JPH10117424A - 電力ケーブルの埋設深度測定方法 - Google Patents
電力ケーブルの埋設深度測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力ケーブル、特に海底ケーブルの埋設深度
を精度よく測定し、かつ常時監視できる方法を提供す
る。 【解決手段】 埋設されている電力ケーブルの温度デー
タと、電力ケーブル埋設地点の基底温度データと、電力
ケーブルの発熱量データと、電力ケーブルが埋設されて
いる土壌の固有熱抵抗と、電力ケーブル表面の放散固有
熱抵抗とを基に電力ケーブルの埋設深度を求める。基底
温度は、海底埋設ケーブルであれば海底表面温度を、陸
上埋設ケーブルであれば地表面温度のことをいう。
を精度よく測定し、かつ常時監視できる方法を提供す
る。 【解決手段】 埋設されている電力ケーブルの温度デー
タと、電力ケーブル埋設地点の基底温度データと、電力
ケーブルの発熱量データと、電力ケーブルが埋設されて
いる土壌の固有熱抵抗と、電力ケーブル表面の放散固有
熱抵抗とを基に電力ケーブルの埋設深度を求める。基底
温度は、海底埋設ケーブルであれば海底表面温度を、陸
上埋設ケーブルであれば地表面温度のことをいう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブルの埋
設深度を測定する方法に関するものである。
設深度を測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力ケーブル、特に海底ケーブルの事故
のほとんどは、船の走錨や底引き網などの漁具、ドレッ
ジング等の外傷による。そのため、これらの外傷を防ぐ
には所定の深度にケーブルを埋設することが必須であ
る。一旦ケーブルが土中の所定の深度に埋設されると、
その信頼性は飛躍的に向上することがわかっている。
のほとんどは、船の走錨や底引き網などの漁具、ドレッ
ジング等の外傷による。そのため、これらの外傷を防ぐ
には所定の深度にケーブルを埋設することが必須であ
る。一旦ケーブルが土中の所定の深度に埋設されると、
その信頼性は飛躍的に向上することがわかっている。
【０００３】従って、次の二点が重要となる。 (1) ケーブルを布設する際、確実に所定の深度に埋設す
る。 (2) ケーブルの使用期間において、ケーブルの全長が所
定の埋設深度を維持している。
る。 (2) ケーブルの使用期間において、ケーブルの全長が所
定の埋設深度を維持している。
【０００４】このうち、ケーブル布設時の埋設深度の確
定は比較的容易であるが、埋設深度の維持は難しい。と
いうのも、その後の潮流による海砂移動（サンドウェイ
ブ）やドレッジングによる海底地形の変化などによって
埋設深度が維持されないからである。そのため、(A) 埋
設深度が異常に浅くなって外傷防止ができなくなる、
(B) 異常に深くなってその近傍のケーブル温度が異常に
上昇（ホットスポット）し、ケーブルを劣化させる、と
いった問題がある。従って、ケーブルの長さ方向に埋設
深度を監視し、異常が発見されれば直ちに保全作業を行
えるようにしておくことが肝要である。
定は比較的容易であるが、埋設深度の維持は難しい。と
いうのも、その後の潮流による海砂移動（サンドウェイ
ブ）やドレッジングによる海底地形の変化などによって
埋設深度が維持されないからである。そのため、(A) 埋
設深度が異常に浅くなって外傷防止ができなくなる、
(B) 異常に深くなってその近傍のケーブル温度が異常に
上昇（ホットスポット）し、ケーブルを劣化させる、と
いった問題がある。従って、ケーブルの長さ方向に埋設
深度を監視し、異常が発見されれば直ちに保全作業を行
えるようにしておくことが肝要である。
【０００５】従来、海底ケーブルの埋設深度を測定する
技術としては次のものが知られている。 ダイバーを潜水させて直接測定する。 サーチコイルをケーブルに対して直角に動かしながら
ケーブルの発する磁界をスポット的に測定し、これを繰
り返す。 電力ケーブルに光ファイバを複合し、この光ファイバ
に光ファイバ温度分布測定装置を接続して電力ケーブル
沿いの温度分布を測定し、その結果を基に埋設深度を求
める（特開平6-70435 号公報）。すなわち、ケーブル布
設後にダイバーなどにより埋設深度を予め測定してお
き、埋設時のケーブル長手方向の温度分布と埋設深度測
定時の温度分布とを比較することで埋設深度の変化を検
出する。
技術としては次のものが知られている。 ダイバーを潜水させて直接測定する。 サーチコイルをケーブルに対して直角に動かしながら
ケーブルの発する磁界をスポット的に測定し、これを繰
り返す。 電力ケーブルに光ファイバを複合し、この光ファイバ
に光ファイバ温度分布測定装置を接続して電力ケーブル
沿いの温度分布を測定し、その結果を基に埋設深度を求
める（特開平6-70435 号公報）。すなわち、ケーブル布
設後にダイバーなどにより埋設深度を予め測定してお
き、埋設時のケーブル長手方向の温度分布と埋設深度測
定時の温度分布とを比較することで埋設深度の変化を検
出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記，の
方法は、いずれも作業が非常に困難であるのみならず、
常時監視できない。また、の技術は、海底の温度変化
やケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗などの影
響を受けて精度よく埋設深度を検出することが難しかっ
た。従って、本発明の主目的は、精度よく電力ケーブル
の埋設深度を測定し、かつ常時これを監視できる方法を
提供することにある。
方法は、いずれも作業が非常に困難であるのみならず、
常時監視できない。また、の技術は、海底の温度変化
やケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗などの影
響を受けて精度よく埋設深度を検出することが難しかっ
た。従って、本発明の主目的は、精度よく電力ケーブル
の埋設深度を測定し、かつ常時これを監視できる方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明方法は、埋設されている電力ケーブルの温度
データと、電力ケーブル埋設地点の基底温度データと、
電力ケーブルの発熱量データと、電力ケーブルが埋設さ
