JP2007200006A - ケーブル布設設計支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】 中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置も配慮して、ケーブル布設を最適に設計し、ケーブルルート上に必要な資源を合理的に配置するケーブル布設設計支援システムを提供する。
【解決手段】 ケーブル布設設計手段が、選択された電気的条件でのケーブル用途に応じてケーブルサイズを選定するケーブルサイズ選定手段１０８と、ケーブルデータおよび入力データに基づき接地方式，１ドラムの最長巻量，ケーブルにかかる側圧／張力などを検討し、中間ジョイント，布設用機器，マンホールの配置を設計し、マンホール配置図，ケーブル布設用機器配置図，中間ジョイント配置図などを出力する最適マンホール設計手段１０９と、設計または算出されたデータに基づいて、物量を集計し、設計者が指定するケーブル物量，ケーブルドラム割り，管路物量などの形式で出力するケーブル布設物量集計手段１１０とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種プラントのケーブル布設設計支援システムに係り、特に、中間ジョイントやマンホールを適切に配置する手段に関する。

一般に、発電プラントでは、発電機から発電所内の変圧器への接続および変圧器から開閉所への接続に、７ｋＶを越える特別高圧ケーブルを使用している。

この特別高圧ケーブルのサイズ選定と、ケーブルの接地や布設用機器の配置に用いられるマンホールの配置およびサイズ設計においては、布設ルートおよび布設条件によって変化する数十種類の値を算出しなければならない。

また、これら数十種類の値は、互いに密接に関係しているので、ケーブル布設設計作業に数ヶ月を要することがあった。

ケーブルのルート設計およびルート材の拾い出し作業については、電気設備工事における工事材料の拾い出し集計方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

この工事材料の拾い出し集計方法においては、プラント単位でＣＡＤ図面を管理し、一つのプラント内の図面を検索し、各図面上のケーブルルート材に３次元的情報を与え、各々のルート材が他の図面のどのルート材と接続されるかの情報を与え、プラント全体のルート材接続を把握させる。ケーブルを布設する際に、始点機器と終点機器とを入力すると、その間の最短ルートのルート材をハイライト表示し、最短ルートの全ルートを画面に表示し、かつ、ルートを決めるための情報を表示する。

特開平０９−０９１３１９号公報(第２〜３頁 図１)

しかし、特許文献１に記載された従来の技術は、ケーブルのルートおよびルート材について考慮しているだけであり、ケーブルに誘起するシース電圧を低減するための接地方式の有無，中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置については、配慮が無い。

１ドラムに巻けるケーブルの長さは有限なので、中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置について配慮しなければ、マンホールを含めてケーブル布設に必要な資源を最適には設計できない。

本発明の課題は、中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置についても配慮して、ケーブル布設を最適に設計し、ケーブルルート上に必要な資源を合理的に配置する手段を備えたケーブル布設設計支援システムを提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、接続機器の仕様，電圧降下許容範囲などの布設条件の入力データと直線距離，屈曲角度などの布設ルートモデルとを設計者に指定させるデータ入力手段と、ケーブルデータ，管路データ，データ入力手段からの入力データ，設計データを格納するデータベースと、データベースのケーブルデータ，管路データ，入力データを参照し指定された布設条件および布設ルートに応じてケーブルサイズを選定しケーブル布設図を作成しケーブル物量などを求めデータベースに設計データとして格納させるケーブル布設設計手段とからなるケーブル布設設計支援システムにおいて、ケーブル布設設計手段が、選択された電気的条件においてケーブル用途を選出しその用途に応じてケーブルサイズを選定するケーブルサイズ選定手段と、ケーブルデータおよび入力データに基づき接地方式，１ドラムの最長巻量，ケーブルにかかる側圧／張力などを検討し、中間ジョイント，布設用機器，マンホールの配置を設計し、マンホール配置図，ケーブル布設用機器配置図，中間ジョイント配置図などを出力する最適マンホール設計手段と、設計手段で設計または算出されたデータに基づいて、物量を集計し、設計者が指定するケーブル物量，ケーブルドラム割り，管路物量などのフォーマットで出力するケーブル布設物量集計手段とを備えたケーブル布設設計支援システムを提案する。

本発明によれば、中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置についても配慮して、ケーブル布設を最適に設計し、ケーブルルート上に必要な資源を合理的に配置することができる。

すなわち、接地方法および１ドラムの最長巻量を考慮しているので、最適な中間ジョイント材の配置，員数を設計できる。また、ケーブルにかかる側圧・張力を算出して、ケーブル布設用機器の配置，員数を設計している。したがって、それらの設置に必要なマンホールの配置，員数を合理的に設計し、それらの物量を的確に集計できる。

