JP2870652B2 - 洞道および地中ケーブルの冷却方法 - Google Patents

洞道および地中ケーブルの冷却方法

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JP2870652B2 JP1219775A JP21977589A JP2870652B2 JP 2870652 B2 JP2870652 B2 JP 2870652B2 JP 1219775 A JP1219775 A JP 1219775A JP 21977589 A JP21977589 A JP 21977589A JP 2870652 B2 JP2870652 B2 JP 2870652B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、地下の洞道内と、そこに敷設されている地
中送電用ケーブルとを、冷却水循環により冷却するため
の洞道および地中ケーブルの冷却方法に関するものであ
る。
[従来の技術] 一般に、洞道(5)と、そこに敷設されている地中送
電用ケーブル(13)とを冷却するためには、第3図およ
び第4図に示すように、洞道(5)と地上(20)を適当
な間隔(例えば500m)毎に結ぶ風道またはマンホール
(18)にファン(19)を設置して、洞道(5)内の空気
の地上への排気と地上の空気の洞道(5)内への吸気と
により行なう冷却と、洞道(5)内に冷却管(16)で冷
却水を循環させて行なう冷却とが併用されている。
このうち、冷却水による従来の冷却方法は、第5図に
示すように、トラフ(14)内の冷却管(16)を往路と
し、洞道(5)内の戻し管(17)を復路として調整所
(1)から冷却水(10)を圧送循環させて冷却してい
る。さらに詳しく述べると、前記調整所(1)から供給
管(6)を経て供給された冷却水(10)は出発地点
(8)においてヘッダ(71)を経てトラフ(14)内の冷
却管(16)に送られる。このトラフ(14)内の冷却管
(16)は通常、地中ケーブル1回線につき2本配管され
るので、このヘッダ(71)では地中ケーブル(13)1回
線につき2本ずつの冷却管(16)に振り分けられる。冷
却水はこのトラフ(14)内の冷却管(16)を通り、約2
〜3km先の折り返し地点(9)へ向かう。複数の冷却管
(16)の冷却水は折り返し地点(9)で一旦ヘッダ
(72)で一つにまとめられた後、戻し管(17)を通り出
発地点(8)へ戻る。この戻し管(17)は調整所(1)
に冷却水(10)を戻すためだけであるので太い管が用い
られていた。また、この戻し管(17)は漏れ、破損など
が生じたときの安全性のため、2本を並設し、両端のヘ
ッダ(73)(74)で連結している。この戻し管(17)の
冷却水は帰りの配管(15)を経て調整所(1)へ戻さ
れ、調整所(1)で再び冷却されて循環を繰り返す。
尚、図面の都合上、第5図は地中送電用ケーブル(13)
を省略してある。
[発明が解決しようとする課題] 従来の冷却水による冷却方法は、発熱した地中送電用
ケーブル(13)を冷却することを主たる目的としていた
ために、この地中送電用ケーブル(13)を収納したトラ
フ(14)内の冷却管(16)の本数を多くし、かつ冷却水
温度の低い(すなわち冷却効果の高い)往路としてお
り、戻し管(17)による洞道(5)内の冷却効果につい
てはあまり考慮されていなかった。そのために発生する
問題点を詳しく説明する。
まず、冷却水(10)を流す前の初期状態としてケーブ
ル(13)の導体温度、トラフ(14)内の温度、洞道
(5)内の温度が洞道(5)内のいずれの個所でもそれ
ぞれ略一定であるとし、この状態で従来の方法により冷
却水(10)を循環して冷却を始めたとする。冷却水(1
0)は洞道(5)内で発生する熱量を吸収しながらトラ
フ(14)内を冷却しつつ冷却管(16)を流れ、冷却水温
度が上昇して行く。
ここで吸熱量は、トラフ内温度と冷却水温度の差に比
例するので、冷却水温度の低い出発地点(8)付近で吸
熱量が多く、冷却水温度が高くなった折り返し地点