れている土壌の固有熱抵抗と、電力ケーブル表面の放散
固有熱抵抗とを基に電力ケーブルの埋設深度を求めるこ
とを特徴とする。
め、本発明方法は、埋設されている電力ケーブルの温度
データと、電力ケーブル埋設地点の基底温度データと、
電力ケーブルの発熱量データと、電力ケーブルが埋設さ
れている土壌の固有熱抵抗と、電力ケーブル表面の放散
固有熱抵抗とを基に電力ケーブルの埋設深度を求めるこ
とを特徴とする。
【０００８】ここで、基底温度とは、海底埋設ケーブル
であれば海底表面温度を、陸上埋設ケーブルであれば地
表面温度のことをいう。また、近似的には、発熱体がな
い場合で、海底埋設であれば海底近傍の土中の温度、陸
上埋設であれば地表近傍の土中の温度でもよい。
であれば海底表面温度を、陸上埋設ケーブルであれば地
表面温度のことをいう。また、近似的には、発熱体がな
い場合で、海底埋設であれば海底近傍の土中の温度、陸
上埋設であれば地表近傍の土中の温度でもよい。
【０００９】例えば、最も簡単な例として、ケーブルを
直流ケーブルとし、光ファイバ温度分布測定装置によっ
てケーブル外表面の温度データが得られたとして、基底
温度，土壌の固有熱抵抗，ケーブル表面の放散固有熱抵
抗，ケーブル導体発熱量，ケーブル外径が既知とすれ
ば、上記の各データから埋設深度を演算するには次式を
用いればよい。
直流ケーブルとし、光ファイバ温度分布測定装置によっ
てケーブル外表面の温度データが得られたとして、基底
温度，土壌の固有熱抵抗，ケーブル表面の放散固有熱抵
抗，ケーブル導体発熱量，ケーブル外径が既知とすれ
ば、上記の各データから埋設深度を演算するには次式を
用いればよい。
【００１０】
【数１】
【００１１】また、電力ケーブルの温度データ，電力ケ
ーブル埋設地点の基底温度データ，電力ケーブルの発熱
量データのそれぞれには経時変化データを利用してもよ
い。例えば、電力ケーブルの温度データを得るためのセ
ンサとしてケーブルの防食層上に光ファイバを配置した
場合、導体温度（発熱量）や基底温度が変化しても、光
ファイバの検知温度が直ちに変化するわけではなく、導
体から光ファイバまでにおける構成材料熱伝導率による
時間差をもって変化が生じる。その場合に光ファイバの
温度変化に影響を与えた時点の発熱量，基底温度を使用
すればより正確に埋設深度を測定することができる。
ーブル埋設地点の基底温度データ，電力ケーブルの発熱
量データのそれぞれには経時変化データを利用してもよ
い。例えば、電力ケーブルの温度データを得るためのセ
ンサとしてケーブルの防食層上に光ファイバを配置した
場合、導体温度（発熱量）や基底温度が変化しても、光
ファイバの検知温度が直ちに変化するわけではなく、導
体から光ファイバまでにおける構成材料熱伝導率による
時間差をもって変化が生じる。その場合に光ファイバの
温度変化に影響を与えた時点の発熱量，基底温度を使用
すればより正確に埋設深度を測定することができる。
【００１２】上記の深度測定方法は、各データのうち既
知のものが何かによって次のように埋設深度を求めるこ
とが好ましい。 (1) 電力ケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗と
電力ケーブル表面の放散固有熱抵抗とが既知の場合 この場合、発熱していないスペアケーブルの温度、また
は中性線の温度を電力ケーブル埋設地点の基底温度とし
て埋設深度を求めることが望ましい。なお、電力ケーブ
ルの発熱量は通電電流と電力ケーブル導体の抵抗から求
めればよい。具体的には次のように求める。
知のものが何かによって次のように埋設深度を求めるこ
とが好ましい。 (1) 電力ケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗と
電力ケーブル表面の放散固有熱抵抗とが既知の場合 この場合、発熱していないスペアケーブルの温度、また
は中性線の温度を電力ケーブル埋設地点の基底温度とし
て埋設深度を求めることが望ましい。なお、電力ケーブ
ルの発熱量は通電電流と電力ケーブル導体の抵抗から求
めればよい。具体的には次のように求める。
【００１３】(A) 電力ケーブルが直流ケーブルの場合 通電電流と導体抵抗の２乗を積算して求めるいわゆるジ
ュール熱損失が電力ケーブルの全ての発熱量となる。こ
の場合の通電電流は別途通電端で測定して求められる。
導体の抵抗はあらかじめ既知の電力ケーブルの導体の材
質による抵抗率（または固有抵抗率）と導体の断面積お
よび電力ケーブルの測定温度より求められる。電力ケー
ブルの温度が不明の場合、予め基底温度をはじめとする
前記数式の諸数を仮定して仮の電力ケーブル温度を求め
て演算し、後に測定値を用いて諸数を確定してゆき、仮
の電力ケーブル温度を測定値に置き換えて求めてもよ
い。
ュール熱損失が電力ケーブルの全ての発熱量となる。こ
の場合の通電電流は別途通電端で測定して求められる。
導体の抵抗はあらかじめ既知の電力ケーブルの導体の材
質による抵抗率（または固有抵抗率）と導体の断面積お
よび電力ケーブルの測定温度より求められる。電力ケー
ブルの温度が不明の場合、予め基底温度をはじめとする
前記数式の諸数を仮定して仮の電力ケーブル温度を求め
て演算し、後に測定値を用いて諸数を確定してゆき、仮
の電力ケーブル温度を測定値に置き換えて求めてもよ
い。
【００１４】(B) 電力ケーブルが交流ケーブルの場合 発熱源としては、誘電による誘電体損失、通電による導
体損失、金属シース損失、鉄線損失などがあり、これら
が加算されて全ての発熱量となる。これらの求め方の詳
細についてはここでは省略するが、例えばJCS 第168 号
Ｅ(1996)が参考となる。以下に説明するいずれの構成に
おいても、電力ケーブルの発熱量はこれと同様に求める
ことができる。
体損失、金属シース損失、鉄線損失などがあり、これら
が加算されて全ての発熱量となる。これらの求め方の詳
細についてはここでは省略するが、例えばJCS 第168 号
Ｅ(1996)が参考となる。以下に説明するいずれの構成に
おいても、電力ケーブルの発熱量はこれと同様に求める
ことができる。
【００１５】(2) 電力ケーブル埋設地点の基底温度と、
電力ケーブル埋設時の埋設深度と、電力ケーブル表面の
放散固有熱抵抗とが既知の場合 この場合、まず通電電流を基に電力ケーブルの発熱量を
求める。次に、この発熱量と前記既知の３つのデータと