次に、図１〜図７を参照して、本発明によるケーブル布設設計支援システムの実施例を説明する。

図１は、本発明によるケーブル布設設計支援システムの一実施例の系統構成を示すブロック図である。

本実施例のケーブル布設設計支援システム１０１は、データ入力手段１０２と、ケーブル布設設計手段１０３と、各種データファイルを格納している設計データベース１０４と、入力／表示装置１０５とからなる。

データ入力手段１０２は、入力データ１０６として、接続機器の仕様，電圧降下許容範囲，電路材での最大の占積率，基底温度，布設条件などを格納しており、ルートモデル１０７として、直線距離，屈曲角度，屈曲半径，高低差などをパラメータとする種々のルートモデルを格納している。設計者は、このルートモデル１０７を組み合わせて、様々な布設ルートを再現する。

ケーブル布設設計手段１０３は、ケーブルサイズ選定手段１０８と、最適マンホール設計手段１０９と、ケーブル布設物量集計手段１１０とからなる。

入力／表示装置１０５から、データ入力手段１０２を介して入力された各データは、入力データ１１３として、データベース１０４に格納される。

データベース１０４は、ケーブル布設設計に必要なケーブルデータファイル１１１と、管路データファイル１１２と、入力データファイル１１３と、設計データファイル１１４とを含んでおり、ケーブル布設設計手段１０３で必要なデータはここから取り出される。

データ入力手段１０２から入力されたデータは、入力データ１１３としてデータベース１０４に格納され、ケーブル布設設計手段で設計された結果は、設計データ１１４としてデータベース１０４に格納されている。

ケーブル布設設計手段１０３の各設計手段１０８〜１１０で設計されまたは選定された結果は、設計データ１１３として、データベース１０４に格納される。

図２は、ケーブル布設設計手段１０３の各設計手段１０８〜１１０と、そこで設計されまたは選定されたデータとの関係を示すブロック図である。

ステップ２０１：ケーブル布設設計処理を開始すると、設計者１０２は、データ入力手段１０２により、入力データ１０６を入力する。設計者１０２は、また、既に登録されているルートモデル１０７から、ケーブルルートの直線距離，屈曲角度，屈曲半径，高低差などを選択し、入力データ１０６およびルートモデル１０７の組み合わせにより、布設ルートを設定し、入力データ１１３としてデータベース１０４に格納させる。

ステップ２０２：設計データが入力されると、ケーブル布設設計手段１０３が作動する。ケーブルサイズ選定手段１０８は、入力データファイル１１３に基づいて、ケーブルのサイズを選定し、ケーブルサイズ選定書を出力する。

ステップ２０３：最適マンホール設計手段１０９は、ケーブルデータファイル１１１および入力データファイル１１３に基づいて、接地方式，ケーブル輸送制限，ケーブルにかかる側圧および張力などを検討し、中間ジョイント，布設用機器，マンホールの配置を最適に設計し、マンホール配置図，ケーブル布設用機器配置図，中間ジョイント配置図，シース電圧計算書，側圧・張力計算書を出力する。

ステップ２０４：ケーブル布設物量集計手段１１０は、ケーブル布設設計手段１０３で設計されデータベース１０４に格納されている設計データ１１４の各種パラメータを所定のフォーマットで出力する。

ステップ２０５：各設計手段の処理を終了した後、その結果を入力／表示装置１０５に表示し、全処理を終了する。

ケーブルサイズ選定手段１０８の機能および動作は、周知の選定手段と同様である。設計者が、入力／表示装置１０５で、例えば、許容電流値，短絡電流値，電圧降下のいずれかの条件を選択すると、ケーブルサイズ選定手段１０８は、選択された条件においてケーブル用途を選出し、その用途に応じてケーブルサイズを選定する。

図３は、最適マンホール設計手段１０９の処理手順を示すフローチャートである。

ステップ３０１：最適マンホール設計処理を開始する。

ステップ３０２：設計者がデータ入力手段１０２から入力したデータに基づいて、ルート全長を算出する。

ステップ３０３：ルート長，ケーブル情報，接続機器の仕様(定格電圧，定格電流)に基づいて、ケーブルシースに誘起するシース電圧を算出する。その結果、シース電圧がプラント毎に指定される許容シース電圧よりも低い場合には、片端接地方式を選定し、許容シース電圧よりも高い場合には、クロスボンド接地方式を選定する。