(9)に近づくに従って吸熱量は少なくなって行く。す
なわち、出発地点(8)付近は冷却効果が高く、折り返
し地点(9)に近くなるほど冷却効果が低い。その結
果、両地点(8)(9)間の温度勾配は大きく傾斜す
る。具体的には第2図に点線で示すように、トラフ内温
度T1は冷却水(10)の往路の温度勾配C1と略等しい急勾
配で平衡に達し、また、導体温度K1は前記トラフ内温度
T1の影響によりC1およびT1に略等しい温度勾配を生じ
る。但し、洞道内温度D1は戻し管(17)の影響を僅かに
受けるので、トラフ内温度T1よりやや温度勾配が平坦で
あるが、依然として急勾配である。
例えば地中送電ケーブル(13)の数が6回線(3相と
すると18本)、被冷却区間長=2500m、風道(18)の間
隔=500m、洞道(5)の直径=3.15m、冷却水総流量=2
4/秒、送電用ケーブル(13)6回線の発熱量=5W/c
m、冷却水(10)の入口温度Cs=10℃とすると、第2図
に点線で示すように、冷却水温度C1は往路トラフ管(1
6)において、出発地点(8)から徐々に上昇して折り
返し地点(9)において約22℃となり、両端で約12℃の
温度勾配を生ずる。そして、戻し管(17)においては、
この戻し管(17)の熱抵抗Rが大きいので吸熱量Qは少
なく、冷却水温度C1は、出発地点(8)に戻ったとき約
25℃とあまり上らない。この結果、トラフ内温度T1は出
発地点(8)では約29℃、折り返し地点(9)では約39
℃となり、両端で約10℃の温度勾配を生じる。地中送電
用ケーブル(13)の導体温度K1はトラフ内温度T1の影響
を受けて、出発地点(8)では約56℃、折り返し地点
(9)では約65℃となり、両端で約9℃の温度勾配を生
じる。さらに、洞道内温度D1もトラフ内温度T1の影響を
受けて、出発地点(8)では約29℃、折り返し地点
(9)では約38℃となり、両端で約9℃の温度勾配を生
じる。
前記地中送電用ケーブル(13)の導体温度と洞道内温
度には予め上限温度を設定して運用している。冷却区間
全域の導体温度と洞道内温度をこの上限温度以下に維持
するためには、最も高くなる地点において上限温度以下
に抑える必要がある。従来のように両端の温度勾配が大
きいままでこれを達成しようとして、折り返し地点(1
4)で上限値以下に抑えると、出発地点(8)では必要
以上に冷却する過冷却となり、無駄な冷却を行なうばか
りかそのために入口温度Csの低い冷却水(10)を送るか
冷却水(10)の流量を多くしなければならないので調整
所(1)の能力にそれだけ余分に大きなものが必要とな
る。
以上のように、従来の方法で冷却水を循環させた場
合、往路トラフ管の冷却水の温度勾配が復路管のそれに
比して大きく、冷却効果にもこの温度勾配が影響して、
必然的に冷却効果不足または過冷却となる領域が生じる
という問題があった。
本発明は、トラフ内温度、導体温度および洞道内温度
を冷却区間全域に亘って略均一な温度にして冷却不足と
過冷却を可及的に減少させ、かつ既存の設備を使用する
場合には調整所の冷却能力の有効利用を図り、また新規
に建設される場合には調整所の規模縮小を図ることを目
的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は以上のような課題を解決するためになされた
もので、 洞道内と、この洞道内の地中送電用ケーブルを敷設した
トラフ内とに冷却管を配管して冷却水を循環させて冷却
する方法において、冷却水は出発地点から折り返し地点
に向かう往路としてトラフ内と比較して温度の低い前記
洞道内の冷却管を通り、折り返し地点から出発地点に戻
る復路として洞道内と比較して温度の高い前記トラフ内
の冷却管を通って循環するようにしたものである。
[作用] 調整所から送られてくる冷却水をその温度が低いうち
に冷却効率のあまりよくない洞道内の管で、折り返し地
点まで圧送してある程度の熱を吸収させて洞道内の空気
を冷却した後、折り返し地点からの戻りで冷却効率のよ
いトラフ冷却管にこの冷却水を流すようにしたので、ト
ラフ冷却管と洞道内の冷却管での冷却水の温度勾配が逆