から電力ケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗を
求める。そして、基底温度、電力ケーブル表面の放散固
有熱抵抗、電力ケーブルの発熱量、土壌の固有熱抵抗、
および通電後の電力ケーブルの温度データとを基に電力
ケーブルの埋設深度を求める。
電力ケーブル埋設時の埋設深度と、電力ケーブル表面の
放散固有熱抵抗とが既知の場合 この場合、まず通電電流を基に電力ケーブルの発熱量を
求める。次に、この発熱量と前記既知の３つのデータと
から電力ケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗を
求める。そして、基底温度、電力ケーブル表面の放散固
有熱抵抗、電力ケーブルの発熱量、土壌の固有熱抵抗、
および通電後の電力ケーブルの温度データとを基に電力
ケーブルの埋設深度を求める。
【００１６】上記いずれの方法においても、電力ケーブ
ルの温度データを求めるには、光ファイバ温度分布測定
装置を用いることが好適である。すなわち、電力ケーブ
ルに光ファイバを複合し、この光ファイバの一端または
両端から光を入射し、その後方散乱光に含まれるラマン
散乱光の強度から電力ケーブル長手方向の温度データを
得る。
ルの温度データを求めるには、光ファイバ温度分布測定
装置を用いることが好適である。すなわち、電力ケーブ
ルに光ファイバを複合し、この光ファイバの一端または
両端から光を入射し、その後方散乱光に含まれるラマン
散乱光の強度から電力ケーブル長手方向の温度データを
得る。
【００１７】電力ケーブルに光ファイバを複合し、光フ
ァイバ温度分布測定装置を用いた場合、基底温度と電力
ケーブル温度の双方を測定する手段として次の２つが挙
げられる。 (1) 発熱していないスペアケーブルまたは中性線の温度
を基底温度とし、次のいずれかの構成を採る。 電力ケーブルに複合された光ファイバを延長してスペ
アケーブルまたは中性線にも複合する。 電力ケーブルに複合された光ファイバとは別の光ファ
イバをスペアケーブルまたは中性線に複合して温度測定
を行う。 前者の場合、一連長の光ファイバで基底温度と電力ケ
ーブル温度の測定ができる。
ァイバ温度分布測定装置を用いた場合、基底温度と電力
ケーブル温度の双方を測定する手段として次の２つが挙
げられる。 (1) 発熱していないスペアケーブルまたは中性線の温度
を基底温度とし、次のいずれかの構成を採る。 電力ケーブルに複合された光ファイバを延長してスペ
アケーブルまたは中性線にも複合する。 電力ケーブルに複合された光ファイバとは別の光ファ
イバをスペアケーブルまたは中性線に複合して温度測定
を行う。 前者の場合、一連長の光ファイバで基底温度と電力ケ
ーブル温度の測定ができる。
【００１８】(2) 光ファイバを基底温度が測定できる位
置に配置し、次のいずれかの構成を採る。 電力ケーブルに複合された光ファイバを延長して電力
ケーブルから十分離隔した位置（例えば基底面付近）に
配置する。 電力ケーブルに複合され光ファイバとは別の光ファイ
バを電力ケーブルから十分離隔した位置（例えば基底面
付近）に配置する。 前者の場合、一連長の光ファイバで基底温度と電力ケ
ーブル温度の測定ができる。
置に配置し、次のいずれかの構成を採る。 電力ケーブルに複合された光ファイバを延長して電力
ケーブルから十分離隔した位置（例えば基底面付近）に
配置する。 電力ケーブルに複合され光ファイバとは別の光ファイ
バを電力ケーブルから十分離隔した位置（例えば基底面
付近）に配置する。 前者の場合、一連長の光ファイバで基底温度と電力ケ
ーブル温度の測定ができる。
【００１９】さらに、光ファイバを電力ケーブルから十
分離隔した位置（例えば基底面付近）と、この位置と電
力ケーブルとの間に延長して配置することで土壌の固有
熱抵抗も求めることができる。すなわち、電力ケーブル
の温度、基底温度および電力ケーブルと基底面との間に
おける温度とを基に土壌の固有熱抵抗を演算する。
分離隔した位置（例えば基底面付近）と、この位置と電
力ケーブルとの間に延長して配置することで土壌の固有
熱抵抗も求めることができる。すなわち、電力ケーブル
の温度、基底温度および電力ケーブルと基底面との間に
おける温度とを基に土壌の固有熱抵抗を演算する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
を説明する。図１は海底ケーブルの布設状況を示す説明
図である。図示のように、海底１の土壌中２に電力ケー
ブル３が埋設されている。この電力ケーブル３は光ファ
イバ４が複合されており、中心から順に、油通路を有す
るか又は有しない導体、絶縁層、鉛被などの金属被、補
強層、防食層、ステンレスパイプなどに収納された光フ
ァイバユニット、ＰＰヤーン等の座床層、がい装鉄線、
ＰＰヤーン等のサービング層を具えている。なお、防食
層と鉄線がい装の間に光ファイバを介在した構成は一例
で、光ファイバのケーブル３中における位置、配置構造
は問わない。
を説明する。図１は海底ケーブルの布設状況を示す説明
図である。図示のように、海底１の土壌中２に電力ケー
ブル３が埋設されている。この電力ケーブル３は光ファ
イバ４が複合されており、中心から順に、油通路を有す
るか又は有しない導体、絶縁層、鉛被などの金属被、補
強層、防食層、ステンレスパイプなどに収納された光フ
ァイバユニット、ＰＰヤーン等の座床層、がい装鉄線、
ＰＰヤーン等のサービング層を具えている。なお、防食
層と鉄線がい装の間に光ファイバを介在した構成は一例
で、光ファイバのケーブル３中における位置、配置構造
は問わない。
【００２１】このような電力ケーブル３におけるケーブ
ル中心から基底（ここでは海底）への温度分布を測定す
ると図２のようになる。すなわち、導体部分が最も温度
が高く、ケーブル外周に向かうに従って温度が低下し、
ケーブル表面から海底に至る土壌中でさらに温度が低下
する。同図において、ｒ0 〜ｒ9 はケーブル中心から各
ケーブル構成材料または基底までの寸法を、θ0 〜θ8
はケーブル構成材料の表面温度を、λ〜λ7 はケーブル
構成材料の熱伝導率または各構成材料の固有熱抵抗と、
その点の寸法より求めた各構成材料層の熱抵抗を、Ｒは
土壌の固有熱抵抗を、ｗは基底温度を示す。
ル中心から基底（ここでは海底）への温度分布を測定す
ると図２のようになる。すなわち、導体部分が最も温度
が高く、ケーブル外周に向かうに従って温度が低下し、