ステップ３０４：片端接地方式を選定した場合は、接地方式による制限は存在しないので(ステップ３０５)、スルーし、ステップ３０６に進む。

ステップ３０７：一方、ステップ３０４で、片端接地方式を選定しない場合は、クロスボンド接地方式を選定することになり、ケーブルルート長を三等分した個所にクロスボンド用の中間ジョイントを設定する。

ステップ３０６：始点と終点との間のルート長および接地方式によって必要なマンホールの間隔を算出し、このマンホール間隔が、１ドラムの最長巻量よりも長いか否かを判断する。

ステップ３０９：マンホール間隔が、１ドラムの最長巻量よりも長い場合は、マンホール区間長が１ドラムの最長巻量よりも短くなるように、その区間の１／(ｎ+１)の個所に中間ジョイント用のマンホールを追加配置する。ただし、ｎはループ回数である。

ステップ３０８：ステップ３０６でマンホール間隔が、１ドラムの最長巻量よりも短い場合には、全側圧・張力を算出する。

ステップ３１０：側圧が、許容側圧を満足しているか否かを判断する。

ステップ３１１：許容側圧を満足していない場合は、許容側圧を超える屈曲部の前に、延線機用マンホールを追加し、全側圧・張力を再度算出する。

ステップ３１２：張力が、許容張力を満足しているか否かを判断する。

ステップ３１３：許容張力を満足していない場合は、許容張力を超える個所に、延線機用マンホールを追加する。

ステップ３１４：全張力を再度算出する。この処理は、全ルートにおいて、許容張力を満足するまで続ける。

ステップ３１５：ケーブルルート上の中間ジョイント，中間延線機の配置および員数を決定し、始点および終点のマンホールを含めて、必要なマンホールの配置および員数を算出し、データベース１０４に格納する。

ステップ３１６：これまでの設計により得られた物量以外の結果を、マンホール配置図，ケーブル布設用機器配置図，中間ジョイント配置図，シース電圧計算書，側圧・張力計算書として出力する。

ステップ３１７：全処理を終了する。

ケーブル布設物量集計手段１１０は、各設計手段で設計または算出されたデータに基づいて、必要なデータをデータベース１０４から抽出し、設計者が指定するフォーマットで出力する。

フォーマットには、ケーブル物量，ケーブルドラム割り，管路物量，布設用延線機物量，中間ジョイント材物量などのフォーマットがあり、各材料の金額，各作業の工数，作業員単価等をデータベース１０４に蓄積してあるので、ケーブル布設工事見積金額を出力できる。

図４は、本発明によるケーブル布設設計支援システムを適用すべきケーブルルートの一例の概要を示す図である。

設計者は、入力／表示装置１０５およびデータ入力手段１０２を用いて、図４に示すようなケーブルルートの入力データ１０６およびルートモデル１０７を入力し、入力データ１１３としてデータベース１０４に格納させる。

ケーブル布設設計手段１０３は、ケーブル布設設計を開始する。

図５は、ケーブルサイズ選定書の一例を示す図である。

ケーブルサイズ選定手段１０８は、入力データ１１３に基づいて、接続機器の仕様(容量，定格電圧)から定格電流を算出する。この例の場合は、定格容量１００ＭＷ，定格電圧６６ｋＶから、定格電流は８７５Ａとなる。また、各ケーブル固有の値をケーブルデータファイル１１１から抽出し、各熱抵抗を算出し、定格電流を許容できる最小のケーブルサイズを選定し、その結果を図５に示すケーブルサイズ選定書として出力する。

図６は、シース電圧計算書の一例を示す図である。

最適マンホール設計手段１０９は、データ入力手段１０２から入力されデータベース１０４に格納されたルートモデルを組み合わせて、ルート長を算出する。本例の場合は、５５６.５ｍである。このケーブルルート長とケーブルデータファイルから抽出されたデータと管路データファイルから抽出されたデータとにより、シース電圧を算出する。

本例の場合、非接地側での電位は、５８.５Ｖであるから、片端接地方式を採用する。この設計結果を図６に示すようなシース電圧計算書として出力する。

６６ｋＶクラスのケーブルの１ドラムの最長巻量は、ケーブルの種類に依存するが、通常、約６５０ｍである。本例では、ケーブルルート長が５５６.５ｍであり、１ドラムの最長巻量＝約６５０ｍ以下の条件を満たしている。

図７は、側圧・張力計算書の一例を示す図である。

本例の場合には、始点から１１８ｍの個所および２４７ｍの個所において、許容側圧を超えるので、延線機を設置する必要がある。中間ジョイント無し、延線機２台(始点から１１８ｍおよび２４７ｍの個所)の結果から、延線機設置個所にマンホールを設置する。