方向の略等しいか極く近い値になり、この結果、往路と
復路における冷却効果の和が全域に亘って略均一にな
る。
[実施例] 本発明の一実施例として、既存の設備をそのまま生か
して冷却する例を第1図および第2図に基づいて説明す
る。
第1図において、(1)は調整所で、この調整所
(1)には冷却水(10)を冷却する冷凍機(2)、冷却
水(10)を溜める蓄熱槽(3)、冷却水(10)を洞道
(5)内に送り込む送水ポンプ(4)などが設置されて
いる。地下の洞道(5)内には地中送電用ケーブル(1
3)を配置するためのトラフ(14)が設けられ、このト
ラフ(14)にはケーブル1回線(3相の場合には3本)
当り2本の冷却管(12)(12)が配置され、また、洞道
(5)の床面には冷却水の往路となる冷却管(11)が2
本配管されている。
前記送水ポンプ(4)は給水管(6)を介して、洞道
(4)の出発地点(8)にて冷却管(11)のヘッダ
(71)に連結されている。
また、蓄熱槽(3)は排水管(15)を介して、出発地
点(8)にてトラフ冷却管(12)…のヘッダ(74)に連
結されている。これらのトラフ冷却管(12)…と2本の
冷却管(11)(11)は、折り返し地点(14)にてヘッダ
(72)(73)を介して連結されている。
以上の構成におけるトラフ(14)内と洞道(5)内の
冷却作用を、前記従来例と同じ条件、すなわち地中送電
用ケーブル(13)の数が6回線、冷却区間長=2500m、
風道(18)の間隔500m、洞道(5)の直径=3.15m、冷
却水総流量=24/秒、送電ケーブル(13)6回線の発
熱量=5W/cm、冷却水(10)の入口温度Cs=10℃の場合
について説明する。
蓄熱槽(3)の冷却水(10)は冷凍機(2)によって
常に入口温度Csが例えば10℃に保たれており、この冷却
水(10)は送水ポンプ(4)で汲み上げられ、給水管
(6)を介して洞道(5)に圧送される。圧送された冷
却水(10)はヘッダ(71)で2本の往路用管(11)に振
り分けられ、洞道(5)内の空気を冷却しつつ折り返し
地点(14)まで流れ、この折り返し地点(14)のヘッダ
(72)で一旦集合し再びヘッダ(73)で6本の復路用冷
却管(12)に振り分けられる。そして、トラフ(14)内
を冷却しつつ出発地点(8)まで流れ、ヘッダ(74)で
集合して、排水管(15)を介して蓄熱槽(3)に戻る。
このような冷却水(10)の循環による冷却温度勾配は、
第2図に実線で示すような特性となる。すなわち、出発
地点(8)において10℃であった冷却水温度C2は徐々に
上昇し、折り返し地点(9)において約16℃まで上昇す
る。これは冷却水(10)を温度の低い間に往路として洞
道(5)内の冷却管(11)に流すために、従来のような
復路で流すよりも冷却効果が高い(温度・勾配が急とな
る)。そして、冷却水温度C2が16℃の冷却水(10)は今
度はトラフ冷却管(12)を通り出発地点(8)に向かっ
て流れ、温度C2は徐々に上昇し、出発地点(8)におい
て約26℃まで上昇する。以上のように、洞道(5)内の
冷却管(11)による往路の温度勾配が約6℃、トラフ冷
却管(12)による復路の温度勾配が約10℃となり、温度
勾配が近くなる。その結果、洞道内温度D2は出発地点
(8)において約35℃、折り返し地点(9)では約31℃
となる。この温度勾配D2と従来のD1とは逆転しているが
本発明による方法の方が約4℃と従来の9℃に比し充分
緩やかになる。送電ケーブル(13)の導体温度K2もこの
影響を受けて約5℃(従来は9℃)の温度勾配となる。
トラフ内温度T2は約1℃(従来は約10℃)で略均一にな
る。
以上の実施例は、従来例として前述した設備をそのま
ま生かし、配管の供給側と戻り側の一部を継ぎ換えただ
けのもので、既存の設備をそのまま生かすために、洞道
(5)内の冷却管(11)を前述した従来例の洞道管(1
7)と同じ本数の2本としたが、洞道(5)内の冷却管
(11)による冷却効果を高めるためにこの本数を多くし
てもよい。例えば、洞道(5)内の冷却管(11)をトラ
フ冷却管(12)と同様の管を用いかつ本数も6本とすれ