ケーブル表面から海底に至る土壌中でさらに温度が低下
する。同図において、ｒ0 〜ｒ9 はケーブル中心から各
ケーブル構成材料または基底までの寸法を、θ0 〜θ8
はケーブル構成材料の表面温度を、λ〜λ7 はケーブル
構成材料の熱伝導率または各構成材料の固有熱抵抗と、
その点の寸法より求めた各構成材料層の熱抵抗を、Ｒは
土壌の固有熱抵抗を、ｗは基底温度を示す。
【００２２】そこで、ケーブルのある箇所の温度を測定
し、この温度データをもとにケーブル外表面の温度を求
めて埋設深度を求める。具体体には、前記の数式「数
１」により演算する。
し、この温度データをもとにケーブル外表面の温度を求
めて埋設深度を求める。具体体には、前記の数式「数
１」により演算する。
【００２３】ここで、ケーブル外径ｒと、電力ケーブル
表面の放散固有熱抵抗ｈとは通常既知であり、電力ケー
ブル３の発熱量も通電電流と導体抵抗から容易に求める
ことができる。また、埋設されている電力ケーブルの温
度データθは温度分布測定装置（図１には示さず）を用
いて求めることが好適である。この装置は、ケーブル３
に複合された光ファイバ４に光パルスを入射し、その後
方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から光ファイバ
沿いの温度分布を求める装置である。例えば、図２に示
すように、防食層とＰＰヤーン（λ5 ）との間に光ファ
イバを設け、この部分の温度を測定した場合、以下の演
算により温度データθを求めればよい。 ＰＰヤーン表面温度 θ6 ＝θ5 （実測値）−λ5 ×Ｑ 鉄線の表面温度 θ7 ＝θ6 −λ6 ×Ｑ ＰＰヤーン表面温度 θ8 ＝θ7 −λ7 ×Ｑ このθ8 はケーブル外表面の温度であるから前記数式
「数１」において、θをθ8 に置き換えればよい。な
お、電力ケーブル３の温度計測は、サーモカップル（図
示せず）などのスポット型センサを多数ケーブル沿いに
配置して行ってもよい。
表面の放散固有熱抵抗ｈとは通常既知であり、電力ケー
ブル３の発熱量も通電電流と導体抵抗から容易に求める
ことができる。また、埋設されている電力ケーブルの温
度データθは温度分布測定装置（図１には示さず）を用
いて求めることが好適である。この装置は、ケーブル３
に複合された光ファイバ４に光パルスを入射し、その後
方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から光ファイバ
沿いの温度分布を求める装置である。例えば、図２に示
すように、防食層とＰＰヤーン（λ5 ）との間に光ファ
イバを設け、この部分の温度を測定した場合、以下の演
算により温度データθを求めればよい。 ＰＰヤーン表面温度 θ6 ＝θ5 （実測値）−λ5 ×Ｑ 鉄線の表面温度 θ7 ＝θ6 −λ6 ×Ｑ ＰＰヤーン表面温度 θ8 ＝θ7 −λ7 ×Ｑ このθ8 はケーブル外表面の温度であるから前記数式
「数１」において、θをθ8 に置き換えればよい。な
お、電力ケーブル３の温度計測は、サーモカップル（図
示せず）などのスポット型センサを多数ケーブル沿いに
配置して行ってもよい。
【００２４】残るデータ、つまり電力ケーブルが埋設さ
れている土壌の固有熱抵抗Ｒと電力ケーブル埋設地点の
基底温度ｗとがわかれば埋設深度を求めることができ
る。まず、土壌の固有熱抵抗Ｒが既知で、基底温度ｗが
未知の場合について説明する。土壌の固有熱抵抗Ｒは推
定値もしくは別途測定した実測値を用いる。
れている土壌の固有熱抵抗Ｒと電力ケーブル埋設地点の
基底温度ｗとがわかれば埋設深度を求めることができ
る。まず、土壌の固有熱抵抗Ｒが既知で、基底温度ｗが
未知の場合について説明する。土壌の固有熱抵抗Ｒは推
定値もしくは別途測定した実測値を用いる。
【００２５】この場合、基底（海底）温度を求めるため
に発熱していないスペアケーブルを用いる。図３はスペ
アケーブル５を用いた実施形態の説明図である。通常、
スペアケーブル５は電力ケーブル３（被測定ケーブル）
と十分離隔をとって配置され、これと同様な状態に埋設
されている。温度分布測定装置６は電力ケーブル３に複
合された光ファイバ４の一端に接続され、この光ファイ
バ４はさらに延長されてスペアケーブル５にも複合され
ている。すなわち、一連長の光ファイバで電力ケーブル
３とスペアケーブル５の双方の温度分布を計測する。そ
して、スペアケーブルの温度を基底温度ｗとする。スペ
アケーブル自体は発熱しておらず、通常、電力ケーブル
３の発熱の影響を受けない箇所に位置するため、その温
度を基底温度ｗとみなしても差し支えないことが多い。
電力ケーブルとスペアケーブルの離隔が十分であるかど
うかは、電力ケーブルに通電した状態でスペアケーブル
５の温度が上昇しないことを確認できれば十分である。
に発熱していないスペアケーブルを用いる。図３はスペ
アケーブル５を用いた実施形態の説明図である。通常、
スペアケーブル５は電力ケーブル３（被測定ケーブル）
と十分離隔をとって配置され、これと同様な状態に埋設
されている。温度分布測定装置６は電力ケーブル３に複
合された光ファイバ４の一端に接続され、この光ファイ
バ４はさらに延長されてスペアケーブル５にも複合され
ている。すなわち、一連長の光ファイバで電力ケーブル
３とスペアケーブル５の双方の温度分布を計測する。そ
して、スペアケーブルの温度を基底温度ｗとする。スペ
アケーブル自体は発熱しておらず、通常、電力ケーブル
３の発熱の影響を受けない箇所に位置するため、その温
度を基底温度ｗとみなしても差し支えないことが多い。
電力ケーブルとスペアケーブルの離隔が十分であるかど
うかは、電力ケーブルに通電した状態でスペアケーブル
５の温度が上昇しないことを確認できれば十分である。
【００２６】なお、スペアケーブル５は常時通電されな
いもの、あるいは一時的には通電されるが、非通電時で
発熱していないものを利用することができる。その他、
中性線をスペアケーブル５の代わりに利用することもで
きる。また、光ファイバ４をスペアケーブル５または中
性線に複合する構造はどのようなものでもよい。
いもの、あるいは一時的には通電されるが、非通電時で
発熱していないものを利用することができる。その他、
中性線をスペアケーブル５の代わりに利用することもで
きる。また、光ファイバ４をスペアケーブル５または中
性線に複合する構造はどのようなものでもよい。
【００２７】以上の構成により得られたデータ（ケーブ
