前記環境か
らの周囲の熱影響と前記熱流値とから前記目標管路近傍
の土壌温度変化ΔＴを求める手段と、基底温度ＴｅとΔ
Ｔとから計算上の土壌温度Ｔｄを求める手段と、この土
壌温度Ｔｄと目標管路内の導体の熱流値とから導体温度
Ｔｃを含む解析モデルに従って管路内の温度を算出する
手段と、この管路内温度の計算値と前記管路内温度の実
測値とを比較し比較結果が一致する場合は前記解析モデ
ルに使用した導体温度を導体温度の目標計算値として出
力し一致しない場合は非一致信号を出力する比較手段
と、を有し、前記非一致信号が出力された場合に、前記
土壌熱抵抗、基底温度Ｔｅ及び計算に使用する熱定数を
見直した後再計算することを特徴とする地中管路内電力
ケーブルの導体温度計算装置。 - 【請求項５】 前記Ｔｄは一日単位で計算することを特
徴とする請求項４に記載の地中管路内電力ケーブルの導
体温度計算装置。 - 【請求項６】 前記管路内温度の計算は、導体温度Ｔｃ
と、管路内温度Ｔｆと、管路の外面の管路表面温度Ｔｓ
と、土壌基底温度Ｔｄと、導体と前記管路内温度の測定
装置との間の熱抵抗Ｒｃｆと、前記測定装置と管路外面
との間の熱抵抗Ｒｆｓと、前記管路外面と前記土壌温度
の計算位置との間の熱抵抗Ｒｓｄとを基に、熱等価回路
により前記導体の温度を算出することを特徴とする請求
項４又は５に記載の地中管路内電力ケーブルの導体温度
計算装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257685A JP2000088666A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257685A JP2000088666A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088666A true JP2000088666A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17309694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10257685A Pending JP2000088666A (ja) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | 地中管路内電力ケーブルの導体温度計算方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088666A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002107234A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Hitachi Cable Ltd | ケーブル導体温度推定方法および装置 |
| JP2003014552A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Nissan Motor Co Ltd | 温度検知装置 |
| JP2007192661A (ja) * | 2006-01-19 | 2007-08-02 | Yamatake Corp | 温度推定方法および装置 |
| JP2017510799A (ja) * | 2014-03-04 | 2017-04-13 | アンダーグラウンド システムズ インクＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ． | 動的広域地中熱特性及びアース周囲温度測定システム |
| KR102212480B1 (ko) * | 2020-09-01 | 2021-02-04 | 김덕환 | 신재생에너지 발전시설의 전력 지중 전송 케이블 규격 산출방법 |
| CN113108929A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-07-13 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法 |
| CN113177182A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | 隧道中gil载流量计算方法 |
| JP2021196302A (ja) * | 2020-06-17 | 2021-12-27 | 株式会社明電舎 | 推定装置 |
| CN113865727A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-12-31 | 华能陕西定边电力有限公司 | 一种埋地电缆温度的无线监测系统 |
-
1998
- 1998-09-11 JP JP10257685A patent/JP2000088666A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4658818B2 (ja) * | 2006-01-19 | 2011-03-23 | 株式会社山武 | 温度推定方法および装置 |
| JP2017510799A (ja) * | 2014-03-04 | 2017-04-13 | アンダーグラウンド システムズ インクＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ． | 動的広域地中熱特性及びアース周囲温度測定システム |
| JP2021196302A (ja) * | 2020-06-17 | 2021-12-27 | 株式会社明電舎 | 推定装置 |
| JP7400635B2 (ja) | 2020-06-17 | 2023-12-19 | 株式会社明電舎 | 推定装置 |
| KR102212480B1 (ko) * | 2020-09-01 | 2021-02-04 | 김덕환 | 신재생에너지 발전시설의 전력 지중 전송 케이블 규격 산출방법 |
| CN113108929A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-07-13 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法 |
| CN113108929B (zh) * | 2021-03-04 | 2024-01-12 | 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 | 一种考虑输变电线路增容能力的配电网线路投切决策方法 |
| CN113177182B (zh) * | 2021-04-29 | 2023-06-27 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | 隧道中gil载流量计算方法 |
| CN113177182A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-27 | 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 | 隧道中gil载流量计算方法 |
| CN113865727A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-12-31 | 华能陕西定边电力有限公司 | 一种埋地电缆温度的无线监测系统 |
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