歴史
初期の地下化は、鉱山爆薬の爆発と海底電信ケーブルを基礎としていた。ロシアでは1812年に電気ケーブルが鉱山爆薬の爆発に使用され、1850年にはイギリス海峡を越えて電信信号を伝送するために使用された。[ 1 ]
初期の電力システムの普及に伴い、地下化も増加し始めた。トーマス・エジソンは初期の配電網で地下直流「街路管」を使用した。これらは1880年に初めてジュートで絶縁され、1882年にはゴム絶縁へと進んだ。[ 1 ]
その後、断熱技術と製造技術の両方で発展が見られました。[ 1 ]
- 1925年:ケーブルに加圧紙絶縁材が使用される
- 1930年:ケーブルにPVC絶縁材が使用される
- 1942年:ポリエチレン絶縁体がケーブルに初めて使用される
- 1962年:エチレンプロピレンゴム絶縁ケーブルが市販されるようになる
- 1963年:成形済みケーブルアクセサリーが発売される
- 1970年代:収縮可能なケーブルアクセサリーが利用可能になる
20世紀には、ケーブルを地中に直接埋設することが一般的になった。
比較
高電圧の電力を送電する架空ケーブルは、大きな鉄塔に支えられているため、一般的に田園風景の景観を損なうものと考えられています。地下ケーブルは、人口密集地域や、土地が高価、環境的に脆弱、あるいは景観的に重要な地域を横断して電力を送電することができます。地下や水中を横断するケーブルは、河川を横断するケーブルに代わる現実的な選択肢となる可能性があります。
地下送電線の設備投資費用は、同じルートの架空送電線に比べて一般的に大幅に高くなります。例えば、2024年にウィスコンシン州公益事業委員会は、69キロボルトの地下送電線の設置費用は1マイルあたり150万ドルであるのに対し、同等の地上送電線は1マイルあたりわずか28万4000ドルであると判断しました。これらの費用は最終的に料金負担者が負うため、電力会社はどの送電線を地下に埋設するかを裁量で決定します。[ 2 ]
利点
- 悪天候(主に落雷、ハリケーン/サイクロン/台風、竜巻、その他の強風、凍結)による被害を受けにくい
- 火災の危険性が低減します。架空送電線は、植生と導体、導体同士、または導体と地面の接触により大きな故障電流を引き込むことがあり、その結果、大きな高温アークが発生します。[ 3 ]
- 周囲への電磁界(EMF)の放出範囲が縮小されます。ただし、地下ケーブルの深さによっては、地表でより大きな EMF が発生する場合があります。 [ 4 ] ケーブル導体内の電流は磁場を生成しますが、地下電力ケーブルを密集させることで結果として生じる外部磁場が低減され、さらに磁気シールドが提供される場合があります。電磁放射と健康を参照してください。
- 地中ケーブルの設置には、周囲に約1~10メートルの狭い帯状のスペースが必要ですが(400kVケーブルの場合は建設中に最大30メートル)、架空送電線の場合は、安全、保守、修理のために、周囲に約20~200メートルの幅の帯状のスペースを常時確保する必要があります。
- 地下ケーブルは、低空飛行する航空機や野生動物にとって危険ではありません。
- 地下ケーブルは、盗難、違法接続[ 5 ] 、破壊行為、事故による損傷[ 6 ] [ 7 ]などの人為的行為による損傷のリスクが大幅に軽減されます。
- 公共施設の配線を地中に埋めることで、歩道により多くの大きな木を植えるスペースが確保され、[ 8 ]環境面での利点や不動産価値の向上につながります。[ 9 ]
デメリット
地下ケーブルの標識。ケーブルの経路を示すとともに、掘削作業によるケーブル損傷の危険性を警告するために、一定間隔で設置される標識。- 地中化は、送電電圧でのケーブル埋設コストが架空送電線の数倍であり、地中送電ケーブルのライフサイクルコストが架空送電線の2~4倍であるため、より高価です。地上送電線のコストは1フィート(0.30m )あたり約10ドル、地中送電線のコストは1フィート(0.30m )あたり20~40ドルです。[ 10 ]高度に都市化された地域では、地中送電のコストは架空送電の10~14倍になることがあります。[ 11 ]ただし、これらの計算では停電のコストが考慮されていない場合があります。低電圧配電ネットワークでは、ライフサイクルコストの差は小さく、同等の電圧の架空送電線よりも12~28%高くなります。[ 12 ]
- 架空線の断線箇所を見つけて修理するのは数時間で完了できるのに対し、地下の修理には数日または数週間かかる場合があり、[ 13 ]このため冗長な線が敷設されます。
- 地下ケーブルの位置は必ずしも明らかではないため、不注意な掘削作業員がケーブルを損傷したり、感電したりする可能性がある。
- 地下ケーブルは無効電力が大きいため充電電流が大きく、電圧制御が難しくなるため、運用がより困難になります。充電電流が大きいのは、地下送電線による静電容量が大きいためであり、交流送電線の長さが制限されます。長距離送電線を地中化する際に静電容量の問題を回避するには、同じ問題に悩まされないHVDC送電線を使用できます。[ 14 ]
- 架空送電線は、送電線間の距離や電柱の位置を調整することで容易に容量を増やすことができるのに対し、地中ケーブルは容量を増やすことができず、増設または交換する必要がある。送配電会社は通常、費用対効果を維持しながら最高定格のケーブルを設置することで、地中送電線の将来性を確保している。
- 地下ケーブルは地盤変動による損傷を受けやすい。 2011年にニュージーランドで発生したクライストチャーチ地震では、360キロメートル(220マイル)に及ぶ高圧地下ケーブルが損傷し、クライストチャーチ市の大部分で停電が発生した。一方、架空送電線はわずか数キロメートルしか損傷を受けなかったが、これは主に液状化現象によって電柱の基礎が弱体化したためである。