ル外径ｒ、電力ケーブルの温度データθ、基底温度ｗ、
電力ケーブルの発熱量Ｑ、土壌の固有熱抵抗Ｒ、電力ケ
ーブル表面の放散固有熱抵抗ｈ）を前記数式に代入して
埋設深度を求めればよい。
ル外径ｒ、電力ケーブルの温度データθ、基底温度ｗ、
電力ケーブルの発熱量Ｑ、土壌の固有熱抵抗Ｒ、電力ケ
ーブル表面の放散固有熱抵抗ｈ）を前記数式に代入して
埋設深度を求めればよい。
【００２８】次に、基底温度ｗを求めるための図３とは
異なる構成を図４に示す。この構成はスペアケーブルを
用いず、電力ケーブル３に複合された光ファイバ４の一
部を延長し、これを電力ケーブル３から十分離れた位置
に配置している。この延長された光ファイバ４は、電力
ケーブル３から十分離れた地中、海底面直近の土壌中
２、または海底面直近の海中７に配置することが望まし
い。この構成により、光ファイバ４の延長部分で基底温
度ｗが、電力ケーブルに複合された部分でケーブル沿い
の温度データθが一連長の光ファイバで求められる。埋
設深度は前記図３の構成と同様に演算する。特に、この
ような光ファイバ４の延長部分を電力ケーブルの長手方
向に適宜な間隔で多数設けておけば、ケーブル長手方向
にわたってほぼ連続的に、かつ精度よく埋設深度の監視
を行うことができる。
異なる構成を図４に示す。この構成はスペアケーブルを
用いず、電力ケーブル３に複合された光ファイバ４の一
部を延長し、これを電力ケーブル３から十分離れた位置
に配置している。この延長された光ファイバ４は、電力
ケーブル３から十分離れた地中、海底面直近の土壌中
２、または海底面直近の海中７に配置することが望まし
い。この構成により、光ファイバ４の延長部分で基底温
度ｗが、電力ケーブルに複合された部分でケーブル沿い
の温度データθが一連長の光ファイバで求められる。埋
設深度は前記図３の構成と同様に演算する。特に、この
ような光ファイバ４の延長部分を電力ケーブルの長手方
向に適宜な間隔で多数設けておけば、ケーブル長手方向
にわたってほぼ連続的に、かつ精度よく埋設深度の監視
を行うことができる。
【００２９】次に、ケーブル埋設時の初期埋設深度とケ
ーブル埋設後の基底温度データが既知で、土壌の固有熱
抵抗Ｒが未知の場合について説明する。前記の基底温度
データは推定値か別途測定した実測値を用いる。もちろ
ん図３や図４に示した構成などによりこの基底温度を求
めておいてもよい。
ーブル埋設後の基底温度データが既知で、土壌の固有熱
抵抗Ｒが未知の場合について説明する。前記の基底温度
データは推定値か別途測定した実測値を用いる。もちろ
ん図３や図４に示した構成などによりこの基底温度を求
めておいてもよい。
【００３０】埋設時の初期埋設深度は施工の仕様上既知
である場合が多い。ケーブル埋設時の埋設深度と基底温
度がわかれば、通電時のケーブル発熱量とから土壌の固
有熱抵抗を求めることができる。そして、ケーブル埋設
時の土壌の固有熱抵抗とその後の埋設深度計測時におけ
る土壌の固有熱抵抗とを同一と考えればよい。求めた土
壌の固有熱抵抗と埋設深度計測時の基底温度データおよ
び電力ケーブルの温度データとを基にすれば前記数式よ
り電力ケーブルの埋設深度を演算することができる。
である場合が多い。ケーブル埋設時の埋設深度と基底温
度がわかれば、通電時のケーブル発熱量とから土壌の固
有熱抵抗を求めることができる。そして、ケーブル埋設
時の土壌の固有熱抵抗とその後の埋設深度計測時におけ
る土壌の固有熱抵抗とを同一と考えればよい。求めた土
壌の固有熱抵抗と埋設深度計測時の基底温度データおよ
び電力ケーブルの温度データとを基にすれば前記数式よ
り電力ケーブルの埋設深度を演算することができる。
【００３１】なお、以上の説明は海底ケーブルの埋設深
度測定に関して行ったが、陸上で埋設された電力ケーブ
ルの深度測定にも本発明を適用することができる。
度測定に関して行ったが、陸上で埋設された電力ケーブ
ルの深度測定にも本発明を適用することができる。
【００３２】次に、電力ケーブルに複合された光ファイ
バの一部を海底面周辺だけでなく、海底面と電力ケーブ
ルの間にも延長した構成を図５に示す。この構成は土壌
の固有熱抵抗も求めることができる。図のように、測定
点８は海底面の周辺に配置され、測定点９は電力ケーブ
ル３と測定点８の間に配置されている。ここでは両測定
点８、９はスポット状に示しているが、電力ケーブル３
に沿ってある程度の長さを保つことが望ましい。測定点
８は電力ケーブル３から十分離隔して電力ケーブル３の
発熱の影響を受けない位置、例えば基底面周辺とし、測
定点９は測定点８と電力ケーブル３との間で、電力ケー
ブル３の発熱の影響を受ける位置とすることが好まし
い。
バの一部を海底面周辺だけでなく、海底面と電力ケーブ
ルの間にも延長した構成を図５に示す。この構成は土壌
の固有熱抵抗も求めることができる。図のように、測定
点８は海底面の周辺に配置され、測定点９は電力ケーブ
ル３と測定点８の間に配置されている。ここでは両測定
点８、９はスポット状に示しているが、電力ケーブル３
に沿ってある程度の長さを保つことが望ましい。測定点
８は電力ケーブル３から十分離隔して電力ケーブル３の
発熱の影響を受けない位置、例えば基底面周辺とし、測
定点９は測定点８と電力ケーブル３との間で、電力ケー
ブル３の発熱の影響を受ける位置とすることが好まし
い。
【００３３】電力ケーブル３が非通電時は両測定点８、
９の温度ｗ，ｗ’は共に一定で基底温度を示す。ここ
で、電力ケーブルに通電を始めると、測定点８の温度ｗ
は不変であるのに対し、測定点９の温度ｗ’は電力ケー
ブル３の発熱、放熱の影響を受けて上昇し、ついには一
定温度に達する。そして、電力ケーブル３の温度θ、測
定点８の温度ｗ、測定点９の温度ｗ’は次の関係とな
る。 θ＞ｗ’＞ｗ
９の温度ｗ，ｗ’は共に一定で基底温度を示す。ここ
で、電力ケーブルに通電を始めると、測定点８の温度ｗ
は不変であるのに対し、測定点９の温度ｗ’は電力ケー
ブル３の発熱、放熱の影響を受けて上昇し、ついには一
定温度に達する。そして、電力ケーブル３の温度θ、測
定点８の温度ｗ、測定点９の温度ｗ’は次の関係とな
る。 θ＞ｗ’＞ｗ
【００３４】あらかじめ電力ケーブルの埋設深度ｄおよ
び測定点９の埋設深度ｄ１はケーブル布設時に実測され
てわかっているので、電力ケーブル３と測定点９との距
離ｄ２はｄ−ｄ１により求めることができる。従って、
これらの距離ｄ，ｄ１，ｄ２と測定点８の温度ｗ、測定