ば、水却水温度C3、トラフ内温度T3、洞道内温度D3、導
体温度K3は、第2図の鎖線で示すようになる。このうち
トラフ内温度T3および導体温度K3が略均一となり、より
効果があるが、洞道内温度D3に若干の温度勾配が生ずる
ようになる。
以上のように、洞道(5)の冷却管(11)とトラフ冷
却管(12)の本数比率や材質は、既存の設備を生かすこ
とを重視するなら既存のまま、さらにトラフ内温度Tや
導体温度Kの均一化を重視するならば諸条件に応じて最
も適当なものを選択することができる。
[発明の効果] 本発明は以上のように、往路管で洞道内の空気を冷却
し、復路管でトラフを冷却して、冷却水温度の温度勾配
が往路と復路で等しくなるようにしたので、洞道全域に
亘って冷却効果が均一になり、トラフ内温度、送電ケー
ブルの導体温度、洞道内温度の温度勾配は略均一にな
り、それだけ冷却不足部分と過冷却部分が少なくなり、
効率のよい冷却ができる。また、トラフおよび洞道の最
高温度が下がるので、この分冷却水の入口温度が従来よ
り高くても上限温度以下に維持することができ、さら
に、同じ規模の調整所ならば冷却能力をより有効に利用
でき、同じ冷却能力ならば調整所の規模をより小さいも
のにできる。さらに、本発明は既存の設備の供給管と管
を継ぎ換えるだけで実施できるという効果を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の洞道および地中ケーブルの冷却方法の
一実施例を示す略図、第2図は本発明の方法と従来方法
とによる温度特性図、第3図は洞道全体を示す縦断面
図、第4図は洞道の横断面図、第5図は従来の冷却水循
環方法を示す略図である。(1)……調整所、(2)…
…冷凍機、(3)……蓄熱槽、(4)……送水ポンプ、
(5)……洞道、(6)……供給管、(71)(72
(73)(74)……ヘッダ、(8)……出発地点、(9)
……折り返し地点、(10)……冷却水、(11)……洞道
内の冷却管、(12)……トラフ冷却管、(13)……地中
送電用ケーブル、(14)……トラフ、(15)……排水
管、(16)……冷却管、(17)……戻し管、(18)……
風道。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 浩二 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 沼尾 信二 神奈川県横浜市港北区新吉田町2940番地 日本工営株式会社横浜事業本部内 (72)発明者 諏訪 知祥 神奈川県横浜市港北区新吉田町2940番地 日本工営株式会社横浜事業本部内 (56)参考文献 特開 昭62−85624(JP,A) 特開 昭58−30010(JP,A) 特開 昭60−245417(JP,A) 実開 昭55−2204(JP,U) 特公 昭59−20254(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02G 9/00 - 9/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】洞道内と、この洞道内の地中送電用ケーブ
    ルを敷設したトラフ内とに冷却管を配管して冷却水を循
    環させて冷却する方法において、冷却水は出発地点から
    折り返し地点に向かう往路としてトラフ内と比較して温
    度の低い前記洞道内の冷却管を通り、折り返し地点から
    出発地点に戻る復路として洞道内と比較して温度の高い
    前記トラフ内の冷却管を通って循環するようにしたこと
    を特徴とする洞道および地中ケーブルの冷却方法。
  2. 【請求項2】既存の洞道内の冷却水戻し管をそのまま往
    路の冷却管とし、既存のトラフ内の冷却水往路管をその
    まま復路として冷却水の循環方向のみを逆方向に変えた
    ことを特徴とする請求項(1)記載の洞道および地中ケ
    ーブルの冷却方法。
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