設計者は、これらの算出結果を確認して出力し、設計を終了する。

本実施例によれば、中間ジョイントの配置，ケーブル布設用機器の設置に必要なマンホールの配置についても配慮して、ケーブル布設を最適に設計し、ケーブルルート上に必要な資源を合理的に配置することができる。

本発明によるケーブル布設設計支援システムの一実施例の系統構成を示すブロック図である。 ケーブル布設設計手段１０３の各設計手段１０８〜１１０と、そこで設計されまたは選定されたデータとの関係を示すブロック図である。 最適マンホール設計手段１０９の処理手順を示すフローチャートである。 本発明によるケーブル布設設計支援システムを適用すべきケーブルルートの一例の概要を示す図である。 ケーブルサイズ選定書の一例を示す図である。 シース電圧計算書の一例を示す図である。 側圧・張力計算書の一例を示す図である。

符号の説明

１０１ ケーブル布設設計支援システム
１０２ データ入力手段
１０３ ケーブル布設設計手段
１０４ データベース
１０５ 入力／表示装置
１０６ 入力データファイル
１０７ ルートモデルファイル
１０８ ケーブルサイズ選定手段
１０９ 最適マンホール設計手段
１１０ ケーブル布設物量集計手段
１１１ ケーブルデータファイル
１１２ 管路データファイル
１１３ 入力データファイル
１１４ 設計データファイル

Claims (8)

1. 接続機器の仕様，電圧降下許容範囲などの布設条件の入力データと直線距離，屈曲角度などの布設ルートモデルとを設計者に指定させるデータ入力手段と、ケーブルデータ，管路データ，前記データ入力手段からの入力データ，設計データを格納するデータベースと、前記データベースのケーブルデータ，管路データ，入力データを参照し指定された布設条件および布設ルートに応じてケーブルサイズを選定しケーブル布設図を作成しケーブル物量などを求め前記データベースに設計データとして格納させるケーブル布設設計手段とからなるケーブル布設設計支援システムにおいて、
   前記ケーブル布設設計手段が、
   選択された電気的条件においてケーブル用途を選出しその用途に応じてケーブルサイズを選定するケーブルサイズ選定手段と、
   前記ケーブルデータおよび入力データに基づき接地方式，１ドラムの最長巻量，ケーブルにかかる側圧／張力などを検討し、中間ジョイント，布設用機器，マンホールの配置を設計し、マンホール配置図，ケーブル布設用機器配置図，中間ジョイント配置図などを出力する最適マンホール設計手段と、
   前記設計手段で設計または算出されたデータに基づいて、物量を集計し、設計者が指定するケーブル物量，ケーブルドラム割り，管路物量などのフォーマットで出力するケーブル布設物量集計手段とを備えたことを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
2. 請求項１に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   前記最適マンホール設計手段が、
   入力されたデータに基づいてルート全長を算出し、
   算出したルート長，ケーブル情報，接続機器の仕様に基づいて、ケーブルシースに誘起するシース電圧を算出して接地方式を選定することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
3. 請求項２に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   前記最適マンホール設計手段が、
   片端接地方式を選定しないときには、ケーブルルート長を数等分した個所にクロスボンド用の中間ジョイントを設定することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   ケーブル布設の始点と終点との間のルート長および接地方式に応じて必要なマンホールの間隔を算出し、
   前記マンホール間隔が、１ドラムの最長巻量よりも長い場合は、マンホール区間長が１ドラムの最長巻量よりも短くなるように中間ジョイント用のマンホールを追加配置することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
5. 請求項４に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   算出されたマンホールの間隔が１ドラムの最長巻量よりも短くなったら、全側圧・張力を算出し、
   許容側圧を満足していない場合は、許容側圧を超える屈曲部の前に、延線機用マンホールを追加し、
   張力が許容張力を満足していない場合は、許容張力を超える個所に、延線機用マンホールを追加することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
6. 請求項５に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   全側圧・張力が許容範囲内になったら、ケーブルルート上の中間ジョイント，中間延線機の配置および員数を決定し、始点および終点のマンホールを含めて、必要なマンホールの配置および員数を算出し、前記データベース格納することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   前記ケーブル布設物量集計手段が、１ドラムの最長巻量および選定されたケーブルの詳細データに基づいて、ケーブルドラム割りを作成することを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載のケーブル布設設計支援システムにおいて、
   前記データ入力手段が、設計者に、既に登録されているルートモデルからケーブルルートの直線距離，屈曲角度，屈曲半径，高低差などを選択させ、入力データ１０６およびルートモデル１０７を組み合わせで布設ルートを設定させることを特徴とするケーブル布設設計支援システム。
   

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