点９の温度ｗ’の他、電力ケーブル３の温度θと発熱量
Ｑ（θとＱの求め方は前述）がわかれば前記の数式によ
り土壌の固有熱抵抗も求めることができる。
び測定点９の埋設深度ｄ１はケーブル布設時に実測され
てわかっているので、電力ケーブル３と測定点９との距
離ｄ２はｄ−ｄ１により求めることができる。従って、
これらの距離ｄ，ｄ１，ｄ２と測定点８の温度ｗ、測定
点９の温度ｗ’の他、電力ケーブル３の温度θと発熱量
Ｑ（θとＱの求め方は前述）がわかれば前記の数式によ
り土壌の固有熱抵抗も求めることができる。
【００３５】さらに、以上のいずれの測定方法において
も、電力ケーブルの温度データ，電力ケーブルの発熱
量，電力ケーブルの埋設地点の基底温度データに経時変
化を考慮することでより正確な埋設深度の測定を行うこ
とができる。
も、電力ケーブルの温度データ，電力ケーブルの発熱
量，電力ケーブルの埋設地点の基底温度データに経時変
化を考慮することでより正確な埋設深度の測定を行うこ
とができる。
【００３６】電力ケーブルの通電電流値の変化に伴って
導体の温度（発熱量）が変化した場合、光ファイバの温
度はこの発熱量の変化に即時に対応して変化するわけで
はなく、導体から光ファイバまでの構成材料の熱伝導率
により時間差をもって変化する。このことは基底温度が
光ファイバの検知温度に与える影響についても同様であ
る。
導体の温度（発熱量）が変化した場合、光ファイバの温
度はこの発熱量の変化に即時に対応して変化するわけで
はなく、導体から光ファイバまでの構成材料の熱伝導率
により時間差をもって変化する。このことは基底温度が
光ファイバの検知温度に与える影響についても同様であ
る。
【００３７】従って、例えば、図６に示すように、光フ
ァイバ温度（電力ケーブルの温度データ）のＡ点におけ
る埋設深度を計測しようとする場合、これより以前で光
ファイバの温度に影響を与えた時刻の導体の発熱量デー
タ（Ｂ点）と基底温度データ（Ｃ点）とを用いる。具体
的には、埋設深度を求めたい時刻以前の一定期間の平均
値を用いたり、時間差を考慮した加重平均値（時間差が
大きいほど重みは小さくなる）を用いることが挙げられ
る。
ァイバ温度（電力ケーブルの温度データ）のＡ点におけ
る埋設深度を計測しようとする場合、これより以前で光
ファイバの温度に影響を与えた時刻の導体の発熱量デー
タ（Ｂ点）と基底温度データ（Ｃ点）とを用いる。具体
的には、埋設深度を求めたい時刻以前の一定期間の平均
値を用いたり、時間差を考慮した加重平均値（時間差が
大きいほど重みは小さくなる）を用いることが挙げられ
る。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、電力ケーブルの使用期間にわたってケーブル長手方
向沿いの埋設深度の変化を精度よく監視することができ
る。従って、必要時に適切な保全を行うことができ、埋
設電力ケーブルの信頼性を十分高く保持することができ
る。
ば、電力ケーブルの使用期間にわたってケーブル長手方
向沿いの埋設深度の変化を精度よく監視することができ
る。従って、必要時に適切な保全を行うことができ、埋
設電力ケーブルの信頼性を十分高く保持することができ
る。
【００３９】特に、光ファイバ温度測定装置を用い、光
ファイバを電力ケーブルとスペアケーブル（中性線）の
双方に複合すること、あるいは電力ケーブルに複合され
た光ファイバの一部を延長して電力ケーブルから十分離
隔された位置や基底面に周辺に配置することで、一連長
の光ファイバにより基底温度と電力ケーブルの温度デー
タを得ることができる。
ファイバを電力ケーブルとスペアケーブル（中性線）の
双方に複合すること、あるいは電力ケーブルに複合され
た光ファイバの一部を延長して電力ケーブルから十分離
隔された位置や基底面に周辺に配置することで、一連長
の光ファイバにより基底温度と電力ケーブルの温度デー
タを得ることができる。
【図１】海底ケーブルの布設状況を示す説明図。
【図２】電力ケーブルに光ファイバを複合した場合、ケ
ーブル中心から基底（海底）までの温度分布を示すグラ
フ。
ーブル中心から基底（海底）までの温度分布を示すグラ
フ。
【図３】電力ケーブルとスペアケーブルに光ファイバを
複合した状態を示す説明図。
複合した状態を示す説明図。
【図４】電力ケーブルに複合した光ファイバの一部を基
底直下に延長して配置した状態を示す説明図。
底直下に延長して配置した状態を示す説明図。
【図５】電力ケーブルに複合した光ファイバの一部を基
底直下および基底直下と電力ケーブルの中間位置に延長
して配置した状態を示す説明図。
底直下および基底直下と電力ケーブルの中間位置に延長
して配置した状態を示す説明図。
【図６】経時変化を考慮した本発明方法の説明図であ
る。
る。
１ 海底 ２ 土壌中 ３ 電力ケーブル ４ 光ファ
イバ ５ スペアケーブル ６ 温度分布測定装置 ７ 海中
８ 測定点 ９ 測定点
イバ ５ スペアケーブル ６ 温度分布測定装置 ７ 海中
８ 測定点 ９ 測定点
Claims (7)
- 【請求項１】 埋設されている電力ケーブルの温度デー
タと、 電力ケーブル埋設地点の基底温度データと、 電力ケーブルの発熱量データと、 電力ケーブルが埋設されている土壌の固有熱抵抗と、 電力ケーブル表面の放散固有熱抵抗とを基に電力ケーブ
ルの埋設深度を求める電力ケーブルの埋設深度測定方
法。 - 【請求項２】 電力ケーブルが埋設されている土壌の固
有熱抵抗と電力ケーブル表面の放散固有熱抵抗とが既知
の場合、 発熱していないスペアケーブルの温度、または中性線の
温度を電力ケーブル埋設地点の基底温度とし、 通電後、通電電流から電力ケーブルの発熱量を求め、 これら４つのデータと通電後の電力ケーブルの温度デー
タとを基に電力ケーブルの埋設深度を求める電力ケーブ
ルの埋設深度測定方法。 - 【請求項３】 電力ケーブル埋設地点の基底温度と、電
力ケーブル埋設時の埋設深度と、電力ケーブル表面の放
散固有熱抵抗とが既知の場合、 通電後、通電電流から電力ケーブルの発熱量を求め、 これら４つのデータから電力ケーブルが埋設されている
土壌の固有熱抵抗を求め、 基底温度、電力ケーブル表面の放散固有熱抵抗、電力ケ
ーブルの発熱量、土壌の固有熱抵抗、および通電後の電
力ケーブルの温度データとを基に電力ケーブルの埋設深
度を求める電力ケーブルの埋設深度測定方法。 - 【請求項４】 電力ケーブルに光ファイバを複合し、こ