- 地下の修理や点検には道路掘削が必要となるため、パッチや穴が生じ、車や自転車の走行が不安定で危険になります。また、公共事業は車線規制を増加させ、交通渋滞を引き起こし、地方自治体による再舗装工事の費用を増加させます。[ 15 ] [ 16 ]
方法
2013年のブロードウェイ下のケーブル- 水平ボーリングとは、地表の一点からドリルビットを用いて水平方向に掘削を開始し、地下で弧を描いて再び地表に出る工法です。地表への損傷を最小限に抑えたい場合に用いられます。
- 溝による地中化 - 送電線を地中化するもう 1 つの方法は、溝を掘り、溝に送電線を敷設し、再び埋め戻すことです。これは送電線の長さに沿って行われます。[ 17 ]
- ダクトバンク - 3つ目の方法は、スペーサーで保持された平行な電線管を使用し、電線管の間には砂またはコンクリートが充填されます。設置方法:溝に直接電線管とスペーサーを配置する、コンクリート型枠に電線管とスペーサーを配置する、またはコンクリートと電線管の既製セクションを使用する。[ 18 ]
規則
カリフォルニア
米国では、カリフォルニア州公益事業委員会(CPUC)規則20により、特定の条件下で電力ケーブルの地中化が認められています。規則20Aに基づくプロジェクトは、電力会社の全顧客が費用を負担します。規則20Bに基づくプロジェクトは、この方法で部分的に資金が提供され、同等の架空送電システムの費用を賄います。規則20Cに基づくプロジェクトでは、不動産所有者が地中化費用を負担することができます。
バリエーション
地中化と架空線の中間的な選択肢として、架空ケーブルの設置があります。架空ケーブルは、電柱間に張られた絶縁ケーブルで、送電や通信サービスに使用されます。架空ケーブルの利点は、絶縁によって感電の危険がなくなることです(ケーブルが損傷しない限り)。また、特に岩の多い地域では埋設コストが高額になるため、そのコストを削減できるという利点もあります。一方、架空ケーブルの欠点は、標準的な架空線と同様に景観上の問題があり、嵐の影響を受ける可能性があることです。しかし、鉄塔の倒壊や樹木の衝突などで絶縁が損傷しない限り、サービスの中断はありません。電気的な危険は最小限に抑えられ、停電なしでケーブルを再設置できる場合もあります。
参考文献
- 1 2 3「地下電力ケーブルの歴史」。IEEE Electrical Insulation Magazine。29 (4)。2013 年 7 月~8月。doi : 10.1109 / MEI.2013.6545260。S2CID 30589908。
- ↑ウェブ、シェルビー (2024-10-25)。「埋設された送電線は、激しい嵐の間も照明を維持できるか?」。E&E News by POLITICO。2026-02-22に閲覧。
- ↑ 「送電線はどのようにして山火事を引き起こすのか?」テキサス山火事緩和プロジェクト。2014年2月13日。 2018年5月13日取得。
- ↑ 「地下電力ケーブル」
- ↑ 「電力窃盗を抑制するため、マハラシュトラ州は州全体で地下供給ネットワークを調査」。DNA India。2015年5月11日。 2015年7月20日閲覧。
- ↑ 「風船が送電線に衝突したため、ビクトリアの数千人の住民はパーティーを楽しめなかった」。CBC。2020年8月7日取得。
- ↑ 「トラックが送電線に引っかかり、ダウンタウンで大きな被害」。マウントエアリーニュース。2020年7月22日。 2020年8月7日閲覧。
- ↑読者投稿欄 ザ・ステート紙(購読必須)
- ↑ 「都市の森林|アメリカの森林」。2016年1月18日にオリジナルからアーカイブ済み。2016年1月18日に取得。
- ↑ 「エジソン電気協会 - 地下配線と架空配線:考慮すべき問題」(PDF) 。 2022年3月3日にオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2023年11月11日に取得。
- ↑ロサンゼルス水道電力局システム開発部門の費用見積もりデータ
- ↑ Kim, Kim、Cho, Song、Kweon, Chung、Choi, Jae-Han、Ju-Yong、Jin-Tae、Il-Keun、Bo-Min、Il-Yop、Joon-Ho (2014年3月20日)。「通信中継器にサービスを提供する低電圧直流配電網における地中ケーブルと架空線の比較」。Energies。7 ( 3): 1656– 1672。doi : 10.3390 / en7031656。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ↑ 「送電線は地下に埋設すべきか?」(PDF)。2018年7月30日にオリジナル(PDF)からアーカイブ済み。2023年11月11日に取得。
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- ↑サウスシティ地区の住民は、公共事業会社による掘削作業で道路にでこぼこができていると訴えている(2019年9月24日、 2022年3月19日取得)
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- ↑ Boothroyd, John (2021年12月10日). 「過去の力」. British Archaeology . No. 182. York. pp. 49–50 . ISSN 1357-4442 .
- ↑ 「ドイツのネツァウスバウ」(PDF)。kas.de (ドイツ語) 。2023 年11 月 11 日に取得。