の光ファイバの一端または両端から光を入射し、その後
方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から電力ケーブ
ル長手方向の温度データを得ることを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の電力ケーブルの埋設深度測定
方法。 - 【請求項５】 電力ケーブルに光ファイバを複合し、こ
の光ファイバを延長してスペアケーブルまたは中性線に
も複合して、 この光ファイバの一端または両端から光を入射し、その
後方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から電力ケー
ブル長手方向の温度データと基底温度とを求めることを
特徴とする請求項２記載の電力ケーブルの埋設深度測定
方法。 - 【請求項６】 電力ケーブルに光ファイバを複合し、こ
の光ファイバを電力ケーブルから十分離隔した位置にま
で延長して配置し、 この光ファイバの一端または両端から光を入射し、その
後方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から電力ケー
ブル長手方向の温度データと基底温度とを求めることを
特徴とする請求項１または３記載の電力ケーブルの埋設
深度測定方法。 - 【請求項７】 電力ケーブルに光ファイバを複合し、こ
の光ファイバを電力ケーブルから十分離隔した位置と、
この離隔した位置と電力ケーブルとの間に延長して配置
し、 この光ファイバの一端または両端から光を入射し、その
後方散乱光に含まれるラマン散乱光の強度から電力ケー
ブル長手方向の温度データと基底温度とを求め、さらに
土壌固有熱抵抗を求めることを特徴とする請求項１また
は３記載の電力ケーブルの埋設深度測定方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9187621A JPH10117424A (ja) | 1996-08-23 | 1997-06-26 | 電力ケーブルの埋設深度測定方法 |
| CA002213641A CA2213641C (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Electrical power cable underground-laying depth measuring method |
| NO973883A NO973883L (no) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Fremgangsmåte for måling av en elektrisk kraftkabels utlegningsdybde i undergrunnen |
| IDP972938A ID18071A (id) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Metode pengukuran kedalaman pemendaman kabel daya listrik di bawah tanah |
| MYPI97003876A MY132514A (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Electrical power cable underground laying depth measuring method |
| AU35246/97A AU724951B2 (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Electrical power cable underground-laying depth measuring method |
| EP97114581A EP0825459A3 (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Electrical power cable underground-laying depth measuring method |
| US08/916,200 US6244106B1 (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Electrical power cable underground laying depth measuring method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32450296 | 1996-08-23 | ||
| JP8-324502 | 1996-08-23 | ||
| JP9187621A JPH10117424A (ja) | 1996-08-23 | 1997-06-26 | 電力ケーブルの埋設深度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117424A true JPH10117424A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=26504478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9187621A Pending JPH10117424A (ja) | 1996-08-23 | 1997-06-26 | 電力ケーブルの埋設深度測定方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6244106B1 (ja) |
| EP (1) | EP0825459A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10117424A (ja) |
| AU (1) | AU724951B2 (ja) |
| CA (1) | CA2213641C (ja) |
| ID (1) | ID18071A (ja) |
| MY (1) | MY132514A (ja) |
| NO (1) | NO973883L (ja) |
Cited By (4)
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| JP2005517156A (ja) * | 2002-01-18 | 2005-06-09 | インテリジェンス デバイセズ エス．アール．エル． | 物体を明らかにする方法及びそれに関連する装置 |
| WO2014064771A1 (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-01 | 富士通株式会社 | 異常検知システム及び異常検知方法 |
| KR20150064173A (ko) * | 2012-10-11 | 2015-06-10 | 옴니센스 에스.에이. | 매립된 장치 주변의 토양 부식을 모니터링하는 방법, 그 방법을 실시하기 위한 계장화된 장치 및 시스템 |
| KR20160120234A (ko) * | 2015-04-07 | 2016-10-17 | 리오스 테크놀러지 게엠베하 | 해저 케이블의 모니터링 방법 및 장치 |
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| US9638586B2 (en) * | 2014-03-04 | 2017-05-02 | Underground Systems, Inc. | Dynamic wide-area earth thermal properties and earth ambient temperature determination system |
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| CN109556758A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-04-02 | 许昌许继软件技术有限公司 | 一种电力电缆导体温度检测方法及系统 |
| CN112879813B (zh) * | 2021-01-27 | 2021-09-14 | 南京嘉兆仪器设备有限公司 | 一种适用于砂土的全分布式管道覆土深度监测系统及方法 |
| EP4119966A1 (en) | 2021-07-15 | 2023-01-18 | AP Sensing GmbH | Employing load temperature correlation analysis for burial state analysis of an electrical power cable |
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| US4621929A (en) * | 1983-10-12 | 1986-11-11 | Luxtron Corporation | Fiber optic thermal anemometer |
| GB2170593B (en) * | 1985-02-01 | 1988-09-14 | Central Electr Generat Board | Temperature measurement |
| GB8520827D0 (en) * | 1985-08-20 | 1985-09-25 | York Ventures & Special Optica | Fibre-optic sensing devices |
| SU1434212A1 (ru) * | 1986-11-17 | 1988-10-30 | Производственное Геологическое Объединение По Региональному Изучению Геологического Строения Территории Страны "Аэрогеология" | Способ вы влени нарушений изол ции подземных теплопроводов |
| US5178465A (en) * | 1990-07-11 | 1993-01-12 | Fujikura Ltd. | Optical fiber laying structure for electric power cable line trouble occurrence location detecting system |
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| DE19509934A1 (de) * | 1995-03-18 | 1995-10-19 | Intecplan Gmbh Leipzig | Grabegerät, z. B. Bagger, mit Erkennungssystem für bodenfremde Körper |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP9187621A patent/JPH10117424A/ja active Pending
- 1997-08-22 AU AU35246/97A patent/AU724951B2/en not_active Ceased
- 1997-08-22 MY MYPI97003876A patent/MY132514A/en unknown
- 1997-08-22 CA CA002213641A patent/CA2213641C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-22 ID IDP972938A patent/ID18071A/id unknown
- 1997-08-22 NO NO973883A patent/NO973883L/no not_active Application Discontinuation
- 1997-08-22 EP EP97114581A patent/EP0825459A3/en not_active Withdrawn
- 1997-08-22 US US08/916,200 patent/US6244106B1/en not_active Expired - Fee Related
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| ID18071A (id) | 1998-02-26 |
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